Цифровой измеритель температуры

 

Изобретение относится к температурным измерениям, может найти применение в океанографической измерительной аппаратуре и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений сопротивлений проводов линии связи. Напряжение с выхода генератора 11 поступает на измерительный мост 2, включающий в себя трансформатор 3 с обмотками 4, 5, 6, резисторы 7, 8 и термопреобразователь сопротивления 1. Измерительный мост преобразует приращение сопротивления термопреобразователя 1 в напряжение, поступающее на вход фазочувствительного нуль-органа 9. Преобразователь 10 код - напряжение формирует напряжение, уравновешивающее измерительный мост 2. Код на выходе преобразователя 10 пропорционален измеряемой температуре. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) <511 4 С 01 К 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4347490/24-10 (22) 21.12.87 (46) 15.12.89, Бюл. М 46 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофиэического института АН УССР (75) В.В. Воскресенский (53) 536: 531(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 990011884477,, кклл, G 01 К 7/24, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1280340, кл. Г Ol К 7/24, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к температурным измерениям, может найти применение в океанографической измерительной аппаратуре и позволяет по2 высить точность измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений сопротивлений проводов линии связи, Напряжение с выхода генератора 11 поступает на измерительный мост 2, включающий в себя трансформатор 3 с обмотками 4, 5, 6, резисторы 7, 8 и термопреобразователь сопротивления 1. Измерительный мост преобразует приращение сопротивления термопреобраэователя 1 в напряжение, поступающее на вход фаэочувствительного нуль-органа 9. Преобразователь

10 код — напряжение формирует напряжение, уравновешивающее измерительный мост 2. Код на выходе преобразователя 10 пропорционален измеряемой температуре, 2 ил.

1529053

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно цифровым измерителям температуры, а может найти применение в океанографической

5 измерительной аппаратуре, Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения погрешности измерения, вызванной изменением сопротивлений проводов Ip линии связи при изменении температуры окружающей среды.

На фиг, 1 представлена структурная схема цифрового измерителя температуры; на фиг. 2 — структурная схема преобразователя код-напряжение, Цифровой измеритель температуры состоит из термопреобразователя 1 сопротивления, измерительного моста

2, включающего в себя трансформатор 20

3 с первой 4, второй 5 и третьей 6 обмотками, первый 7 и второй 8 резисторы, фаэочувствительного нуль-орга— на 9, преобразователя !О код-напряжение и генератора 11. 25

Термопреобразов атель 1 сопротивления, выполненный, например, иэ медного провода, предназначен для преобразования измеряемой температуры в электрическое сопротивление и подключен к измерительному мосту 2 и к фаэочувствительному нуль-органу 9 с помощью первого 12 и второго 13 проводов линии связи, Третий 14 и четвертый 15 провода линии связи эакорочены в точке расположения термопреобразователя сопротивления 1 и расположены совместно с проводами

12 и 13.

Измерительный мост 2 служит для 40 преобразования приращений сопротивления термопреобраэователя 1 сопротивления в напряжение, подаваемое на сигнальный вход нуль-органа 9. Измерительный мост 2 состоит из реэисто- 45 ров 7 и 8 и трансформатора 3, выполненного, например, на кольцевом ферритовом Сердечнике.

Фазочувствительный нуль-орган 9 предназначен для управления преобразователем 10 код-напряжение и может состоять иэ последовательно соединенных предварительного усилителя, полосового фильтра и фаэочувствительногр детектора, предназначенного для выделения активной составляющей выходного напряжения измерительного моста, Преобразователь IO код-напряжение содержит ключ 16, триггер знака 17, рев ерсив ный счетчик 18, управляемый делитель напряжения 19, повторитель напряжения 20, неполярный электролитический конденсатор 21, трансформатор 22, пороговые элементы 23 и 24, элемент ИЛИ 25 и генератор импульсов 26.

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом.

В установившемся режиме, т.е. при некотором фиксированном значении измеряемой температуры, измерительный мост 2 уравновешен, а значение выходного кода N. устройства постоянно соответствует данной температуре, Если измеряемая температура изменилась, например, возросла, то сопротивление термопреобраэователя 1 сопротивления возрастет, то приводит к появлению активной составляющей напряжения на выходе измерительного моста 2 (на сигнальном входе фазочувствительного нуль-органа 9), синфазного с опорным напряжением, подаваемым со второго выхода генератора

11 на опорный вход нуль-органа 9, который формирует на своем выходе положительное напряжение постоянного тока, Это напряжение поступает на вход порогового элемента 23 преобразователя )О и при превышении порога срабатывания переводит его из состояния 0п в состояние 1", При этом триггер )7 устанавливается в состояние ")" и выдает сигнал в реверсивный счетчик 18 на сложение импульсов, поступающих от reнератора импульсов

