Многоканальное устройство для измере-Ния ТЕМпЕРАТуРы Советский патент 1981 года по МПК G01K7/00 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

(54) ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к измерительной технике} в частности к устройствам измерения тем пературы. Известно устройство для измерения температуры, которое содержит датчики температуры; коммутатор и усилители 1. Однако для обеспечения автоматизацш процесса измерения такая структура измерительной цепн требует дополнения в виде второй ступени коммутации и АЦП,, что усложняет конструкцию и снижает надежность устройства в целом. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многоканальное устройство дпя измерения температуры, содержащее датчики температуры, подключенные к иеинверсному входу операционного усилителя с отрицательной обратной связью из делителя напряжения, вь1полненного на резисторах, а выход операционного усилителя подключены к аналого-цифровому преобразователю 2. Недостатком устройства является ограюсчение входного сопротивления прибора, что исключает применение длА измерения вьюокоомных датчиков температуры, а также низкая точность измерения температуры. Цель изобретения - повышение точности и. расщирение пределов измерения за счет исключения- ограничения входного сопротивления усилителя и датчика. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен дешифратор, подключенный к коммутатору, причем в отрицательную обрат.ную связь усилителя введены п ключей со схемами управления по числу диапазонов измерений, а в делитель отрицательной обратной связи - п-1 дополнительных резисторов, при этом выходы делителя соединены с первыми коммутационными входами ключешш, управляющие входы которых подключены к выходу дешифратора через схемы управления, а вторые коммутационное выходы ключей соединены с инверсным входом операционного усилителя.. На чертеже представлена функциональная схема многоканального устройства для измерения температуры.

Устройство содержит датчики 1 температуры коммутатор 2 с ключами 3 к дешифратором 4, схемы 5 управления, ключи 6, операцио1гаый усилитель 7 и АЦП 8. При этом датчики 1 температуры подключены к ключам 3 коммутатора 2, к которому подключен дешифратор 4. Управляющие входь Д ключей 6 соединены с дешифратором 4 через схемы 5 управления, выходы Б подключены к неинверсному входу операцио шого усилителя 7, а выходы А соединены с выводами делителя отрицательной обратной связи, состоящего из резисторов (RI, ; . ., Rn). Выход операционного усилителя 7 подключен к вхощ АЦП 8.

Датчики 1 поочередно подключаются коммутатором 2 к неинверсному входу усилителя 7. На инверсный вход усилителя заведена отрицательная обратная- связь по напряжению на делитель, выполненный на резисторах Rj,..., Rn, коэффициент деления которого устанавливается с помощью ключей 6, управляемых сигналом с дешифратора 4 через схемы 5 управления, йаждая из которых объединяет по входу управляющие сигналы, включающие каналы с одним измерительным диапазоном. При зтом коэффициент деления в цепи обратной связи для каждого диапазона выбирается из расчета обеспечения единой измерительной шкалы по выходу усилителя за счет изменения коэффициента усиления, определяемого по формуле

где RI ,

теле отрицательной обратной связи усилителя;

п - 1 - число измерительных диапазонов.

Таким образом с помощью одного усилителя осуществляется нормирование измерительной шкалы.

В дащюм устройстве нет ограничения по входному сопротивлению его и по сопротивлению датчика, что, в свою очередь, позволяет повысить точность и расширить пределы измерения. Кроме того, увеличенное входное сопротивление усилителя позволяет применить перспективный и экономический коммутатор

на КМОП, структуре, имеющий большой , надежность и быстродействие. Погрешность :, коммутации, зависящая от переходного сопротивления ключа коммутатора и входного сопротивления усилителя определяется по формулеR

с.- КЛ1ПП%

SKM

RBX

где РКЛ переходное сопротивление ключа коммутатора;

RBX - входное сопротивление усилителя. Погрешность будет меньше 0,01% при RBX 3 мОм и RKH 200 Ом, т.е. в данном случае ею практически можно пренебречь. Таким образом, указанные достоинства создают предпосылки для широкого использования данного устройства в народном хозяйстве.

Формула изобретения

1Многока1шП)Ное устройство для измерения температуры, содержащее датчики температуры, подключеш1ые к коммутатору, выход которого подключен к неинверсному входу операционного усилителя с отрицательной обратной связью из делителя напряжения, вьшолнетюго на резисторах, а выход операционного усилителя подключен к аналого-цифровому преобразователю, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения устройства, в него введен деил1фратор, подключенный к коммутатору, причем в отрицательную обратную связь

усилителя введены п ключей со схемами управления по числу диапазонов измерений, а в делитеда отрицательной обратной связи - п-1 дополнительных резисторов, приэтом выходы делителя соединены с первыми коммутационными входами ключей, управляющие входы которых подключены к выходу дешифратора через схемы управления, а вторые коммутацион ные выходы ключей соединены с инверсным входом операционного усилителя.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 466461, кл. G 01 В 19/00, 1973 (прототип).