Цифровой измеритель температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/20 

Изобретение относится к технике температурных измерений, а именно к 1Ц1ФРОВЫМ измерителям температуры и может найти применение в океанографической измерительной аппаратуре

Целью изобретения является повьше ние точности измерения путем уменьшения ошибки измерения, вызванной изменением индуктивностей обмоток трансформатора, и упрощение измерителя путем уменьшения числа резисторов измерительного моста.

На фиг.1 приведена структурная схема цифрового измерителя температуры, на фиг,2 - структурная схема преобразователя код-напряжение.

Измеритель температуры содержит термопреобразователь сопротивления 1 подключенный трехпроводной линией связи к измерительному мосту 2, содержащему трансформатор 3, первый и второй резисторы 4 и 5, фазочувст- вительньй нуль-орган 6, преобразователь 7 код-напряжение, третий резистор 8 и генератор 9.

Измерительный мост 2 предназначен для преобразования приращений электрического сопротивления термопреобразователя 1 в напряжение, подаваемое на второй вход нуль-органа.

Фазочувствительный нуль-орган 6 предназначен для управления преобразователем 7 код-напряжение и может быть вьтолнен в виде последовательно соединенных предварительного усилителя, полосового фильтра и фазо- чувствительного детектора, предназначенного для вьщеления активной составляющей выходного напряжения измерительного моста.

Преобразователь 7 код-напряжение предназначен для формирования выходного кода N, зависящего от измеряемой температуры и пропорционального коду напряжения компенса1Ц1и, подаваемого в измерительный мост через третий резистор 8.

Преобразователь 7 код-напряжение (фиг.2) содержит пороговые элементы 10 и 11, элемент ИЛИ 12, генератор импульсов 13, ключ 14, триггер знак & 15, реверсивный счетчик 16 и управляемый делитель напряжения 17

Генератор 9 предназначен для питания измерительного моста 2 и преобразователя 7 код-напряжение синусоидальным напряжением и дли формирования опорного напряжения, подавае

3402

мого на первый вход фазочувстпитель- ного нуль-органа 6, синфазного с выходным напряжением измерительного моста 2, подаваемым на второй вход фазочувствительного нуль-органа 6.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме, т.е. при

некотором фиксированном значении измеряемой температуры, измерительный мост 2 уравновешен по активной составляющей, а значение выход ного кода измерителя постоянно и соответствует данной температуре. Если измеряемая температура изменилась, например возросла, то сопротивление термопреобразователя 1 возрастает, что приводит к появлению активной

составляющей напряжения на выходе измерительного моста 2 и на втором входе нуль-органа 6, синфазного с опорным напряжением, подаваемым с второго выхода генератора 9 на первый

вход нуль-органа 6. При этом на выходе нуль-органа 6 формируется положительное напряжение, поступающее на вход преобразователя 7 код-напряжение. Это напряжение при превьш1ении порога срабатывания порогового элемента 10, имеющего положительный порог срабатывания, переводит его из состояния О в состояние 1 При этом триггер 15 устанавливается в состояние 1 и выдает сигнал в реверсивный счетчик 16 на сложение импульсов, поступающих от генератора импульсов 13 с тактовой частотой fL (меньшей, чем частота напряжения питания измерительного моста 2) через ключ 14, который открыт сигналом 1, поступающим на его управляю1щй вход с выхода порогового элемента 10 через элемент ШШ 12. Поступающие на

вход реверсивного счетчика 16 импульсы увеличивают значение егс/ выходного кода N и коэффициент деления управляемого делителя напряжения 17, выходное напряжение которого пропорционально коду N и подается через резистор 8 в измерительный мост 2, активная составляющая выходного напряжения которого уменьшается с увеличением кода N и выходного напряжения делителя напряжения 17, т.е. осуществляется автоматическое уравновешивание моста 2 по активной составляющей. Процесс уравновешивания протекает до тех

