Цифровой измеритель температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K7/25 

амплитудный фазовый детектор 3, ана- 20 тудного фазового детектора; на логовое запоминающее устройство 4, фиг.2г - напряжение U 5,у дфд на выхо- генератор 5 управляемой частоты, генератор 6 опорной частоты, делитель 7 частоты, формирователь. 8 биполяр- ньк импульсов, аттенюатор 9 импульсного сигнала, источник 10 питания, формирователь 11 управляющих импульсов, вычитатель 12 импульсных последе амгшитудного фазового детектора при R-P-7 R о (сплошная линия) и напря- |жение и ццх АЗЧ выходе аналогового. 25 запоминающего устройства при RT 7 R (пунктирная линия), на фиг.2д - напряжение и JHX дфвгна выходе амплитудного фазового детектора (сплошная линия) и напряжение U вкх i- ходе аналогового запоминающего уст

довательностей и измеритель 13 частоты.

В одно из плеч мостовой схемы 1 включен терморезистор (термистор) 14 с сопротивлением R, а в другие плечи - резисторы 15-17 с сопротивление RP, равным сопротивлению R,- в рабо- чей точке.

Измеритель температуры работает следующим образом.

Напряжение разбаланса U мостовой

схемы 1 при RT-T RO усиливается усилителем 2, выполненным в виде дифференциального импульсного усилителя, и-поступает на первый вход амплитудного фазового детектора, 3, на второй вход которого поступает импульсное напряжение с выхода формирователя 11 управляющих импульсов (фиг.2). Амплитудный фазовый детекто 3 формирует на выходе однополярный импульсный сигнал с амплитудой, равной амплитуде импульсов сигнала разбаланса и полярностью, .определяемой сдвигом фазы между импульсами сигнд- ла разбаланса мостовой схемы 1 и импульсами на выходе формирователя 11 управляющих импульсов. Амплитуда импульсного напряжения на выходе амплитудного фазового детектора 3 запоминается в аналоговом запоминакяцем

тудного фазового детектора; на фиг.2г - напряжение U 5,у дфд на выхо-

де амгшитудного фазового детектора при R-P-7 R о (сплошная линия) и напря- жение и ццх АЗЧ выходе аналогового. запоминающего устройства при RT 7 R (пунктирная линия), на фиг.2д - напряжение и JHX дфвгна выходе амплитудного фазового детектора (сплошная линия) и напряжение U вкх i- ходе аналогового запоминающего устройства (пунктирная линия) при R. R,

т О

Частота импульсов

f р на выходе

5

0

5

0

5

генератора управляемой частоты зависит от разности напряже ний U б,х лэу с выхода аналогового запоминающего устройства 4 и напряжения начального смещения.

Импульсное напряжение с выхода генератора 5 управляемой частоты через делитель 7 частоты, формирователь

8биполярных импул1эсов и аттенюатор

9импульсного сигнала поступает на диагональ питания мостовой схемы 1.

При включении напряжения питания мостовой схемы 1 начальное сопротивление термистора 14 много больше Ro и мостовая схема оказывается сильно разбалансированной, частота импульсов, генерируемых генератором 4, в начальный момент времени определяется параметрами генератора, напряжением Uj,, дэу и величиной напряжения начального смещения Uj-i. Импульсное напряжение, усиленное усилителем 2 разбаланса мостовой схемы и преобразованное последовательно соединен- |ными амплитудным фазовым детектором 3 и аналоговым запоминающим устройст

,вом в напряжение и, дзу постоянного тока, изменяет частоту импульсов fj на выходе генератора 5 управляемой частоты. При любом нарушении балансировки МОСТ090Й схемы на ее выходе будет появляться импульсное напряжение той или иной полярности относительно импульсов формирователя 8 биполярных импульсов в зависимости от направления разбалансировки мостовой схемы. Амплитудный фазовый детектор 3 и аналоговое запоминающее устройство 4 обеспечивают вьщеление из сигнала на выходе усилителя 2 разбаланса мостовой схемы импульсов требуемой полярности и преобразование в пропорциональное управляющее напряжение генератора 5. Изменяющееся npk этом напряжение U,np меняет частоту fр, а следовательно, и мощность разогрева термистора импульсным сигналом до первоначальной балансировки мостовой схемы.

При этом мощность разогрева тер- мистора биполярным импульсным сигналом (мощность обратной связи самобалансирующей мостовой схемы) определяется соотношением

-C-f р РОС R-r-n

где R т сопротивление термистора в рабочей точке, определяемой резисторами 15-17 мостовой схемы;

и - амплитуда биполярного импульсного сигнала, поступающего на термистор; f Р - частота импульсов на выходе генератора 5 управляемой частоты;

С - длительность импульсов, поступающих на термистор; п - коэффициент деления делителя 7 частоты.

