Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к цифровым измерителям температуры на основе уравновешенного моста постоянного тока. Цель изобретения - упрощение конструкции устр-ва и повьшение его надежности за счет уменьшения числа ключей. При увеличении сопротивления термопреобразователя 1 вследствие повышения температуры на измерительной диагонали моста появляется сигнал разбаланса другой полярности и на выходе селектора 33 появляется сигнал логической 1, разрешающий прохозкдение тактовой частоты с генератора 34 через селектор 33 на вычитающий вход 37 счетчика 35. В результате числовое значение кода на выходах счетчика 35 уменьшается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча, баланс моста восстанавливается и на выходе нуль-органа 32 восстанавливается логический О, запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 37 счетчика 35, Блок 38 индикации индицирует новое значение температуры . 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 К 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЕСРщ;ц у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13„",:: g

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЦ „ -.0 .-,. „ (21) 4118973/24-10 (22) 16.09.86 (46) 30.03.88. Бюл. У 12 (72) В.С.Барабаш, Ю.В.Подгорный и О.В.Лончаков (53) 536.531 (088.8) (56) Патент США Ф 3702076, кл. 73-362, опублик. 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1315833, кл. С 01 К 7/24, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к цифровым измерителям температуры на основе уравновешенного моста постоянного тока. Цель изобретения — упрощение конструкции устр-ва и повышение его надежности за счет уменьшения числа ключей. При увеличении сопротивления

„„SU„„1384966 А1 термопреобразователя 1 вследствие повышения темпера туры на измер ительной диагонали моста появляется сигнал разбаланса другой полярности и на выходе селектора 33 появляется сигнал логической "1", разрешающий прохождение тактовой частоты с генератора 34 через селектор 33 на вычитающий вход

37 счетчика 35. В результате числовое значение кода на выходах счетчика 35 уменьшается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча, баланс моста восстанавливается и на выходе нуль-органа 32 восстанавливается логический "0", запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 37 счетчика 35, Блок 38 индикации индицирует новое значение температуры. 2 ил.

С:

1

138

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к цифровым измерителям температуры на основе уравновешенного моста постоянного тока, и может быть использовано в качестве широкодиапазонного измерителя температуры.

Цель изобретения — упрощение конструкции устройства и повышение его надежности за счет уменьшения числа ключей.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — схема дешифратора.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления (например платиновый с сопротивлением Rt), включенный последовательно с первым резистором 2 с сопротивлением R2 в одно из плеч измерительного моста, в два других смежных плеча которого включены второй 3 и третий 4 резисторы с сопротивлениями R3 и R4, а уравновешивающее плечо состоит из последовательно соединенных четнертого

5 и пятого 6 резисторов с сопротивлениями R5 и R6 и резисторов 7 — 22 с сопротивлениями R7 — R22 с соот-. ветствующими ключами К7 — К22, образующими четыре управляемые тетрады

23-26 двоично-взвешенных резисторов (магазин сопротивлений), три дополнительных резистора 27 — 29 с сопротивлениями R27 — R29, первый 30 и второй 31 ключи, нуль-орган 32, селектор 33, генератор 34 тактовой частоты, четырехразрядный двоично-десятичный реверсивный счетчик 35 с суммирующим 36 и вычитающим 37 входами, блок 38 индикации и дешифратор 39, выходы которого подключены к управляющим входам ключей 30 и 31 и ключей тетрады 23, а вход соединен с выходами 40 сотен реверсивного счетчика 35, выходы 41 десятков, выходы

42 единиц и выходы 43 десятых долей которого подключены к управляющим входам ключей соответствующих тетрад 24-26.

Выходные сигналы счетчика 35 представлены логическими сигналами в параллельном двоично-десятичном коде

1-2-4-8. При этом выходы "1" счетчика соединены с управляющими входами ключей К11, К15 и К19, выходы "2"— с управляющими входами ключей К12, К16 и К20, выходы "4" — с управляющими входами ключей К13, К17 и К21, 4966 2 выходы "8" — с управляющими входами ключей К14, К18 и К22.

Схема включения дешифратора 39, включающего в себя инвертор 44,приведена на фиг. 2.

Источник питания (не показан) должен быть подключен к питающей диагонали измерительного моста — точкам соединения резисторов 2, 3,29 и 4, 5, 27 °

Устройство работает следующим образом.

В случае баланса измерительного моста сигнал на входе нуль-органа 32 отсутствует и íà его выходах присутствуют сигналы логического нуля. В результате селектор 33 закрыт и блок

38 индикации индицирует значение тем20 пературы, код которой записан в счетчике 35. При уменьшении сопротивления термопреобраэователя 1 вследствие понижения температуры баланс моста нарушается и на первом выходе

25 нуль-органа 32 появляется сигнал логической "1", разрешающий прохождение тактовой частоты с генератора 34 через селектор 33 на суммирующий вход

36 счетчика 35. В результате заполнения счетчика 35 числовое значение кода на его выходах увеличивается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча, баланс моста восстанавливается и на первом выходе нуль-органа 32 восстанавливает35 1 ся логический О, запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 36 счетчика 35. Блок 38 индикации индицирует новое значение температуры.

