Устройство для измерения разности температур Советский патент 1980 года по МПК G01K3/08 G01K7/20 

1

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в устройствах для измерения температуры с применением в качестве датчиков температуры термочувствительных резисторов при дистанционном подключении их к приборам контроля и регулирования.

Известно устройство для измерения разности температур, содержащее уравнительный мост и регулятор разности температур 1. Датчики температуры подключены в этом устройстве при помощи общей для двух датчиков двухпроводной линии, при этом один из датчиков включается в первый из ее проводов, другой - во второй провод.

Недостатком устройства является низкая точность измерения в связи с тем, что датчики температуры имеют две соединительных линии и при дистанционном подключении возникает некомпенсируемая погрешность, вносимая различием их сопротивлений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения разности температур, содержащее четырехплечий измерительный мост с термочувствительными резисторами в первом и втором смежных плечах, подключенными дистанционно первыми двумя проводами соединительных линий, источник стабилизированного тока, операционный усилитель и измеритель напряжения 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что подключение датчиков температуры осуществляется при помощи общей для двух датчиков двухпроводной линии.

Целью изобретения является повышение точности измерения при дистанционном подключении термочувствительных резисторов посредством трехпроводных соединительных линий.

Поставленная цель достигается за счет того, что в первое и второе плечи моста со стороны общей точки включены два резистора, выводы третьих проводов соединительных линий объединены и подключены через резистор к общей точке третьего и четвертого плеч моста. На чертеже изображена электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства для измерения разности температур. Схема содержит четырехплечий измерительный мост с термочувствительными резисторами 1,2 в первом и втором смежных плечах, подключенными дистанционно первыми двумя проводами 3 и 4, 5 и 6 соответственно соединительных линий, резисторным задатчиком 7 потенциометрического типа BO втором и третьем плечах постоянным резистором 8 в третьем плече, резистивным делителем на резисторах 9, 10 в четвертом плече, источник 11 стабилизированного тока, подключенный первым выводом к общей точке первого и четвертого плеч, первому выводу диагонали питания измерительного моста и к общей шине 12 устройства, а вторым выводом - к общей точке второго и третьего плеч (подвижному контакту задатчика 7), второму выводу диагонали питания измерительного моста, операционный усилитель 13, подключенный инвертирующим входом к общей точке 14 третьего и четвертого плеч и первому выводу диагонали измерительного моста, а неинвертирующим входом- к общей точке 15 первого и второго плеч и второму выводу выходной диагонали измерительного моста, выходом через резистор 16 к общей точке 17 резистивного делителя на резисторах 9, 10 четвертого плеча, измеритель напряжения, подключенный между выходом операционного усилителя 13 и общей шиной 12 устройства. В первое и второе плечи измерительного моста со стороны общей точки 15 включены два резистора 18, 19 (последовательно с соответствующими проводами 6, 4 соединительных линий), выводы 20, 21 третьих проводов 22, 23 соединительных линий объединены и подключены через резистор 24 к общей точке 14 третьего и четвертого плеч измерительного моста. В предлагаемом устройстве образован допол нигельный мост (обведен пунктиром), в первое плечо которого включен провод 23, во второе - провод 22, в третье - провод 6 И резистор 18, в четвертое - резистор 19 и провод 4. Выводы диагонали питания дополнительного моста обозначены позициями 25, 26, выводь выходной диагонали - позициями 15, 27. Устройство для измерения разности температур работает следующим образом. От источника 11 стабилизированного тока к диагонали питания (подвижной контакт задатчика 7 - общая щина 12 устройства) измерительного моста подводится стабилизированный ток, который далее разветвляется и протекает по двум параллельным ветвям: последовательно соединенные плечи (первое и второе, третье и четвертое)) измерительное моста, при этом ток третье и четвертое плечи выбран на порядок меньше тока через первое и второе плечи (соответствующим расчетом сопротивлений резисторов 8, 9, 10) для получения линейной зависимости выходного напряжения устройства, измеряемого вольтметром, от разности температур. Ток через первое и второе плечи проходит по следующей цепи: подвижной контакт задатчика 7, провод 5 соединительной линии, терморезистор 2, третьи провода 22, 23 соединительных линий и параллельно, второй провод 6 соединительной линии терморезистора 2, резистор 18, резистор 19, второй провод 4 соединительной линии терморезистора 1, далее через терморезистор 1, провод 3 соединительной линии. Основная часть тока питания дополнительного моста проходит через провода 22, 23 (первое и второе плечи). Величины сопротивления резисторов 18, 19 выбраны много больще сопротивления проводов 6, 4. Под воздействием температур ti, it,, окружающи.х терморезисторы 1, 2, меняется их сопротивление. На выводах 14, 27 выходной диагонали основного измерительного моста появляются полезное напряжение, пропорциональное отклонению разности температур ti, it. от заданного задатчиком 7 значения, и паразитное напряжение, пропорци ональное разности величин сопротивленияпар проводов 5 и 22, 3 и 23 соединительных линий. Компенсация паразитного напряжения осуществляется с помощью дополнительного моста, на выводах 15, 27 которого появляется напряжение, пропорциональное разности величин сопротивления проводов 22, 23 соединительных линий. Выходная диагональ 15, 27 дополнительного моста включена последовательно с выходной диагональю 14, 27 основного измерительного моста, при этом напряжения основного и дополнительного мостов, пропорциональные разности величин сопротивлений пар проводов соединительных линий, компенсируют друг друга. Например, в случае, когда величина сопротивления каждого из проводов соединительной линии терморезистора 2 будет больше величины сопротивления каждого из проводов соединительной линии терморезистора 1, на выходе основного измерительного моста появляется паразитное напряжение полярности: плюс - на выводе 14, минус - на выводе 27, на выходе же дополнительного моста напряжение полярности: плюс - на выводе 15, минус - на выводе 27. Следовательно, напряжения основного и дополнительного мостов, пропорциональные разности величин сопротивления проводов соединительных линий компенсируют друг друга. Расчетом (или подбором) величины сопротивления резистора 24 добиваются полной компенсации паразитного напряжения. Полезный сигнал, пропорциональный отклонению разности температур от заданного значения, с выводов 14, 15 поступает на вход операционного усилителя 13, где усиливается с коэффициентом, определяемым отношением величин сопротивления резисторов 16 и 10, и поступает на измеритель напряжения для визуальных показаний сигнала. Измеритель напряжения может быть непосредственно отградуирован в градусах для непосредственного отсчета разности температур. Погрешность измерения разности температур, обусловленная сопротивлением проводов соединительных линий, в описываемом устройстве не превышает 0,05%. Формула изобретения Устройство для измерения разности температур, содержащее четырехплечий измерительный мост с термочувствительными резисторами в первом и втором смежных плечах, подключенными дистанционно первыми двумя проводами соединительных линий, источник стабилизированного тока, операционный усилитель и измеритель напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при дистанционном подключении термочувствительных резисторов посредством трехпроводных соединительных линий, в первое и второе плечи моста со стороны обш,ей точки включены два резистора, выводы третьих проводов соединительных линий объединены и подключены через резистор к обшей точке третьего и четвертого плеч моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Григорьев В. Н. и др. Унифицированный ряд приборов для регулирования и сигнализации температуры и разности температур. «Холодильная техника 1977, № 5, с. 21-26. 2.Авторское свидетельство СССР № 556415, кл- G 01 К 7/20, 1976 (прототип).

2ff

/

/2