Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения температуры при использовании термоэлектрических преобразователей. Устройство содержит операционный усилитель 5, на один вход которого подается сигнал с дифференциальной термопары 1, пропорциональный разности измеряемой температуры и температуры окружающей среды, а на другой - компенсирующий сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды. При этом термочувствительный элемент, выделяющий сигнал об изменении температуры окружающей среды, выполнен на стабисторе 7 и имеет тепловой контакт с опорным спаем 3 и свободными концами 4 дифференциальной термопары 1 через металлические пластинки, повторяющие форму корпусу стабистора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1589079 д 1 (51)5 G 01 К 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ кИИИИ упl($ Fi

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4439959/24-10 (22) 28.04.88 (46) .30.08.90. Бюл. № 32 (75) В.И. Машкин, Е.И. Устинов и К.П. Митрофанов (53) 536.5(088.8) (56) Патент США № 4488824, кл. G 01 К 7/12, опублик. 18.12.84.

Патент США № 3903743, кл. G 01 К 7/12, опублик. 09.09.75. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения температуры при использовании термоэлектрических преобразователей. Устройство содержит операционный усилитель

5, на один вход которого подается сигнал с дифференциальной термопары 1, пропорциональный разности измеряемой температуры и температуры окружающей среды, а на другой — компенсирующий сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды. При этом термочувствительный элемент, выделяющий сигнал об изменении температуры окружающей среды, выполнен на стабисторе 7 и имеет тепловой контакт с опорным спаем 3 и свободными концами 4 дифференциальной термопары 1 через металлические пластинки, повторяющие форму корпуса стабистора. 2 ил.

1589079

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах изменения температуры с помощью термоэлектрических преобразователей (термопар) с автоматической компенсацией изменений тсрмоЭДС их холодного спая при изменении температуры окружающей среды.

Целью изобретения является повышение точности измерений температуры.

На фиг: 1 приведена электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 — конструктивное размещение элеглентов его термочувствительного узла.

Устройство содержит дифференциальную термопару 1 с рабочим спаем 2, опорным спаем 3 и свободными концами 4, операционный усилитель 5, к одному входу которого подключена дифференциальная термопара 1, последовательно включенные токоограничивающий резистор 6 и стабнстор 7, резисторы 8 — 11.

Постоянные резисторы 9 и 10 и переменный резистор 11, движок которого соединен с вторым входом операпионного усилителя

5, образуют опорный делитель напряжения, подключенный как и последовательно соединенные токоограничивагощий резистор 6 и стабистор 7 к стабилизированному источнику постоянного тока (не показан).

Резистор 8 вместе с резистором 9, входящим в состав опорного делителя напряжения, образуют масштабирующий делитель напряжения, вход которого подключен к общей точке соединения выводов стабистора 7 и токоограничивающего резистора 6.

Опорный спай 3 дифференциальной термопары 1 вместе с ее свободными концами 4 и стабистор 7 конструктивно объединены в один термочувствительньгй узел, воспринимающий температуру окружающей реды.

Опорный спай 3 дифференциальной термопары 1 с одной стороны и один ее свободный конец с другой стороны припаяны и тонким металлическим пластинкам 12, выполненными, например, из меди толщиной

0,2 мм. Последние повторяют форму корпуса стабистора 7 и контактируют с ним через теплопроводягцие изолируюгцие прослойки (не показаны). Второй свободный конец 4 дифференциальной термопарь. 1 соединяется непосредственно с корпусом стабистора (металлическим корпусом). В случае пластмассового корпуса стабистора второй свободный конец 4 термопары 1 припаивается непосредственно к выводу стабистора 4, как можно ближе к его корпусу, а металлические пластинки 12 контактируют с корпусом стабистора непосредственно, т.е. без изолирующих прослоек.

Устройство работает следующил образом.

На выходе дифференциальной термопары

1 генерируется сигнал, пропорциональный разности температур рабочего 2 и опорного

3 спаев, т.е. разности измеряемой температуры и температуры окружающей среды.

Этот сигнал в виде напряжения подается на первый вход операционного усилителя 5.

Сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды, формируется в виде падения напряжения на стабисторе 7, которое линейно изменяется при изменении температуры стабистора, вызванном изменением температуры окружающей среды. При этом стабистор 7, опорный спай 3 и свободные концы 4 дифференциальной термопары 1 находятся в практически одинаковых температурных условиях и, ввиду малой массы быстро откликаются на все изменения температуры окружающей среды. Падение напряжения на стабисторе 7 с помощью делителя из резисторов 8 и 9 приводится в один масштаб в термоЭДС дифференциальной термопары 1, смешивается с задающим напряжением опорного делителя (резисторы

9 — 11) н с движка переменного резистора

11 подается на второй вход операционного усилителя 5. На выходе операционного усилителя 5 выделяется разностный сигнал, зависящий только от температуры рабочего спал 2 дифференциальной термопары 1 и не зависящий от изменения температуры окружающей среды.

ЗО

5

В зависимости от конкретного назначения в предложенном устройстве можно реализовать три основных режима его работы.

