Устройство для измерения температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K7/25 

фиг. 1

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к цифровым измерителям температуры с коррекцией нелинейности термопреобразователя.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых температур.

Устройство обеспечивает точность измерения 0,02 С в диапазоне температур .

(фиг. 2, кривая 2а). Эта экспонента хорошо повторяет температурную характеристику первичного преобразователя 1 (фиг. 2, кривая Г, на участке ).

При дальнейшем разряде конденсатора 7 через резистор 8 напряжение на нем значительно отличается от температурной характеристики первичного преобразователя 1 температуры (кривые 2 и 1 на участке ). Это отличие росло бы по мере

На фиг. 1 представлена схема уст- 10 дальнейшего разряда конденсатора 7 через ройства измерения температуры с тремярезистор 8. Но этого не происходит, так

шагами коррекции; на фиг. 2 - темпе-как в момент времени ti напряжение на

ратурная характеристика термопреобразова-выходе Qi пропадает, а появляется напрятеля (кривая 1), напряжение КЦ-цепочки. жение на выходе Q2. Ключ 11 закрывает- скорректированное устройством (кривая 2).

Устройство для измерения температуры (фиг. 1) содержит последовательно соединенные первичный преобразователь 1 температуры, блок 2 сравнения, ключ 3, счетчик

4 импульсов, а также генератор 5

ся, а открывшийся ключ 12 подключает параллельно конденсатору 7 резистор 9, сопротивление которого больше сопротивления резистора 8. Конденсатор продолжает разряжаться с этого момента с меньшей скоростью (фиг. 2, кривая 2 б на участке

счетных импульсов , выход которого подклю- 20 времени ti-;-t2). Благодаря этому напряжечен к второму входу ключа 3, блок 6 управления, один из выходов которого подключен к третьему входу ключа 3, и НЦ-це- почку, общая точка которой соединена со вторым входом блока 2 сравнения и в которой параллельно емкости 7 включаются поочередно один из резисторов 8, 9, 10 через соответствующие ключи 1 -13. Управляющие входы ключей соединены с дополнительными выходами блока 6 управления.

25

ние на конденсаторе 7 с высокой точностью повторяет температурную характеристику первичного преобразователя 1 температуры в интервале времени В момент времени i происходит очередная коррекция скорости разряда конденсатора. В этот момент закрывается ключ 12, а открывшийся ключ 13 подключает параллельно конденсатору 7 резистору 10, сопротивление которого больше сопротивления

Устройство работает следующим образом. -JQ резистора 9. Изменение напряжения на конБлок 6 управления вырабатывает поочередно на каждом из выходов Qo, Qi, Qs, РЗ импульсы напряжения. Импульс напряжения на выходе Qo подготавливает устройство к циклу измерения. Он подается на

денсаторе 7 для интервала времени ti- 1з показано на фиг. 2, кривая 2 в.

Когда напряжение на конденсаторе 7 сравнивается с выходным напряжением перключ 3, запрещая прохождение счетных вичного преобразователя 1 температуры.

импульсов с генератора 5. Одновременно этот импульс заряжает конденсатор 7 до напряжения UTD . равного напряжению первичного преобразователя 1 при нижнем значении измеряемой температуры. Напрянапряжение на выходе блока 2 сравнения пропадает. Ключ 3 закрывается и поступление импульсов с генератора 5 счетных импульсов на вход счетчика 4 импульсов прекращается. Интервал времени, в тежение с конденсатора 7 подается на вход 40 чение которого счетные импульсы проходят

блока 2 сравнения. На второй вход подается напряжение с первичного преобразователя 1 температуры. При напряжении на выходе первичного преобразователя

на вход счетчика импульсов пропорционален измеряемой температуре.

Момент времени 1з, при котором напряжение на конденсаторе соответствует макси1 температуры ниже напряжения на кон-мальному значению измеряемой температу 7 ..„ 1„,,,,,-,л Й-чу-.л О nr f-ir t4 niin J nil nrirtn Qfrri n If 11 IITJt/ПО UOHytfinCitJUCI/Idденсаторе 7 на выходе блока 2 сравнения присутствует потенциал, открывающий ключ 3. Но ключ не будет открыт, пока на втором его входе присутствует запрещающий импульс, подаваемый с выхода Qo блока 6 управления. В момент времени to - начало цикла измерения, напряжение на выходе Qo станет равным О, ключ 3 откроется, и счетные импульсы с генератора 5 счетных импульсов попадут на счетчик 4 импульсов. Одновременно в момент to

выходе QI открывает ключ 11 и конденсатор 7 начинает разряжаться через, резистор 8 по экспоненциальному закону

50

ры, является концом цикла измерения. Далее вновь появляется напряжение на выходе QO блока 6 управления и цикл измерения повторяется.

Введение дополнительных термонезависимых резисторов с различными сопротивлениями, подключаемых поочередно через соответствующие ключи параллельно конденсатору, позволяет с большей точностью смоделировать температурную характеристику

появивплийся импульс напряжения на 55 первичного термопреобразователя на входе

блока сравнения, а следовательно, значительно повысить точность и расширить диапазон измерения температуры.

(фиг. 2, кривая 2а). Эта экспонента хорошо повторяет температурную характеристику первичного преобразователя 1 (фиг. 2, кривая Г, на участке ).