40 При увеличении сопротивления термопреобразователя 1 вследствие повышения температуры на измерительной диагонали моста появляется сигнал раэбаланса другой полярности и на втором выходе селектора 33 появляется сигнал логической "1", разрешающий прохождение тактовой частоты с генератора 34 через селектор 33 на вчитающий вход

37 счетчика 35. В результате числовое значение кода на выходах счетчика 35 уменьшается, переключая соответствующие ключи уравновешивающего плеча, баланс моста восстанавливается и на втором выходе нуль-органа 32 восстанавливается логический "0", запрещающий прохождение тактовой частоты на вход 37 счетчика 35. Блок 38 индикации индицирует новое значение температуры.

1384966 дЛя примера рассмотрим работу устройства с платиновым термопреобразователем сопротивления с сопротивлением 46 Ом при 0 С (градуировка 21).

В этом случае резисторы мостов должны иметь следующие номиналы: R2

10 Ом; RÇ = 29,84 Ом, R4=560 Ом;

R27=391,27 Ом, R6=20,49 Ом; R5

= 910,44 Ом; R28 = 38,31 Ом; R29

=751,24 Ом.Резисторы тетрад 23-26 (сотни, десятки, единицы и десятые доли единиц С) должны иметь соответственно сопротивления; R7-R9 — 800, 400, 200 и 100 Ом, R11-R14 — 8, 4, (Rt+R2) (R5+R6) = R3 R4 (Rt+R2) (R6+ 1 1 1 1 ) RÇ R4 (2)

R5 R11 R14 R15 R18 R19 R22

При Rt=45,982 Ом (t= -О, 1 С) включены ключи К7, К11, К14, К15, К18, К19 и К22. В этом случае баланс мос25 та определяется уравнением (Rt+R2)(R6+ )-R3.R4 (4)

R5 К7 R11 R14 R15 R18 R19 R22

R6.R2B R5 R27 (2ГЮ2),(R6+R28 + R5+R27) 40 (R3 ° R29) К4

R3+R29 (6) При Rt=130,39 Ом (t = +499,9 С) включены ключи 30, 31, К9, К11, К14, К15, К18, К19 и К22 и баланс моста

45 определяется уравнением (Кз К29) 4

R3+R29 (5) (7) (Rt+R2)(—

К6 R28 1

R6+R28 1 1 1 1 1

+ + — + ++

R27 R5 R9 R11 R14

Устройство обеспечивает измерение

О температуры с погрешностью + 0,1 С в диапазоне от -200 до +500 С, а при использовании термопреобразователей с повышенной теплоустойчивостью от

-200 до +799,9 С.

При Rt=27,44 Ом (t= -100,0 C) и балансе моста включен ключ К7. Баланс

r моста определяется уравнением (Rt+R2) (R6 + — = R3 24 (5)

R5 R7

R5+R7

В диапазоне от 0 до 799,9 С ключи 30 и 31 постоянно включены, обеспечивая включение в мост резисторов

27-29. Например при Rt = 46,00 Ом (t = 0 С) включены ключи 30 и 31 и баланс моста определяется уравнением !

В принципе устройство может ра6отать с платиновыми преобразователями

ТСП любой градуировки при условии изменения номиналов резисторов 3-6, 28, 27 и 29. Например. для термопре.— образователя градуировки 100 П необходимо иметь следующие номиналы.

КЗ = 46,385 Ом, R4 = 770 Ом; R5

1289 Ом; К6 = 19,456 Ом; R27

2 и 1 кОм; R15-R18 — 80, 40, 20 и

10 кОм, R19-R22 — 800, 400, 200 и

100 кОм.

При Rt=7,95 Ом (t= -200,0 С) и балансе моста все ключи выключены.

Уравнение баланса моста в этом случае имеет вид

При Rt=27,421 Ом (t= -100,1 С) и балансе моста включены ключи К11, К14

К15, К18, К19 и К22. В этом случае баланс моста определяется уравнением

При Rt = 63,99 Ом (t = +100 С) включены ключи 30, 31 и К7 и баланс моста определяется уравнением (Rt+R2)(—

К6 R28

R6+R28 1 1 1

) =

+ — +—

К27 R5 R7

R3 ° R29 ! 1 1 l RÇ+R29

) — —.R4

+ + +

R15 R18 R19 R22

= 393,6 Ом, К28 = 42,14 Ом, R29

1474, 15 Ом.

1384966

Составитель В.Куликов

Редактор А.Ревин Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 1403/38 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, -35 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный последовательно с первым резистором в одно из плеч измерительного моста, в два других смежных плеча которого включены постоянные второй и третий резисторы, а уравновешивающееся плечо состоит из последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов и магазина сопротивлений, состоящего из четырех управляемых тетрад двоично-взвешенных резисторов и подключенного к выводам четвертого резистора, источник питания, подключенный к питающей диагонали измерительного моста — точкам соединения первого резистора с вторым и третьего резистора с четвертым, нуль-орган, вход которого соединен с измерительной диагональю измерительного моста, а выход подключен к управляющему входу селектора, информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы подключены к входам реверсивного четырехразрядного счетчика, выходы первого, второго и третьего разрядов которого подключены соответственно к

5 управляющим входам первой, второй и третьей тетрад двоично-взвешенных резисторов, а выход четвертого разряда подключен к входу дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом четвертой тетрады двоично-взвешенных резисторов и управляющими входами первого и второго ключей, блок индикации, подключенный к выходам реверсивного четырехразрядного счетчика, три дополнительных резистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, последовательно соединенные дополнительные резисторы включены в питающую диагональ измерительного моста, причем выводы второго дополнительного резистора через нормально разомкнутые первый и второй ключи соединены с выводами пятого резистора уравновешивающего плеча.