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

о сл о со

4

ся

Изобретение касается температурных измерений и позволяет упростить цифровой измеритель температуры Сигнал с выходной диагоналиизмерительного моста, обра- зованного термопреобразователем сопротивления (ТС) 9 и образцовыми резисторами 6, 7, 8, поступает через дифференциальный усилитель 10 на сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4. на опорный вход которого подается через делитель 3 напряжения опорное напряжение от источника 1 напряжения Дифференциальный 1внератор тока, на инвертирующий вход которого подается через делитель 5 напряжения сигнал с выхода усилителя 10, формирует ток, зависящий от значения сспротивления ТС 9 таким образом, чтобы обеспечить линейную зависимость между температурой и выходным сигналом АЦП 1 ил сл с

±

Убш

Изобретение относится к цифровой термометрии и может найти применение при измерении температуры при помощи портативных цифровых измерителей температуры с автономным питанием в комплекте с платиновыми термопреобразователями сопротивления.

Цель изобретения - упрощение цифрового измерителя температуры, путем исключения двух операционных усилителей при сохранении точности измерения, а также обеспечения возможности получения аналогового выходного сигнала, пропорционального измеряемой температуре, снима- емого относительно общей шины измерителя.

На чертеже приведена схема цифрового измерителя температуры.

Цифровой измеритель температуры содержит источник 1 постоянного напряжения, дифференциальный генератор 2 тока, первый делитель 3 напряжения, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) А, второй делитель 5 напряжения, первый, второй и третий образцовые резисторы 6, 7 и 8 соответственно, термопреобразователь сопротивления (ТС) 9 и дифференциальный усилитель 10.

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом.

Напряжение источника 1 постоянного напряжения подается на вход первого делителя 3 напряжения и на нейнвертирующий вход дифференциального генератора 2 тока, к выходу которого по мостовой схеме подключены резисторы 6-8 и ТС 9.

На выходе дифференциального усилителя 10 формируется напряжение

н - i т rVR(Q)-RrR3 1

Uio--l-KLRl+R2+R3-fR(#r

(1)

где I - ток на выходе генератора тока 2; R(0) - сопротивление ТС 9; Ri, R2 и Ra - сопротивления резисторов 6,7-и 8 соответственно;

К - коэффициент усиления дифференциального усилителя 10.

Напряжение Uio с коэффициентом передачи /3 второго делителя 5 напряжения подается на инвертирующий вход дифференциального генератора 2 тока. Значение тока I дифференциального генератора 2 тока может быть найдено из уравнения

(2)

. U0-ffUio R

где Do - напряжение на неинвертирующем входе генератора 2 тока;

R - сопротивление токозадающего резистора, входящего в состав генератора тока (не показано), или

Uc

R- Я кг R2 R(fl)-RrR31 , к Р lRi +R2 + R3 + R(0)

(3)

На выходе АЦП 4, который имеет функ- цию преобразования

N-Кацптг2-(4)

Uon

где Кацп - коэффициент передачи АЦП 4; Uon К Uo значение напряжения на опорном входе А ЦП;

Ki - коэффициент передачи первого делителя 3 напряжения, получаем код числа

ti

R; R(g)-Ri -Rj

Ki +R2 -t-Rs + R(e)(0) - Ri Rl

Поскольку платиновый ТС 9 имеет отрицательную вторую производную, то линеаризация в цифровом измерителе температуры осуществляется за счет того.

что с увеличением R(6) возрастает напряжение Кю, так как с ростом R(6) в выражении (1) уменьшается знаменатель. Выбором численного значения коэффициента передачи/ второго делителя напряжения 5 можно

обеспечить заданную погрешность линеаризации в диапазоне температур Т0 - Тк, а выбором коэффициентов К. Кч - соответствие получаемого кода N измеряемой температуре в градусах.

Аналоговый выходной сигнал, пропорциональный измеряемой температуре, может быть снят с клемм 11. 12, соединенных с выходом усилителя 10 и общей шиной цифрового измерителя температуры.

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь сопротивления,аналого-цифровой преобразователь, дифференциальный генератор тока, два делителя напряжения, дифференциальный усилитель и источник постоянного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального генератора тока и с входом

первого делителя напряжения, выход которого подключен к неинвертирующему опорному входу аналого-цифрового преобразователя, инвертирующий опорный вход которого соединен с общей шиной, при

этом инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с первым выводом термопреобразоватетя сопротивления, о т- личающийся тем, что, с целью упрощения цифрового измерителя температуры

при сохранении точности измерения, в него введены три образцовых резистора, при этом второй вывод термопреобразователя сопротивления соединен с общем шиной, а первый вывод подключен через первый об5 16563456

разцовый резистор к выходу дифференци-которого соединен с первыми выводами

ального генератора тока, инвертирующийвторого и третьего образцовых резисторов.

вход которого соединен через второй дели-вторые выводы которых соединены соответтель напряжения с инвертирующим сиг-ственно, с выходом дифференциального генальным входом аналого-цифрового5 нераторатока и общей шиной, соединенной

преобразователя и выходом дифференци-с неинвертирующим сигнальным входом

ального усилителя, неинвертирующий входаналого-цифрового преобразователя.