Устройство для измерения температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K7/20 

м

00

Изобретение относится к цифровым измерителям температуры на основе уравновешенного моста постоянного тока. Цель изобретения - упрощение конструкции устр-ва и повьшение его надежности за счет уменьшения числа ключей. При увеличении сопротивления термопреобразователя 1 вследствие повышения температуры на измерительной диагонали моста появляется сигнал разбаланса другой полярности и на выходе селектора 33 появляется сигнал логической 1, разрешающий прохозкде- ние тактовой частоты с генератора 34 через селектор 33 на вычитающий вход 37 счетчика 35. В результате числовое значение кода на выходах счетчика 35 уменьшается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча, баланс моста восстанавливается и на выходе нуль-органа 32 восстанавливается логический О, запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 37 счетчика 35, Блок 38 индикации индицирует новое значение температуры. 2 ил. (Л

ттпт

1384

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к цифровым измерителям температуры на основе уравновешенного моста постоянного тока, и может быть использовано в ка

честве широкодиапазонного измерителя температуры.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение его надежности за счет уменьшения числа ключей.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - схема дешифратора.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления (например платиновьй с сопротивлением Rt), включенный последовательно с первым резистором 2 с сопротивлением R2 в одно из плеч измерительного моста, в два других смежных плеча которого включены второй 3 и третий 4 резисторы с сопротивлениями R3 и R4, а уравновешивающее плечо состоит из последовательно соединенных четвертого 5 и пятого 6 резисторов с сопротивлениями R5 и R6 и резисторов 7-22 с сопротивлениями R7 - R22 с соответствующими ключами К7 - К22, образующими четыре управляемые тетрады 23-26 двоично-взвешенных резисторов (магазин сопротивлений), три дополнительных резистора 27 - 29 с сопротивлениями R27 - R29, первый 30 и второй 31 ключи, нуль-орган 32, селектор 33, генератор 34 тактовой частоты, четырехразрядный двоично-десятичный реверсивный счетчик 35 с суммирующим 36 и вычитающим 37 входами, блок 38 индикации и дешифратор 39, выходы которого подключены к управляющим входам ключей 30 и 31 и ключей тетрады 23, а вход соединен с выходами 40 сотен реверсивного счетчика 35, выходы 41 десятков, выходы 42 единиц и выходы 43 десятых долей которого подключены к управлятацим входам ключей соответствующих тетрад 24-26.

Выходные сигналы счетчика 35 представлены логическими сигналами в параллельном двоично-десятичном коде 1-2-4-8. При этом выходы 1 счетчика соединены с управляющими входами ключей К11, К15 и К19, выходы 2 - с управляющими входами ключей К12, К16 и К20, выходы 4 - с управляющими входами ключей К13, К17 и К21,

0

5

выходы а - с управляющими входами ключей К14, К18 и К22.

Схема включения дешифратора 39, включающего в себя инвертор 44,приведена на фиг. 2.

Источник питания (не показан) должен быть подключен к питающей диагонали измерительного моста - точкам соединения резисторов 2, 3,29 и 4, 5, 27.

Устройство работает следующим образом.

В случае баланса измерительного 5 моста сигнал на входе нуль-органа 32 отсутствует и на его выходах присутствуют сигналы логического нуля. В результате селектор 33 закрыт и блок 38 индикации индицирует значение температуры, код Которой записан в счетчике 35. При уменьшении сопротивления термопреобразователя 1 вследствие понижения температуры баланс моста нарушается и на первом выходе нуль-органа 32 появляется сигнал логической 1, разрешающий прохождение тактовой частоты с генератора 34 через селектор 33 на суммирующий вход

36счетчика 35. В результате заполнения счетчика 35 числовое значение кода на его выходах увеличивается, переключая .соответствующие ключи уравновешивающего плеча, баланс моста восстанавливается и на первом выходе нуль-органа 32 восстанавливается логический О, запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 36 счетчика 35.. Блок 38 индикации индицирует новое значение температуры.

0 При увеличении сопротивления термопреобразователя 1 вследствие повьше- ния температуры на измерительной диагонали моста появляется сигнал разбаланса другой полярности и на втором выходе селектора 33 появляется сигнал логической 1, разрешающий прохозеде- ние тактовой частоты с генератора 34 через селектор 33 на вчитгиощий вход

37счетчика 35. В результате числовое значение кода на выходах счетчика 35 уменьшается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча, баланс моста восстанавливается и на втором выходе нуль-органа 32 восстанавливается логический О, запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 37 счетчика 35. Блок 38 индикации индицирует новое значение температуры.