При дальнейшем разряде конденсатора 7 через резистор 8 напряжение на нем значительно отличается от температурной характеристики первичного преобразователя 1 температуры (кривые 2 и 1 на участке ). Это отличие росло бы по мере

дальнейшего разряда конденсатора 7 через резистор 8. Но этого не происходит, так

жение на выходе Q2. Ключ 11 закрывает-

ся, а открывшийся ключ 12 подключает параллельно конденсатору 7 резистор 9, сопротивление которого больше сопротивления резистора 8. Конденсатор продолжает разряжаться с этого момента с меньшей скоростью (фиг. 2, кривая 2 б на участке

времени ti-;-t2). Благодаря этому напряжевремени ti-;-t2). Благодаря этому напряже

ние на конденсаторе 7 с высокой точностью повторяет температурную характеристику первичного преобразователя 1 температуры в интервале времени В момент времени i происходит очередная коррекция скорости разряда конденсатора. В этот момент закрывается ключ 12, а открывшийся ключ 13 подключает параллельно конденсатору 7 резистору 10, сопротивление которого больше сопротивления

резистора 9. Изменение напряжения на конденсаторе 7 для интервала времени ti- 1з показано на фиг. 2, кривая 2 в.

Когда напряжение на конденсаторе 7 сравнивается с выходным напряжением первичного преобразователя 1 температуры.

вичного преобразователя 1 температуры.

напряжение на выходе блока 2 сравнения пропадает. Ключ 3 закрывается и поступление импульсов с генератора 5 счетных импульсов на вход счетчика 4 импульсов прекращается. Интервал времени, в течение которого счетные импульсы проходят

чение которого счетные импульсы проходят

на вход счетчика импульсов пропорционален измеряемой температуре.

Момент времени 1з, при котором напряжение на конденсаторе соответствует максимальному значению измеряемой температумальному значению измеряемой температуnil nrirtn Qfrri n If 11 IITJt/ПО UOHytfinCitJUCI/Id

ры, является концом цикла измерения. Далее вновь появляется напряжение на выходе QO блока 6 управления и цикл измерения повторяется.

Введение дополнительных термонезависимых резисторов с различными сопротивлениями, подключаемых поочередно через соответствующие ключи параллельно конденсатору, позволяет с большей точностью смоделировать температурную характеристику

первичного термопреобразователя на входе

первичного термопреобразователя на входе

блока сравнения, а следовательно, значительно повысить точность и расширить диапазон измерения температуры.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные первичный преобразователь температуры, блок сравнения, первый ключ и счетчик импульсов, генератор счетных импульсов, подключенный к второму входу первого ключа, к третьему входу которого подключен первый выход блока управления.

повышения точности измерения при одновременном расширении диапазона измеряемых температур, в него введены второй и третий резисторы RC-цепи с сопро тивлениями, отличными от сопротивления ее первого резистора, третий и четвертый ключи, управляющими входами подключенные соответственно, к третьему и четвертому выходам блока управления, а выходами - через второй и третий резне 1 г-,.i M-vj u-ia1ж11УЧ 1Г1Г1LJ -fcJrlV,

второй выход которого подключен к управ- Ю торы соответственно к средней точке RC- целяющему рходу второго ключа, выход которого соединен с вторым выводом резистора RC-цепи, средняя точка которой подключена к второму входу блока ср ав- нения, отличающееся тем, что, с целью

пи, соединенной с первым выходом блока управления, при этом входы второго, третьего и четвертого ключей и второй вывод конденсатора RC-цепи соединены с общей шиной устройства.

повышения точности измерения при одновременном расширении диапазона измеряемых температур, в него введены второй и третий резисторы RC-цепи с сопротивлениями, отличными от сопротивления ее первого резистора, третий и четвертый ключи, управляющими входами подключенные соответственно, к третьему и четвертому выходам блока управления, а выходами - через второй и третий резнег-,.i M-vj u-ia1ж11УЧ 1Г1Г1LJ -fcJrlV,

торы соответственно к средней точке RC- цеторы соответственно к средней точке RC- цепи, соединенной с первым выходом блока управления, при этом входы второго, третьего и четвертого ключей и второй вывод конденсатора RC-цепи соединены с общей шиной устройства.

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к цифровым измерителям температуры с коррекцией нелинейности первичного термопреобразователя, и позволяет повысить точность при одновременном расширении диапазона измеряемых температур. Блок 6 управления вырабатывает поочередно на каждом из выходов импульсы напряжения. Эти импульсы подготавливают устройство к циклу измерения и поочередно подключают первый, второй и третий резисторы 8, 9 и 10 в цепь разряда конденсатора 7. Значение напряжения на конденсаторе сравнивается с выходным сигналом первичного термопреобразователя. При их совпадении на выходе блока 2 сравнения сигнал пропадает. При этом ключ 3 закрывается и прекращается поступление импульсов с генератора 5 счетных импульсов на вход счетчика 4 импульсов. Интервал времени, в течение которого счетные импульсы проходят на вход счетчика 4, пропорционален измеряемой температуре. 2 ил.

to{T°mm) t,

tz Фиг. 2

г(Гтах) иго