Цифровой измеритель температуры Советский патент 1991 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано при построении цифровых портативных измерителей температуры, работающих в комплекте с термопреобразователями сопротивления.

Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном упрощении устройства.

На чертеже приведена блок-схема портативного цифрового измерителя температуры.

Измеритель температуры содержит первый и второй операционные усилители 1 и 2, транзистор 3, источник 4 нестабилизированного напряжения, первый и второй образцовые резисторы 5 и 6, дополнительный резистор 7, термопреобразователь сопротивления (ТС) 8 с парой токовых (9 и 10) и парой потенциальных (11 и 12) выводов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, цифровое отсчетное устройство 14.

Устройство работает следующим образом.

ТС 8 помещают в среду с измеряемой температурой.

Значение тока le. протекающего через ТС, равно (при условии, что коэффициент передачи первого операционного усилителя намного больше единицы)

о.- температурный коэффициент сопротивления ТС;

Рс2 напряжение смещения усилителя 2.

Потенциал первого входа Lh АЦП 13 ра- вен fci. Тогда входное напряжение Ux АЦП 13 равно разности потенциала входов АЦП 13

Ux U2 - Ui -le(R e - Roi) + jf ROI + fc2

(2)

Таким образом .усилитель 1,транзистор 3 и источник 4 напряжения образуют стабилизатор тока э и поэтому нет необходимости в стабилизации напряжения источника 4. Посредством усилителя 2 производят вычитание падений напряжения на ТС RQ и на сопротивлении R01 Если выполнить условие RO - Roi то напряжение Ux будет равно

20 U, -1вР&«0 + ГС2 + Roi

(3)

На сопротивлении RN резистора 6 получают падение напряжения UN, и с - пользуемое в качестве опорного для АЦП 13

UN le R N(4)

Результат измерения Nx может быть записан в виде

30Nx 1000гЛ-0 .

RN

(5)

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения при одновременном упрощении устройства. Термопреобразователь 8 сопротивления (ТС) включен по четырех- проводной схеме. Операционный усилитель 1, транзистор 3 и источник 4 напряжения образуют стабилизатор тока, протекающего через ТС 8. На образцовом резисторе 6 образуется падение напряжения, используемое в качестве опорного для аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13. На выходе АЦП поступает падение напряжения с ТС 8, на выходе АЦП образуется код, пропорциональный изме ряемои температуре. Результат измерения индуцируется на цифровом отсчетном устройстве 14 Результирующая погреш ность измерения зависит только от погрешности преобразования АЦП и резисторов 5 и 6. 1 ил Ё О ю ю VI XI ю

Еп +fci 8 Ro-fRrg + Rd

где Еп значение напряжения источника питания положительной полярности;

РС1 - напряжение смещения операционного усилителя 1;

ROL RN. Rd - сопротивления резисторов соответственно 5, 6 и 7;

/ - коэффициент передачи тока транзистора 3.

Потенциал неинвертирующего входа (а значит и инвертирующего входа) усилителя

2 равен ГС1 + leRoi (1 + л).

Поскольку падение напряжения на ТС равно leRe до потенциал U2 второго входа АЦП равен

U2 - -leRe + leRoi 0 + 73) + fci + fc2 , где Ro (1+ ct Oj - сопротивление ТС при измеряемой температуре &,

RO - начальное значение сопрожоления ТС при

1)

ика

онров

ан(а еля

ТС да

, ТС

ле45

50

Таким образом .результирующая погрешность измерения практически зависит только

35 от погрешностей ЛЦП и резисторов 5 и 6. Формула изобретения Цифровой измеритель температуры, содержащий два образцовых резистора, термопреобразователь сопротивления с двумя

40 токовыми и двумя потенциальными выводами, аналого-цифровой преобразователь, выходами подключенный к входам цифрового отсчетного устройства, и источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерителя при одновременном его упрощении, в него введены два операционных усилителя, источник нестабилизированного напряжения, транзистор и дополнительный резистор, причем неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с общей шиной измерителя, инвертирующий вход подключен к точке соединения эмиттера транзистора и первого

с-с входа аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого через термопреобразователь сопротивления и источник нестабилизированного напряжения подключен к коллектору транзистора, база которого соединена с выходом первого операционного усилителя, а эмит

тер через цепочку из первого и второго об-резисторов, а четвертый вход подключен к

разцовых резисторов и дополнительный ре-точке соединения второго образцового и дозистор подключен к источнику питанияполнительного резисторов, инвертируюизмерителя, третий вход аналого-цифрово-щий вход и выход второго операционного

го преобразователя подключен к входу вто-5 усилителя подключены к потенциальным

рого операционного усилителя и к точкевыводам термопреобразователя сомротивсоединения первого и второго образцовыхления.