Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления . Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство, содержит термопреобразователь 1 сопротивления , схему 4 сравнения, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 5 и 6. Вновь введены образцовые резисторы 2 и 3, ЦАП 7, суммирующий усилитель 8 с резистором в цепи отрицательной обратной связи, управляемый источник 9 тока, источник 10 опорного напряжения, ключи 11-17 и блок 18 управления. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет исключить аддитивную составляющую погрешности , обусловленную дрейфом эквивалентного напряжения смещения схемы сравнения и цифроаналоговых преобразователей . 1 ил. i (Л ts9 N9 д ts9

СОЮЗ СОЕЕтснИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИК

„„SU „„1242727

А1 д11 G 01 К 7/16 !3 „",ц

ЦЬЛИОТИА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2I) 3672329/24-10 .(22) 08.12.83 (46) 07.07.86. Бюл. № 25 (72 ) Л. П. Логинова, K. Ф. Кухарев и В. Ф. Евстратов (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 991188, кл. G 01 К 7/16, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1143996, кл. G 01 К 7/16, 1983 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

{57) Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления. Цель изобретения — повышение точности измерения. Устройство содержит термопреобраэователь 1 сопротивления, схему 4 сравнения, цифроаналоговые преобразователи (UAII) 5 и 6. Вновь введены образцовые резисторы 2 и 3, ЦАП 7, суммирующий усилитель 8 с резистором в цепи отрицательной обратной связи, управляемый источник 9 тока, источник 10 опорного напряжения, ключи 11-17 и блок 18 управления. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет исключить аддитивную составляющую погрешности, обусловленную дрейфом эквивалентного напряжения смещения схемы сравнения и цифроаналоговых преобразователей. I ил.

124?727

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления. 8

Цель изобретения — повышение точности измерения путем исключения аддитивной составляющей погрешности, обусловленной дрейфом эквивалентного напряжения смещения схемы сравнения 19 и цифроаналоговых преобразователей.

На чертеже представлена схема устройства для измерения температуры.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, первый 2 15 и второй 3 образцовые резисторы, схему 4 сравнения, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5., второй

ЦАП 6, третий 11АП 7, суммирующий усилитель 8 с резистором в цепи отрица- 2О тельной обратной связи, управляемый источник 9 тска,„ источник 10 опорного папря>кения, ключи 11 — 17, блок 18 управления. В качестве блока управления может быть использован генератор импульсов со счетчиком и формирователями импульсов, формирующими импульсы управления определенной длительности. Управляемый источник 9 тока, .схема 4 сравнения, ЦАП 5-7, ключи 11 -17 могут быть выпогнены на стандартных микросхемах по обычным схемам.

Устройство работает следующим образом.

Весь цикл измерепия осуществляется за четыре такта.

В первом такте по сигналам с выходов 19-22 блока 18 управления„. поступающим на установочные входы, ЦАП 5 и ЦАП 7 устанавливаются в исходное нулевое состояние, а ключи 13 и 16 замьгкаются. Затем не управляющий вход ЦАП 7 с вьгхода 23 блока 18 управления поступает сигнал поочередного вктпочения разрядов 1УЛ 7

В момент равенства напряжений на входах схемы сравнения на ее выходе формируется сигнал. поступающий на вход 24 блока управления, по котсрому олск управления останавливает работу ПАП 7.

При этом имеющийся сигнал в цепи измерения уравновешивается на входе хемы сравнения с помощью третьего

ЦАП 7

r> >+П =и (1) где го — сопротивление потенциальной цепи образцового резистора 2, соединенной с общей шиной устройства;

U>1> — сигнал помехи, дрейфа О из.мерительной цепи;

U<@,z — напряжение уравновешивания на вьгходе ЦАП 7.

Конструктивным расположением образцового резистора 3 внутри прибора .обеспечивают вьгполнение равенства то = О, тогда равенство (1) преобразуется в равенство (2)

Ug1> =цирп г (2)

Полученное таким образом напряжение на вьгходе ЦАП 7 сохраняется на время второго :"акта, в котором ключ

16 разомкнут, а ключ 17 замкнут по сигналу с выхода 25 блока 18 управления„

Во втором такте осуществляется подавление начального участка. шкалы.