пор, пока постоянное положительное напряжение на выходе нуль-органа 6 не станет меньше порога срабатывания порогового элемента 10, что вызовет переход порогового элемента 10 из состояния 1 в состояние б. Ключ 14 при этом закрывается и прекращается поступление тактовых импульсов в реверсивный счетчик 16, Новое установившееся значение кода N при этом соответствует новому возросшему значению измеряемой температуры. Если измеряемая температура уменьшается, то уменшается сопротивление термопреобра- зователя 1, что приводит к появлению активной составляющей напряжения на выходе моста 2 и на втором входе нуль-органа 6, сдвинутого на 180 относительно опорного напряжения. При этом на выходе нуль-органа 6 формируется отрицательное напряжение постоянного тока, которое при превышении порога срабатывания порогового элемента 11, имеющего отрицательный порог срабатьшания, переводит его из состояния О в состояние 1, обеспечивая тем самым установку триггера 15 в состояние О, который выдает сигнал в реверсивный счетчик 16 на вычитание тактовых импульсов, и перевод ключа 14 в открытое состояние. Поступающие на вход реверсивного счетчика импульсы в этом случае уменшают значение его выходного кода N и коэффициент деления управляемого делителя напряжения 17, выходное напряжение которого уменьшается с увеличением числа поступающих импульсов

вызывая уменьшение активной составля-40 ток трансформатора и упрощения измеющей напряжения на втором входе Hyjfb- органа 6 и уменьшение постоянного отрицательного напряжения на управляющем входе преобразователя 7 код-напряжение. Процесс уравновешивания 45 протекает до тех пор, пока отрицательное напряжение на выходе нуль- .органа 6 не станет меньше (по абсолютному значению) порога срабатывания порогового элемента 11, что вызовет 50 его переход из состояния 1 в состояние О. Ключ 14 при этом закрывается и прекращается поступление

рителя путем уменьшения числа резисторов измерительного моста, первый и второй вьшоды второй обмотки трансформатора соединены соответственно с первЕ)1м вьтодом генератора и общей шиной измерителя, второй вывод третьего резистора подключен к первому вьшоду первой обмотки трансформатора, а второй вход фазочувствительного нуль-органа подключен через третий провод линии связи к второму выводу термопреобразователя сопротивления .

404

тактовых импульсов ь реверсивньй счетчик. Новое устанолившееся значение кода К: при этом соответствует новому уменьшившемуся : иачению изме- ряемой температуры.

Компенсация начального сопротивления термопреобразователя обеспечивается путем выбора определенных значений сопротивле(тий резисторов и отношения витков обмоток трансформатора.

50 5

0

5

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразоватепь сопротивления, измерительный мост, сос- тоящяй из резисторов и трансформаторов, первый вьтод первой обмотки которого соединен через первый резистор с общей шиной измерителя, а второй вьтод через первый провод трех- проводной линии связи соединен с первым выводом термопреобразователя сопротивления, второй вьшод которого через второй провод линии связи и второй резистор подключен к первому выходу генератора, соединенному с питающим входом преобразователя код- напряжение, выход которого подключен к первому вьтоду третьего резистора, а управляющий вход соединен с выходом фазочувствительного нуль-органа, первый вход которого подключен к второму выходу генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения ошибки измерения, вызванной изменением индуктивностей обморителя путем уменьшения числа резисторов измерительного моста, первый и второй вьшоды второй обмотки трансформатора соединены соответственно с первЕ)1м вьтодом генератора и общей шиной измерителя, второй вывод третьего резистора подключен к первому вьшоду первой обмотки трансформатора, а второй вход фазочувствительного нуль-органа подключен через третий провод линии связи к второму выводу термопреобразователя сопротивления .

й

1

I;

«0

ш- 1

«

Составитель В.Куликов Редактор Т.Парфенова Техред И.Попович Корректор М.Демчик

Заказ 7048/40Тираж 778Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к технике температурных измерений и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения ошибки измерения, вызванной изменением индуктивностей обмоток трансформатора, и упростить устройство путем уменьшения числа резисторов в измерительном мосту. Подключение второго вьшода третьего резистора 8 к первому выводу первой обмотки трансформатора 3, второго вывода термопреобразователя 1 сопротивления к входу фазочувствитеЛьного нуль- органа 6, а второй обмотки трансформатора 3 к выходу генератора 9 позволяет получить на выходе преобразователя 7 код-напряжение код, определяемый отношением числа витков трансформатора. На выходе фазочувствитель- ного нуль-органа формируется сигнал, пропорциональный отклонению падения напряжения на термопреобразователе 1 сопротивления от падения напряжения на резисторе 4. Преобразователь 7 код-напряжение создает напряжение компенсации, пропорциональное измеряемой температуре, которое поступает через резистор 8 на резистор 4 и уравновешивает измерительный мост 2. 2 ил. Q S сл to оо о оо