Устройство для измерения температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K7/16 

Фиг.1

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в устройствах для измерения температуры содержащих термопреобразователь сопротивленияо

Цепью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений сопротивлений линий связи jg

На фиг о 1 приведена схема устройства; на фиг0 2 - схема источников тока.

Устройство для измерения температуры содержит термопреобразователь 1 J5 сопротивления, линию связи, включающую в себя четыре провода 2,3,4 и° S с сопротивлениями R, 3 4 и я первый источник 6 тока, резистор 7 сравнения с сопротивлением RN, вто- 20 рой источник 8 тока, третий источник 9 тока и операционный усилитель 10 с резисторами 11 и 12„

Токовые выводы термопреобразователя сопротивления соединены с прово- 25 дами 2,3, а потенциальные выводы - с проводами 4,5 „

Устройство работает следующим образ ом „

К неинвертирующему входу опера- 30 ционного усилителя 10 приложено напряжение

ди I,(RT + R, + R«) - ij(H4 +

+ RM) - VR

ч

(О

- токи источников

6,8 и 9 токов соответственно;

- сопротивление тер- дд

мопреобразователя, которое можно представить в виде

RT R0 + UR,

- сопротивление термопреобразователя при начальной температуры;- приращение сопротивления

термопреобразователя при из- „ менении температуры,,

При условии TI Jq получаем

&и + &R) - i3 RH- (2)

При выполнении условий R RO

и LI 1ц Тэ на вход усилителя

с ргяистором 12 подается сигнал,про-

порциональный изменению сопротивпения AR, те, пропорциональный температуре.

Выходной сигнал устройства практически не зависит от сопротивлений проводов линии связи, так как их сопротивление много меньше (в 10 - 105 раз) выходных сопротивлений источников тока и входногоосопротивле- ния усилителя.

Для обеспечения высокой точности в устройстве следует использовать высокоточные источники тока, характеристики которых изменяются во времени в пределах заданной погрешности, или использовать источники тока, выходные характеристики которых из- меняются в зависимости от воздействи внешних факторов, например изменения величины питающего напряжения по одному и тому же законуо Вариант схемы таких связанных источников тока представлен на фкг„20 Схема содержит три операционных усилителя 13,14 и 15, три полевых транзистора 16,17 и 18, резистивный делитель напряжения, выполненный на основе точных стабильных резисторов 19, 20 и 21, резисто- ры 22, 23 и 24,

На выходе транзистора 16 формируется ток

1

7 I M

(з)

где Е - напряжение источника питания, к которому подключен резистивный делитель напряжения (источник питания на фиг, 2 не показан);

ti M - сопротивления

резисторов 18, 9,20,210 На выходе транзисторов 17, 18

при условии R5j Ri24 Формируются

токи

1в 1э

Е

R

RH

чг

(4)

где R,JJ , R$4 - сопротивления резисторов 23,24Э

В такой схеме источников токов - изменение величины напряжения и сопротивлений резисторов 19,20,21 вызывает одинаковое изменение значений токов I-i , 1/i и Ij Формула изобретения

10 Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, четырехпро- водную линию связи, первый источник тока, первый вывод которого через первый провод линии связи соединен с первым токовым выводом термопреобразователя сопротивления, а второй вывод подключен к общей тине устройства, соединенной с первым выводом резистора сравнения, операционный усили- тель с отрицательной обратной связью неинвертирующий вход которого соединен через второй провод линии связи с первым потенциальным выводом термопреобразователя сопротивления, а инвертирующий вход через резистор подключен к общей тине устройства, второй источник тока, первый вывод которого соединен с общей тиной устройства, а второй подключен через третий провод линии связи к второму потенциальному выводу термопреобразователя сопротивления, о т л и - чающ ееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений сопротивлений линии связи, в него введен третий источник тока первый вывод которого

соединен с общей шиной устройства, а второй подключен к второму выводу резистора сравнения, соединенному че- реЗ четвертый провод линии связи с вторым токовым выводом термопреобразователя сопротивления.

2. Устройство по п„1, отличающееся тем,что каждый источник тока содержит, операционный усилитель, резистор и полевой транзистор, сток которого является выходом источника тока,а затвор и исток соединены соответственно с выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, соединенным с первым выводом резистора, при этом неинвертирующие входы операционных усилителей подключены к резистивному делителю напряжения, подключенному к первому и второму выводам источника напряжения, второй вьюод резистора первого источника тока соединен с первым выводом источника напряжения, а вторые выводы резисторов второго и третьего источников тока подключены к второму выводу источника напряжения

Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения влияния на результат измерений изменения сопротивлений линий связи. На вход операционного усилителя 10 поступает напряжение ΔU =I₁ (R_T + R₃ + R_N) - I₂ (R₃ + RN) - I₃RN где I₁, I₂, I₃ - соответственно токи источников 6, 8, 9 токов

R_T, R₃, R_N - сопротивление термопреобразователя 1 сопротивления, линии 3 связи и резистора 7 сравнения. При выполнении условий I₁ = I₂ I₃, R=00N = R_O, где R_O - сопротивление термопреобразователя 1 при начальной температуре, на вход усилителя 10 подается сигнал, пропорциональный изменению сопротивления Δ R(R_T = R_O + ΔR) термопреобразователя 13. п. ф-лы, 2 ил.