11ля этого по сигналу, поступающему с выхода 26 блока управления. ключ 12 замыкается, по сигналу, поступающему с выхс>да 27 на управляющий вход

ПАП 5, включаются все его разрялы, а на управляющие входы ЦЛЛ 6 с выходов 28 и 29 блока управления поступают сигналы управления и обратной связи. При этом осуществляется уравновешивание схемы 4 сравнения с помощью ЦАП 6, который регулирует ток в цепи образцового резистора 3 до получения равенства

Ъ +ХОР 1+Ткч Цбдя7+Ъ Бма.с, Ф

Б

+" c (3)

Во< г,це Uq o — сигнал помехи;

П;,, — напряжение на выходе ЦАП 5 при всех включенных разря11 Ос., H и,ап» мс>ю 2р

Ио — максимальное кодовое число при всех включенных разрядах первого ЦЛЛ, соответствующее максимуму шкалы измерения;

R — сопротивление резисторной матрицы P-2P первого ЦАП„

T — ток питания датчика, Ц, — напряжение опорного источника

R, — сопротивление обратной связи суммирующего усилителя;

Б „ — сопротивление первого образцового резистора;

1242727

QR — изменение сопротивления термопреобразователя в диапазоне измерения;

R — начальное сопротивление н термопреобразователя в диа- пазоне измерения.

Величина сопротивления образцового резистора 3 из условия получения равенства I R1 = 1в 1 ос (4) н R,4 10

При этом условии, а также с учетом выражения (2) выражение (3) принимает вид:

В третьем такте ключи 13 и 17 разомкнуты, а ключи 11 и 14 замкнуты по сигналам с выходов 30 и 31 блока 18 управления. На входы ЦАП 7 поступают сигналы управления и обратной связи 20 с выходов 20 и 23 блока управления, а на вход ЦАП 5 сигнал обнуления с выхода 19. Имеющийся при этом сигнал в цепи термопреобразователя уравновешивается на входе схемы 4 сравнения с помощью третьего ЦАП 7 до получения равенства

Iz +" ро =UqAn ° (6) где — сопротивление потенциальной цепи датчика, соединенной с общей шиной устройства.

Полученное таким образом напряжение на выходе ЦАП 7 сохраняется на время четвертого такта, когда термопреобразователь сопротивления нахо35 дится под током. В этом такте ключ 1 l разомкнут, ключи 12 и 15 замкнуты управляющими сигналами с выходов 26 и 32 блока управления, на управляющие входы ЦАП 5 поступают сигналы управ- „ ления и обратной связи с выходов 19 и 27.

Уравновешивание схемы сравнения в этом случае осуществляется с помощью ЦАП 5 до получения равенства 45

Ih3 +Uqpo +IBRх++Rи=U +

И L8rl V

+5 - U — - +U °--1 ос Roc, х <23 R (7) где АВ„ — измеряемая величина;

И„ — код измеряемой величины. 50

Первые и третьи члены левой и правой части уравнения согласно (4) и (б) взаимоисключаются, а уравнение (7) преобразуется в уравнение

М,„ 55

АХ„-Н„° Uo 2R (8) которое при сопоставлении с уравнением (5) определяет пропорциональную. зависимость измеряемой температуры 1 от кодового значения ЦАП 5 в виде

Акх =kt= — Е дВО,, N.

1 1о где k — коэффициент пропорциональности.

При этом код цифрового регистра

ЦАП 5 пропорционален величине дВ» и соответственно измеряемой температуре.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, первый цифроаналоговый преобразователь, первый уп,равляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, управляемый источник тока, управляю— щий вход которого соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя, первый выход подключен к общей шине устройства, соединенной со схемой сравнения, а второй выход че1рез первый ключ, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, подключен к первому токовому выводу термопреобразователя сопротивления, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены источник опорного напряжения, шесть ключей, два образцовых резисто" ра, третий цифроаналоговый преобразователь и суммирующий усилитель, неинвентирующий вход которого подключен к общей шине устройства, инвентирующий вход соединен с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей и через второй ключ и первый образцовый резистор подключен к выходу источника опорного напряжения, соединенному с опорными входами цифроаналоговых преобразователей, а выход суммирующего усилителя подключен к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен с входом блока управления, а второй вход соответственно через третий и четвертый ключи подключен к первым потенциальным выводам термопреобразователя сопротивления и второго образцового резистора, вторые потенциальные выводы которых соединены с общей шиной устройства, а токовые выводы соответственно через пятый, шестой и седьмой ключи подключены к втойепно к управляющим входам второго, Составитель В. Куликов

Редактор Н. Тупица Техред О.Гортвай Корректор Е„ Сирохман

Заказ 3690/37 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4./5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4.;1у выходv управляемого источника токо, при ятом дополнителт.пые выходы блока управления подключены соответсттра i")::(Y é ч е" тв ерто1 о Г1 я того и п е< того ключей и управляющим Вхо дам цифроаналоговых преобразователей,.