Устройство для измерения температуры Советский патент 1987 года по МПК G01K7/20 

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к цифровым измерителям температуры на основе уравновешенного моста постоянного тока, и может быть использовано в качестве широкодиапазонного измерителя температуры.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых темпера-- тур и повьппение точности измерения.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для измерения температуры содержит термопреобразователь 1 сопротивления, например, платиновый с сопротивлением R, включенный последовательно с дополнительным резистором 2 с сопротивлением Rj в одно И31 плеч измерительного моста, в два других плеча которого включены резисторы 3 и 4 с сопротивлением Rj и R4. Уравновешивающее плечо измерительного моста состоит из последовательно соединенных первого 5, второго б, третьего 7 и четвертого 8 резисторов с сопротивлениями и резисторов 9-24 с сопротивлениями R5-R2 c соответств то1цими ключами К9- К24, образуюш ими четыре управляемые тетрады 25-28 двоично взвешенных резисторов (магазин сопротивлений).

Резистор 29 с сопротивлением Rj включен параллельно резистору 5 через замкнутые контакты первого ключа 30, Резисторы 7 и 8 зашунтированы ра мьжающими контактами второго и третьего ключей 31 и 32 соответственно

Измерительная диагональ моста

35 В результате заполнения счетчика 38 числовое значение кода на его выходах увеличивается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча моста, баланс моста восстанав ливается, и на первом выходе нуль- органа восстанавливается логический О, запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 36 счетчи ка 38. Блок 39 индицирует новое значение температуры. При увеличении сопротивления термопреобразователя 1 (вследствие повьшзения температуры) на измерительной диагонали моста появляется сигнал разбаланса

подключена к входу нуль-органа 33, выходы которого соединены с управляю- .Q другой полярности, и на втором вы- щики входами селектора 34, к информа- ходе селектора появляется сигнал ционному входу которого подключен генератор 35 тактовой частоты. Выходы селектора 34 подключены к суммирующему 36 и вычитающему 37 входам четы- с рехразрядного двоично-десятичного реверсивного счетчика 38 с блоком 39 индикации. Выходы десятых долей 40, единиц 41 и десятков 42 счетчика 38 подключены к управляющим входам ключей соответствуюш 1х тетрад 26-28, уравновешивающего плеча моста, а выходы 43 сотен счетчика 38 - к управляющим входам ключей 30-32 и ключей тетрады 25 через дешифратор 44,

Выходные сигналы счетчика 38 представлены логическими сигналами в параллельном двоично-десятичном коде 1-2-4-8, При этом выходы l счет50

35

логической 1, разрешающий прохождение тактовой частоты с генератора 35 через селектор на вычитающий вхо 37 счетчика 38, В результате число вое значение кода на выходах счетчика уменьшается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча моста, баланс моста восста навливает,ся, и на втором выходе нул органа восстанавливается сигнал логического О, запрещающий прохожде ние тактовой частоты на вычитающий вход счетчика 38, Блок 39 индицирует новое значение температуры,

Для примера рассмотрим работу у ройства с платиновым термопреобраз вателем сопротивления с сопротивле нием 46 Ом при G°C (градуировка 2Ц

чика соединены с управляющими входами ключей К13, КТ7 и K2I, выходы 2 - с управляюш 1ми входами ключей К14, К18 и К22, выходы 4 - с управляющими входами ключей К15, К19 и К23, а ьыходы 8 - с управляющими входами ключей К16, К20 и К24.

Устройство работает следующим образом.

