Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/16 

1

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в устройствах для измерения температуры, содержащих в качестве термочувствительного элемента термометр сопро.тивления.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, подключенный посредством двух проводов в цепь обратной связи операционного усилителя. Третий вывод термометра сопротивления подключен к источнику тока для уменьшения погрешности от изменения сопротивления проводов линии связи l.

Нейрстатком устройства является низкая чувствительность, обусловленнАя отсутствием компенсации падения напряжения на термопреобразователе сопротивления, соответствующего началу контролируемого диапазона.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее операционный усилитель с отрицательной обратной связью и термометр сопротивления, один из токовых выводов которого через резистор соединен с измерительным источником тока, один из потенциальных выводов термометра сопротивления через токозадающий резистор подключен к одному из зажимов компенсирующего источника напряжения, другой зажим которого соединен со вторым.токовым выводом термометра сопротивления и общей шиной 2j.

Однако низкая точность измерения обусловлена дополнительной погрешностью, возникающей за счет установки напряжения на делителе опорного напряжения, а также наличием дополнительного источника опорного напряжения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Для достижения поставленной цели в устройство введены резистор сравненкя и два дополнительных входных резистора, причем резистор, сравнения вк.шочен между вторым зажимом измерительного источника тока и общей шиной, первый входной резистор сЬединяет инвертирукяций вход операционног усилителя со вторым потенциальным 9ЫВОДОМ термометра сопротивления, второй входной резистор соединяет

инвертирующий операционного усилителя с точкой соединения измерительного источника тока и резистора сравнения, а неинвертирующий вход операционного усилителя через резистор подключен к общей шине, при этом величина сопротивления резистора сравнения равна величине термометра сопротивления, соответствующей началу измеряемого диапазона температур.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термометр 1 сопротивления, подключенный к измерительному источнику 2 тока посредством токовых выводов 3 и 4 через резистор 6, компенсирующий источник 7 напряжейия с токозадающим резистором 8, операционный усилитель 9 с входными резисторами 10-12 и резистором в цепи отрицательной обратной связи 13. Потенциальные выводы термометра сопротивления обозначены резисторами 14 и 15. Для компенсации влияния сопротивления линии связи к потенциальному выводу 15 и токовому 4 через токозадающий резистор 8 подключен компенсирующий источник 7 напряжения. Операционный усилитель 9 с входными резисторами 10 и 11 работает в режиме суммирования двух сигналов . )

Устройство работает следукяцим образом.

Падение напряжения с термопреобразователя сопротивления поступает на инвертирующий вход операционного усилителя через входной резистор 10.

(1)

ч + д - Уд

V,

BXi

где Уд и Уд- - падения напряжения на сопротивление линии 4 связи соответственно измерительного источника 2 тока и компенсирующего источника 7 напряжения ; V - пёщение напряжения

на термометре 1 сопротивления.

При, равенстве токов измерительного и компенсирующего источников V пропорционально только.величине сопротивления термопреобразователя

(2)

VT - V RT

Ы

- ток измерительного источника 2 ;

- сопротивление термопреобраэователя 1 RT- RO+ лКт

- сопротивление термопреобразователя 1 в начале контролируемого диапазона; --измерение сопротивления термопреобразователя при изменении температуры.

На инвертирующий вход операционного усилителя через входной резистор 11 подается также падение напряжения с резистора б сравнения

V, -U- RC (3)

5 где RJ, - сопротивление резистора сравнения.

Напряжение на выходе операционного усилителя

- .с (if - S(4)

V.

вых

R,H

сопротивления входных

де резисторов 10 и 11; сопротивление резистоосра в цепи 13 обратной связи.

R

%

При i R RO

ROC

(v-v).

n т.е. напряжение на выходе операционного усилителя пропорционально только изменению сопротивления термопреобразователя 1.

Предел погрешности компенсации начального уровня определяется соотношением

,, RT+ 2Rд

R.

где Rд - сопротивление одной жилы

линии связи.

D При использовании предлагаемого устройства для измерения температуры с пределом погрешности 0,1% При R Ом, сопротивление входных резисторов суммирующего усилителя

должно составлять R 100 кОм.

Предлагаемое устройство для измерения температуры обеспечивает более высокую точность измерения в сравнении с известным устройством вследствие того, что не требуется проводить регулировку величины компенсирующего напряжения, соответствующего началу контролируемого диапазона.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения температуры, содержащее операционный

5Q усилитель с отрицательной обратной связью и термометр сопротивления, один из токовых выводов которого через резистор соединен с измерительным источником тока, один из потенциальных выводов термометра сопротивления через токозадающий резистор подключен к одному из зажимов компенсирующего источника напряжения, друГО.1 зажим которого соединен со вторым токовым выводом термометра сопротивления и общей шиной, отличающееся тем, что, с целью повьвиения точности измерения, в него введены резистор.сравнения и два дополнительных входных резистора, причем резистор сравнения включен между

вторым зажимом измерительного источника тока и обшей шкной, первый входной резистор соединяет инвертирующий вход операционного усилителя со вторым потенциальным выводом термометр сопротивления, второй входной резистор соединяет инвертирующий вход операционного усилителя с точкой соединения измерительного источника тока и резистора сравнения, а неинвертируюадий вход операционного усилителя через резистор подключен к общей шине.

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что величина сопротивления резистора сравнения равна величине термометра сопротивления, соответствующей началу измеряемого диапазона температур.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3805616, . кл.С 01 К 7/16,V1974.

2.Авторское свидетельство СССР 614340, кл.С 01 К 7/16, 1976 (прототип).