0

5

5

0

5

Для примера рассмотрим работу устройства с платиновым термопреобразователем сопротивления с сопротивлением 46 Ом при О С (градуировка 21), В этом случае резисторы мостов должны иметь следующие номиналы: R2 10 Ом; R3 29,84 Ом , Ом , ,27 Ом, ,49 Ом-, R5 910,44 Ом; R28 38,31 Ом; R29 751,24 Ом.Резисторы тетрад 23-26 (сотни, десятки, единицы и десятые доли единиц С) должны иметь соответственно сопротивления: R7-R9 - 800,. 400, 200 и 100 OMi R11-R14 - 8, 4,

1

1 + 1 + 1 + .JL + 1 + J R5 R11 R14 R15 Rt8 R19 R22

)

При ,44 Ом (t -100,0 C) и балансе моста включен ключ К7. Баланс моста определяется уравнением

(Rt+R2). (R6 + ||j|Z. R3. R4 (3)

(Rt+R2KR6+

1

1 + 1 . 1 + 1 1 + 1 . 1 R5 R7 R11 R14 R15 R18 R19 R22

В диапазоне от О до 799,9°С ключи 30 и 31 постоянно включены, обеспечивая включение в мост резисторов 27-29. Например при Rt 46,00 Ом (t О С) включены ключи 30 и 31 и баланс моста определяется уравнением

(Rt+R2).(

R6.R28 R5- R27 R6+R28 R5+R27

)

.,R3 R29. 43+R29

R4

fRt+R2HSl: + (Rt+R2(

1

1 -ь Ч Ч -ь + R27 R5 R9 R11 R14

В принципе устройство может работать с платиновыми преобразователями теп любой градуировки при условии изменения номиналов резисторов 3-6, 28, 27 и 29. Например, для термрпре- образователя градуировки 100 П необходимо иметь следующие номиналы: R3 46,385 Ом, R4 770 OMJ R5 1289 OMJ R6 19,456 Ом; R27

2 и 1 кОм; R15-R18 - 80, 40, 20 и 10 кОм; R19-R22 - 800, 400, 200 и 100 кОм.

При ,95 Ом (t -200,0°С) и балансе моста все ключи выключены. Уравнение баланса моста в этом случае имеет вид

jj

10

(Rt+R2)- (R5+R6) R3 R4

(1)

При ,421 Ом (t -100,Гс) и балансе моста включены ключи К11, К14. К15, К18, К19 и К22. В этом случае баланс моста определяется уравнением

1

)R3-R4 (2)

При ,982 Ом (t -0,1°С) включены ключи К7, К11, К14, К15, К18, К19 и К22. В этом случае баланс моста определяется уравнением

1

+ 1 1 + 1 . 1 4 R15 R18 R19 R22

-)R3-R4 (4)

При Rt 63,99 Ом (t +100 С) включены ключи 30, 31 и К7 и баланс моста определяется уравнением

fRt+R2). + (Rt+R2).(

I

J + J. + i R27 R5 R7

-)

40 (R3-R29), 43+R29

R4

(6)

При ,39 Ом (t +499,9 C) включены ключи 30, 31, К9, К11, К14, К15, К18, К19 и К22 и баланс моста определяется уравнением

45

+ 14

иR3-R29R3+R29

R4 (7)

.L.

R15 R18 R19 R22

393,6 Ом} R28 42,14 Ом R29 1474,15 Ом.

Устройство обеспечивает измерение температуры с погрешностью ±0,1 С в диапазоне от -200 до +500 С, а при использовании термопреобразователей с повышенной теплоустойчивостью от -200 до 4-799 9 С.

5

Форм.ула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенньш последовательно с первым резистором в одно из плеч измерительного моста, в два других смежных плеча которого включены постоянные второй и третий резисторы, а уравновешивающееся пле- 4о состоит из последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов и магазина сопретивлений, состоящего из четырех управляемых теТград двоично-взвешенных резисторов и подключенного к выводам четвертого резистора, источник питания,подключенный к питающей диагонали измерительного моста - точкам соединения первого резистора с вторым и третьего резистора с четвертым, нуль-орган, вход которого соединен с измерительной диагональю измерительного моста, а выход подключен к управляющему входу селектора, информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы

13

Q25

49666

подключены к входам реверсивного че

тырехразрядного счетчика, выходы первого, второго и третьего разрядов которого подключены соответственно к управляющим входам первой, второй и третьей тетрад двоично-взвещенных резисторов, а выход четвертого разряда подключен к входу дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом четвертой тетрады двоично-взвешенных резисторов и управляющими входами первого и второго ключей, блок индикации, подключенный к выходам реверсивного четьфехразрядного счетчика, три дополнительных резистора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, последовательно соединенные дополнительные резисторы включены в питающую диагональ измерительного моста, причем выводы второго дополнительного резистора через нормально разомкнутые первый и второй ключи соединены с вьшодами пятого резистора- уравновешивающего плеча.

Фиг.г