В случае баланса измерительного моста сигнал на входе нуль-органа 33 отсутствует и на его выходах присутствуют сигналы логического О, В результате селектор 34 закрыт и блок

39 индицирует значение температуры, код которой записан в счетчике 38, При уменьшении сопротивления термопреобразователя 1 (вследствие понижения температуры) баланс моста нарушается, и на первом выходе нуль-органа появляется сигнал логической 1, разрешающий прохождение тактовой частоты с генератора 35 через селектор на суммирующий вход 36 счетчика 38,

В результате заполнения счетчика 38 числовое значение кода на его выхо дах увеличивается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча моста, баланс моста восстанавливается, и на первом выходе нуль- органа восстанавливается логический О, запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 36 счетчика 38. Блок 39 индицирует новое значение температуры. При увеличении сопротивления термопреобразователя 1 (вследствие повьшзения темпе ратуры) на измерительной диагонали моста появляется сигнал разбаланса

другой полярности, и на втором вы- ходе селектора появляется сигнал

другой полярности, и на втором вы- ходе селектора появляется сигнал

логической 1, разрешающий прохождение тактовой частоты с генератора 35 через селектор на вычитающий вход 37 счетчика 38, В результате числовое значение кода на выходах счетчика уменьшается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча моста, баланс моста восста- навливает,ся, и на втором выходе нуль- органа восстанавливается сигнал логического О, запрещающий прохождение тактовой частоты на вычитающий вход счетчика 38, Блок 39 индицирует новое значение температуры,

Для примера рассмотрим работу устройства с платиновым термопреобразователем сопротивления с сопротивлением 46 Ом при G°C (градуировка 2Ц,

В этом случае резисторы моста должны иметь следующие значения, Ом: R 10, Rj 28,7; R 560; Rf 13,5; R 273,66; R-, 612,34; Rg 142,29; Rj526,70. Резисторы тетрад 25-28 (сотни, десятки единицы и десятые доли единиц градусов Цельсия) должны иметь соответственно сопротивления R, R, R, и R 800, 400, 200 и 100 Ом, R,. 4 ir и R,t 8, 4, 2 и 1 кОм, ie тз и RjpBO, 40, 20 и 10 кОм, Rj,, R, Rj,, ,,и R24800, 400, 200 и 100 кОм.

При R 46,00 Ом (, ) и балансе моста все ключи выключены. Уравнение баланса моста в этом слу- чае

( ()R5-R4При ,973 Ом (,9°C) и балансе моста включены ключи К13 и К16 (девять десятков градусов Цельсия), К17 и К20 (девять единиц градусов Цельсия), К21 и К24 (девять десятых градуса; Цельсия). В этом слу

Цри ,982 Ом (,l C) и балансе моста включены ключи 32 (диапазон от -100 до -0,1°С), К13 и К16

чае баланс моста определяется по фор-25 (девять десятков градусов Цельсия), муле К17 и К20 (девять единиц градусов

Цельсия), К21 и К24 (девять десятых градуса Цельсия). В этом случае баланс моста определяется по формуле

1

,(,,,,,

R

MJ

Чб

iV

RZI

гг

30

(Ri+Rp-(Rj+

R,-R,

При ,99 Ом (,0 c) и балансе моста включен ключ К9. Баланс моста определяется в этом случае по формуле

(R,-.R,).(R,|i;|i)R3.R,.

I Уравновешивание сотен градусов в диапазоне от -200 до -0, осуществляется с помощью ключей 30 и 31 (диапазон от -200 до -100,) и ключа 32 (диапазон от -100 до -0,1° При этом ключи К9-К12 всегда выклю- чены, а уравновешивание десятков, единиц и десятых долей градусов Целсия осуществляется с помощью ключей К13-К24 так же, как и при положителных температурах. Например, при ,95 Ом (t -200 C) и балансе моста включены ключи 30 и 31. Баланс моста в этом случае определяется по формуле

(Rt+Rj) (|-;|- Rt- R7)R3-R45 29

При ,421 Ом (,) и балансе моста включены ключи 30 и

31 (диапазон от -200 до ) К13 и К16 (девять десятков градусов Цельсия), К17 и К20 (девять единиц градусов Цельсия), К21 и.К2 (девять десятков градуса Цельсия). В этом случае баланс моста определяется по формуле

(V P-cff; .