В первом режиме при сравнительно небольшом коэффициенте усиления операционного усилителя 5 напряжение на выходе последнего пропорционально измеряемой температуре во всем диапазоне ее изменения. Во втором режиме при большом коэффициенте усиления операционного усилителя 5 последний работает как компаратор напряжения.

В этом режиме движок потенциометра (резистора 11) перемещают при измерении температуры до тех пор, пока не сравняются напряжения на двух входах операционного усилителя 5. Отсчет значения измеряемой температуры в этом случае производится по шкале (не показана), совмещенной с движком потенциометра-резистора 11. В третьем режиме предложенное устройство может быть использовано как сигнализатор превышения температуры или ее понижения относительно заданного значения.

В этом режиме коэффициент усиления операционного усилителя 5 выбирается достаточно большим. Заданное значение температуры устанавливается движком потенциометра-резистора 11, а изменение температуры фиксируется по изменению выходного сигнала операционного усилителя 5. Во всех трех режимах компенсация термоЭДС опорного спая 3 дифференциальной термопары

1 при изменении температуры окружающей среды осуществляется аналогично описанному.

1589079 иг.

Составитель В. Голубев

Редактор Е. Копча Техред А. Кравчук Корректор А. Осауленко

Заказ 2532 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

i! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская на 6.. д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О!

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее дифференциальную термопару, подключенную к одному входу операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходом опорного резистивного делителя напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно включенные стабистор и токоограничивающий резистор и масштабирующий резистивный делитель напряжения, вход которого подключен к общей точке соединения стабистора и токоограничивающего резистора, а одно его плечо включено в состав опорного резистивного делителя напряжения, при этом стабистор, опорный спай и свободные концы дифференциальной термопары размещены в тепловом контакте между собой через введенные тепловыравнивающие металлические пластинки, установленные «а корпусе стабистора и повто1О ряющие его форму.

Устройство для измерения температуры Устройство для измерения температуры Устройство для измерения температуры 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений путем улучшения воспроиз-

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры, работающим в комплекте с термоэлектрическими преобразователями с компенсацией изменений температуры свободных концов термоэлектрического преобразователи (ТП)

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и позволяет повысить точность компенсации при упрощении устр-ва

Изобретение относится к приборостроению

Изобретение относится к температурным измерениям и может использоваться при построении цифровых термометров с автоматической компенсацией термо-ЭДС свободных концов термоэлектрического преобразователя (ТЭП) 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения температурных измерений. Устройство для измерения температуры содержит мост, собранный на резисторах R1, R2, R3, R4, питаемый от источника стабилизированного напряжения Uстаб (точки b, c). К измерительной диагонали моста (точки a, d) подключены отрицательный электрод термопары и движок (ползунок) потенциометра R5, связанного через входную цепь усилителя 6 с положительным электродом термопары. Выход усилителя 6 через последовательно соединенные генератор управляемой частоты 7 и преобразователь частоты в напряжение 8 подключен к выводам потенциометра R5, первый вывод которого соединен с входом усилителя 6, а выход генератора 7 подключен также к выходу Fвых устройства. Технический результат: повышение быстродействия и надежности устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов. Предложено устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару, делитель напряжения, состоящий из потенциометра и резистора, включенного в диагональ питания моста, причем отрицательный электрод термопары и средняя точка делителя напряжения подключены к измерительной диагонали моста. Устройство дополнительно снабжено преобразователем напряжения в частоту, реверсивным счетчиком импульсов, двоичным умножителем частоты, делителем частоты, вычитающим устройством, двухвходовой логической схемой «ИЛИ» и двумя цифровыми управляемыми сопротивлениями, кодовые входы которых соответственно связаны с выходами прямого и обратного кодов реверсивного счетчика, а движок потенциометра через входную цепь преобразователя напряжения в частоту соединен с положительным электродом термопары. Второй вход схемы вычитания связан с выходом двоичного умножителя, входы одного операнда которого связаны с выходами реверсивного счетчика, а входы другого операнда связаны с выходами делителя частоты, вход которого связан с шиной опорной частоты. Суммирующий вход реверсивного счетчика связан с выходом преобразователя напряжения в частоту, а вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом двоичного умножителя, при этом первый вход вычитающего устройства подключен к выходу преобразователя напряжения в частоту, два выхода вычитающего устройства соединены с входами двухвходовой логической схемы «ИЛИ» и знаковыми выходами скорости изменения температуры устройства, а выход схемы «ИЛИ» соединен с выходом регистрации величины скорости изменения температуры. Выход прямого кода реверсивного счетчика подключен к выходу регистрации значения измеряемой температуры устройством, одно цифровое управляемое сопротивление включено между первым выводом потенциометра и средней точкой делителя напряжения, а второе - последовательно между вторым выводом потенциометра и клеммой питания делителя источника стабилизированного питания. Технический результат - повышение быстродействия и надежности устройства, а также расширение функциональных возможностей - определение наряду с измеряемой температурой скорости ее изменения. 1 ил.
Наверх