26 с тактовой частотой f (меньшей, чем частота напряжения питания измерительного моста 2) через ключ 16, который открыт сигналом "1", поступающим на его управляющий вход с выхода порогового элемента 23 через элемент ИЛИ 25. Поступающие на вход реверсивного счетчика 18 импульсы увеличивают значение его выходного кода N и коэффициент передачи управляемого делителя напряжения 19, выходное напряжение которого, пропорциональное коду N, подается через повторитель напряжения 20, конденсатор 21 и понижающий трансформатор 22 в измерительный мост 2, активная составляющая выходного напряжения которого уменьшается с увеличением кода

1529053

N и выходного напряжения делителя напряжения I 9,,т.е. осуществляется автоматическое уравновешивание моста 2. Процесс уравновешивания продолжается до тех пор, пока постоянное положительное напряжение на выходе нуль-органа 9 не станет меньше порога срабатывания порогового элемента

23, что вызывает переход его из состояния "1" в состояние "0". Ключ 16 при этом закрывается и прекращается поступление тактовых импульсов в реверсивный счетчик 18, Новое установившееся значение кода N при этом соответствует новому возросшему значению измеряемой температуры ° Если измеряемая температура уменьшится, то уменьшится и сопротивление термопреобраэователя 1 сопротивления, что приведет к появлению напряжения на выходе моста 2 и на сигнальном входе нуль-органа 9, сдвинутого на 180 относительно опорного напряжения ° При этом на выходе нуль-органа 9 формируется отрицательное напряжение посто— янного тока, которое при превышении порога срабатывания порогового элемента 24, имеющего отрицательный порог срабатывания, переводит его из состояния "0" в состояние "1",обеспечивая тем самым установку триггера

17 в состояние "0", который выдает сигнал в реверсивный счетчик 18 на вычитание тактовых импульсов, и перевод ключа 16 в открытое состояние, Поступающие на вход реверсивного счетчика 18 импульсы в этом случае уменьшают значение его выходного кода N и коэффициент передачи делителя напряжения 19, выходное напряжение которого уменьшается с увеличением числа поступающих импульсов, вызывая уменьшение напряжения на выходе моста 2 и уменьшение отрицательного постоянного напряжения на управляющем входе преобразователя 10 код-напряжение ° Процесс уравновешивания протекает до тех пор, пока отрицательное напряжение на выходе нуль-органа 9 не станет меньше (по абсолютному значению) порога срабатывания порогового элемента 24, что вызовет переход его из состояния "I в состояние "0, Ключ 16 при этом закроется и прекра- . тится поступление тактовых импульсов в реверсивный счетчик 18, Новое установившееся значение кода N npu этом соответствует новому уменьшив(2) 40 В этом случае значение кода N однозначно связано с измеряемой температурой и практически не зависит от сопротивлений проводов линии связи.

45 Формула изобретения

Цифровой измеритель температурЫ, содержащий термопреобразователь сопротивления, измерительный мост, состоящий из первого и второго резисторов и трансформатора, первый вывод первой обмотки которого через первый провод линии связи, термопреобразователь сопротивления и второй провод линии связи подключен к сигнальному входу фазочувствительного нуль-органа, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя код-напряжение, а опорный вход под— шемуся значению измеряемой температуры.

Функция преобразования цифрового измерителя температуры имеет вид:

W 3 1 R)

N= -л — — 1R — — R ãã

k,.Rz (Е 1 t R+2r

lt

W>(R, +2r) J j ) ()

10 где Š— масштабный коэффициент преобразователя 10 код-напряже-, ние;

N — текущее значение выходного ч кода;

15 -Ы вЂ” наибольшее значение выходном го кода; число витков первой обмотки 4; число витков второй обмот2.

20 ки 5;

W — число витков третьей обмотки 6;

R <,R< -сопротивление резисторов 7, 8, соответственно;

25 В.o — сопротивление термопреобразователя сопротивления 1;

r — сопротивление проводов линии связи, Сопротивления R < и R < резисторов

30 7 и 8 выбираются из условий:

WzRz

R - =— -r2W3

R = — Rg

Wg

QH

3 где R z„ — начальное сопротивление термопреобразователя сопротивления

1, соответствующее нижнему пределу измерений.

1529053

1О связи °

Опорный /код

Упра з.2

Составитель В, Куликов

Редактор П. Горват ТехредМ. Ходанич Корректор Т. Ilплпй

Тираж 573

Заказ 7840/36

Подпис но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при I КИТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, v.i. I íãарина,101

I ключен к второму выходу генератора первый выход которого подключен к опорному входу преобразователя код и;пряжение, соединен через вторую обмотку трансформатора с общей шиной измерителя и подключен через первый резистор к началу третьего провода линии связи, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения погрешности от изменений сопротивлений проводов линии связи, в него введен четвертый провод линии связи, а трансформатор снабжен третьей обмоткой, первый вывод которой соединен с общей шиной измерителя и через четвертый провод линии связи соединен с концом третьего провода линии связи, а второй вывод через второй резистор подключен к сигнальному входу фазочувствительного нуль-органа, при этом второй вывод первой обмотки трансформатора соединен с первым выходом преобразователя код — напряжение, второй выход которого подключен к началу третьего провода линии