Из этого вьфажения можно определить чувствительность S р самобалансирующей мостовой схемы по мощности разогрева

S - - Р.с

2-и.-С

Для исключения шунтирования.мостовой схемы выходным сопротивлением

При воздействии на термистор из- источника 10 питания, а следовательменяклцейся температуры окружающей среды, эквивалентной дополнительной мощности его разогрева, раваой ЛР,

но, исключения уменьшения амплитуды импульсного сигнала, его следует выполнять в виде источника тока.

первоначально происходит разбала.нс мостовой схемы. Однако затем возникающий сигнал разбаланса приводит к изменению частоты генератора 5 управляемой частоты, а следовательно, и мощности его разогрева на величину 4Р, благодаря.чему мост возвращается в сбалансированное, состояние. При этом измене1ше частоты на выходе генератора 5 определяется соотношением

jf р 8р-йР

So-H-de H-4e

п Rj

г

1

0

0

5

0

5

где Н 5

0

постоянная рассеяния термистора,

0 - изменение температуры окружающей среды, с.

Из этого выражения видно, что по сравнению с прототипом, при воздействии на термистор одной и той же величины Лб изменение частоты Л на., выходе генератора 5 в п раз больше, что ведет к повьщгенню точности изм

рения, , ,

1

Использование делителя 6 частоты позволяет также практически полностью исключить погрешности из-за искажения прямоугольной формы импульсного сигнала и нестабильности его дпительности, обусловленные фронтами

ИГ ПУЛЬСОВ .

Делитель 7 частоты позволяет получить частоту импульсного сигнала, поступающего на термистор, достаточно небольшой, при которой длительность S питающих импульсов много больше длительности их фронтов и влияние последних на стабильность площади импульсов и их форму практически отсутствует. Формирователь 11 управляющих импульсов формирует однополярные импульсы длительностью менее С, расположенные на временной оси внутри первой половины двуполяр- |ного импульса (фиг.2), исключая тем самым влияние фронтов биполярных импульсов на работу амплитудного фазового детектора 3.

Для исключения шунтирования.мостовой схемы выходным сопротивлением

но, исключения уменьшения амплитуды импульсного сигнала, его следует выполнять в виде источника тока.

о р мул а

5 .1464050

изобрете.ния тем

ти и тудн запо тель тель с вы част

Цифровой измеритель температуры, содержащий мостовую схему с терморезистором в одном из плеч, подключенную измерительной диагональю к входу усилителя разбаланса мостовой схемы, источник питания, соединенный с диагЬналью питания мостовой схемы, генератор управляемой частоты, выход которого подключен к первому входу вычитателя .импульсных последовательностей, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход - с входом измерителя частоты, формирователь биполярных импульсов, выход которого через аттенюатор импульсного сигнала связан с диагональю питания мостовой схемы,, отличающийся

тем

, что, с целью повьшения точное- i ти измерения, в него введены амппи- тудньп1 фазовый детектор, аналоговое запоминающее устройство, форм11рова- тель управляющих импульсов и делитель частоты, вход которого соединен с выходом генератора управляемой частоты, а выход подключен к входу.

Q формирователя биполярных импульсов, причем вход амплитудного фазового детектора соединен с выходом усилителя разбаланса мостовой схемы, управляющий вход амплитудного фазового

5 детектора соединен через формирователь управляющих импульсов с выходом формирователя биполярных импульсов, а выход подключен к входу аналогового запоминанлцего устройства, выход ко0 торого соедикей с генератором управляемой частоты.

Изобретение относится к области , .температурных измерений ц может быть использовано в автоматизированных системах измерения и контроля. Целью изобретения является повышение точности измерения путем снижения погрешности измерения, обусловленной нестабильностью параметров элементов устройства. Напряжение разбаланса мостовой схемы 1 усиливается усиди- телем 2 разбаланса мостовой схемы, выполненным в виде дифференциального импульсного делителя, и поступает на первый вход амплитудного фазового детектора 3, на второй вход которого поступает импульсное напряжение с выхода формирователя 11 управляющих импульсов. Амплитуда импульсного напряжения на выходе амплитудного фазового детектора 3 запоминается в аналоговом запоминающем устройстве 4 и далее поступает на первый вход генератора 5 управляемой частоты. Импульсное напряжение с выхода генератора 5 управляемой частоты через делитель 7 частоты, формирователь 8 биполярных импульсов и аттенюатор 9 импульсного сигнала поступает на диагональ питания мостовой схемы 1 и обеспечивает балансировку мостовой схемы путем нагрева терморезистора 14 до определенной температуры. 2 ил. с S (Л

а Щ,,)Q36H

S

иупрАФИ д

%// 1

г

8