,1-,- . I- . 1.

R

13

16

f7

20

R.. R

,-R.

21

24

При ,44 Ом (,) и балансе моста включен ключ 32. Баланс моста в этом случае определяется по формуле

(Rt+R2)(Rj+Rj+Rg)Rj.R.

Цри ,982 Ом (,l C) и балансе моста включены ключи 32 (диапазон от -100 до -0,1°С), К13 и К16

(девять десятков градусов Цельсия), К17 и К20 (девять единиц градусов

гг

30

(Ri+Rp-(Rj+

1

+ L + 1 + L + L + l

R« 1( Rl7 RZO Rn 24

)R,- R

3

° Р

В принципе устройство может работать с платиновыми термопреобразователями любой градуировки при условии изменения номиналов резисторов R3-Rs и R,.. Например, для термопреобразователя градуировки 1 ООП необходимо иметь следующие номиналы. Ом: Rj Rj 44,970; R4 770,0; Rj 13,31; Rj 301,51; R, 958,54;. Ug 182,54; R,9 20,24.

Устройство обеспечивает измерение температуры в диапазоне от -200 С до +500°С с точностью 10,1°С.

мула изобретение

° Р

Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный во одно из плеч измерительного моста, в два других плеча которого включены постоянные резисторы, а уравновешивающее плечо выполнено в виде магазина сопротивлений, нуль-орган.

вход которого подключен к измерительной ,0иагонали измерительного моста, а выходы подключены к управляющим входам селектора, информац11Ьн- ный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, блок цифровой индикации, отличающееся тем, что, с целью расщи- |рения диапазона измеряемых температу и повышения точности измерения, в него введены дополнительные резисторы, три управляемых ключа, дешифратор и реверсивный четырехразрядный счетчик, входы которого соединены с выходами селектора, а выходы подключены к блоку цифровой индикации, при этом последовательно с тер- мопреобразователём сопротивления включен дополнительный резистор, а уравновешивающее плечо измерительного моста выполнено в виде четырех . последовательно включенных резистоСостав.итель В.Куликов Редактор О.Юрковецкая Техред А.Кравчук

Заказ 2352/44Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-«Я, Раушская наб., д. 4/5

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

р 315833. , 6

ров, выводы первого из которых через нормально разомкнутые контакты первого управляемого ключа соединены с вьшодами пятого резистора, вые ВОДЫ третьего и четвертого резисторов соединены соответственно с нормально замкнутыми контактами второго и третьего управляемых ключей, а магазин сопротивлений включен парал10 лельно второму, .третьему и четвертому резисторам и выполнен в виде четырех управляемых тетрад, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами первого, вто15 рого и третьего разрядов четырехразрядного реверсивного счетчика, выходы четвертого разряда которого подключены к входу дешифратора, выходы которого соединены с управляющим

2Q входом четвертой тетрады и управляющими входами первого, второ го и третьего ключей.

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к цифровым измерителям температуры на основе уравновешенного моста постоянного тока, может быть использовано в качестве широкодиапазонного измерителя температуры. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых тем- ператзФ и повышение точности измереf-f || J i Ji.-.i. r r,T..j .т .л НИН. Вследствие понижения температуры баланс измерительного моста нарушается. В результате заполнения счетчика 38 числовое значение кода на выходах увеличивается, переключая соответствующие кхиочи уравновешивающего плеча моста, баланс восстанавливается и на первом выходе, нуль-органа восстанавливается логический о, запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 36 счетчика 38. Блок 39 индицирует новое значение температуры. При увеличении сопротивления термообразователя 1 появляется разбаланс другой полярности, и на втором выходе селектора 34 появляется .сигнал логической 1, разрешающий прохождение тактовой частоты с генератора 35 на вычитающий вход 37 счетчика 38. Блок 39 индицирует новое значение температуры. 1 ил. (Л ел сх 00 00