Устройство для измерения температуры Советский патент 1987 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к электротермометрии и может быть использовано при построении точных устройств для преобразования температуры в случаях четырехпровсдной схемы подключения термопреобразователя сопротивления.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже представлена схема пред лагаемого устройства.

Устройству содержит термометр 1 сопротивления, имеющий четьфе вывода для связи: токовые выводы 2 и 3 и потенциальные выводы 4 и 5. Термометр 1 |5 онных усилителей 16 и 10 и через них

сопротивления посредством токовых выводов 2 и 3 подключен к измерительд о- му источнику 6 тока через токоограни- чивающий резистор 7 и резистор 8 сравнения.

Устройство также содержит первый резистор 9, первый операционный усилитель 10с отрицательной обратной связью, образованной резистором 11,

20

протекают весьма ограниченные токи.

Напряжение U g через входной резистор 15 поступает также на инвертирующий вход операционного усилителя 10 и суммируясь с напряжением U

Вхт

компенсирует падение напряжения на сопротивлении токового вывода 2. Так достигается эффект полного устранения влияния сопротивлений выводов термо- первый 12, второй 13, третий 14 и чет-25 преобразователя сопротивления, а так- вертый 15 входные резисторы, второй же линии связи (при подключении тероперационный усилитель 16 с отрицательной обратной связью, образованной резистором 17, и резистором 18, включенным между неинвертирующим входом и общей шиной, и блок 19 деления.

Устройство работает следующим образом.

. На инвертирующий вход операционного усилителя 10 через входной резистор 13 поступает напряжение

+ ил7 l(Ro + (1

де L

40

и

f2

I - R. . ,l ч-

R

ii

падение напряжения на термопреобразователе сопротивления;

падение напряжения на токовом выводе 2j ток источника 6 тока

сопротивление термопреобра- 45 где R, зователя сопротивления в начале диапазона измеряемых температур;

изменение сопротивления термопреобразователя сопротивления в пределах диапазона измеряемых температур; сопротивление токового вывода 2. .

где R р

Таки на выхо равно с

5oПpиRг том выр

получим

вых

Напряжения также поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 16 посредством потенциального вывода 5 и резистора 14. На выходе.

операционного усилителя 16 напряжение равно

и

8X2

5.тр

R,

(2)

4

где R ос сопротивление резистора 17, R, - сопротивление резистора 14. При R

ос

R,

и,

-IR,

(3

f,Xl Л1

Влиянием сопротивлений потенциальных выводов 4 и 5 термопреобразователя сопротивления пренебрегаем, так как эти сопротивления значительно меньше входных сопротивлений операци-

протекают весьма ограниченные токи.

Напряжение U g через входной резистор 15 поступает также на инвертирующий вход операционного усилителя 10 и суммируясь с напряжением U

Вхт

мопреобразователя посредством линии .связи) на точность измерения.

Третьим сигналом операционного 30 усилителя 10 является падение напряжения на резисторе 8, которое подается через входной резистор 12. Оно компенсирует влияние сопротивления RO и определяет начало диапазона пре35

40

образования температур

UBXS -IRc. ( где R р - сопротивление резистора 8

сравнения.

Таким образом, напряжение ,, на выходе операционного усилителя 10 равно сумме трех сигналов

вl,

45 где R,

(,, , ,. (5;

3

R, 3 4

сопротивления входных резисторов 12, 13 и 15;

R - сопротивление резистора 1 1 .

5oПpиRг Rз R4 R, учетом выражений (1), (2), (3) из (5)

получим

вых 1

- (R,.R, + R,,

- R,

(6;

R ,Из (6) видно, что выходное напряжение операционного усилителя 10 прямо пропорционально лишь изменению сопротивления термопреобразователя сопротивления, а значит измеряемой температуре.

При использовании медного термопреобразователя сопротивления выражение (6) примет следующий вид:

и

-...

R

А-Rot,

(7;

ВКХ 1

где А - постоянный коэффициент, t - измеряемая температура. С выхода усилителя 10 напряжение и jbfx 1 поступает на первьй вход блока 19 деления, на второй вход которо10

тока, второй вьшод которого через резистор сравнения подключен к общей шине, соединенной с вторым токовым вьшодом термопреобразователя сопротивления, первый операционньп усилитель с отрицательной обратной связью неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с общей ши ной, а инвертирующий вход через первый и второй входные резисторы соеди нен соответственно с вторым выводом источника тока -и первым потенциальны выводом термометра сопротивления.

го подается напряжение Ug.,. При этом 15 второй потен1 иальньй вывод которого

соединен с первым выводом третьего входного резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введе ны блок деления, четвертый входной резистор и второй операционньм усилитель с отрицательной обратной связью и резистором, включенным между неинвентируюш 1М входом второго опера ционного усилителя и общей шиной, при этом инвертирукщий вход второго операционного усилит еля подключен к второму выводу третьего входного ре зистора, а выход через четвертый входной резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с вторым вьшо дом источника тока.

на выходе блока деления формируется сигнал

ТТ- - .ДТ5CRl

Uat.vo Ni S

BX-, .

вых a

где К - коэффициент преобразования блока деления.

Напряжение U g, зависит только от изменения сопротивления термопреобразователя и не зависит от величины измерительного тока I, в результате чего также устраняется влияние изменения измерительного тока на точность измерения.

Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, первый токовый вывод которого через токоограничивающий резистор подключен к первому выводу источника

Редактор Ю.Середа Заказ 6390/28

Составитель В.Куликов Техред Л.Сердюкова

Корректор

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ 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

10

тока, второй вьшод которого через резистор сравнения подключен к общей шине, соединенной с вторым токовым вьшодом термопреобразователя сопротивления, первый операционньп усилитель с отрицательной обратной связью, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с общей шиной, а инвертирующий вход через первый и второй входные резисторы соединен соответственно с вторым выводом источника тока -и первым потенциальным выводом термометра сопротивления.

15 второй потен1 иальньй вывод которого

0

25

30

35

соединен с первым выводом третьего входного резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок деления, четвертый входной резистор и второй операционньм усилитель с отрицательной обратной свя. зью и резистором, включенным между неинвентируюш 1М входом второго операционного усилителя и общей шиной, при этом инвертирукщий вход второго операционного усилит еля подключен к , второму выводу третьего входного ре-. зистора, а выход через четвертый входной резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с вторым вьшодом источника тока.

Корректор С.Черни

Изобретение может быть использовано при построении точных устройств для преобразования температуры при че- тырехпроводной схеме подключения термопреобразователя сопротивления (ТС). Цель изобретения - повышение точности измерения. Выходное напряжение операционного усилителя 10 прямо пропорци-. онально изменению сопротивления ТС. С выхода операционного усилителя 10 напряжение поступает на первый вход блока 19 деления, на второй вход которого подается напряжение, компенсирующее влияние сопротивления ТС в начале диапазона измеряемых температур. На выходе блока 19 деления формируется сигнал, которьй зависит только от изменения сопротивления ТС и не зависит от величины измерительного тока. В результате этого устраняется : ej ность измерения. 1 ил. влияние с: изменения измерительного тока на-точ- (Л со 05 ю со ел