Устройство для компенсации термо-э. д. с. хо;годныхконцов термопар
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ
250497
Севз Соеетскит
Социелистическив
Ресоурлие
Зависимое от авт. свидетельства №
Кл. 42i, 8/02
Заявлено 28.И.1968 (№ 1251912/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 12.VIII.1969. Бюллетень № 26
Комитет оо лелем
МПК G 01k
УДК 536.532(088.8) изобретеиий и открытий ори Совете Министров
СССР
Дата опубликования описания 22.1.1970
Авторы изобретения
Заявитель
А. П. Сидори
Специальное конструкторск и элек
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ TEPMO-Э. Д. С. ХОЛОДНЬ!Х
КОНЦОВ ТЕРМОПАР
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в машинах централизованного контроля (МЦК), в частности в измерительной части системы ввода аналоговой информации, а также во вторичных приборах потенциометрического типа.
В известных машинах централизованного контроля для компенсации погрешности измерения, возникающей при изменении температуры холодных концов термопары, применяются обычно мостовые схемы.
В таких схемах компенсирующее напряжение на выходе моста изменяется по линейному закону, а термо-э.д.с. термопары изменяется по закону, близкому к квадратичному при малых температурах, поэтому такие схе мы из-за неидентичности характеристик компенсирующего напряжения и термо-э.д.с. термопары имеют значительную погрешность термокомпенсации. Кроме того, мостовые схемы сложны, так как содержат большое количество резисторов и требуют специальной юстировки моста и подгонки сопротивлений линий связи.
Компенсационная схема выполнена на двух последовательно соединенных резисторах, первый из которых выполнен из материала с линейной зависимостью сопротивления от температуры, например из меди, а второй— из материала со слабой зависимостью сопротивления от температуры, например пз манганина, параллельно которым включен третий резистор, выполненный также, например, из меди, причем компенсационная схема под5 ключена параллельно источнику тока, а термопара соединена последовательно с первым резистором компенсационной схемы.
Такое построение схемы дает возможность приблизить характеристику компенсирующего
10 напряжения к характеристике термо-э.д.с. термопары, что значительно уменьшает погрешность температурной компенсации и упрощает устройство в целом за счет того, что оно имеет меньшее количество резисторов, и
15 вся компенсационная схема полностью выведена из МЦК в отдельную соединительную коробку и не требует подгонки линий связи, а также юстировки схемы.
20 На фиг. 1 .показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 — графики зависимости компенсирующих напряжений и термо-э.д.с. термопары от температуры, где: а — график зависимости компенсирующего
25 напряжения от изменения температуры, снимаемого с мостовой схемы; б — график изменения компенсирующего напряжения в зависимости от изменения температуры, снимаемого с предлагаемой схемы
30 компенсации;
R1 = R0+ Дл. в — график изменения термо-э,д,с. термопары в зависимости от изменения температуры;
Л1 — погрешность температурной компенсации, вызванная неидентичностью характеристик термо-э.д.с. термопары и компенсирующего напряжения, снимаемого с предлагаемого устройства;
Лг —.погрешность температурной компенсации, вызванная неидентичностью характеристик термо-э.д.с. термопары и компенсирующего напряжения, снимаемого с мостовой схемы.
Устройство для компенсации термо-э.д.с. холодных концов термопар состоит из термопары 1, источника 2 питания и компенсационной схемы 8. Последняя состоит из резистора 4, выполненного из меди и соединенного последовательно с резистором б, выполненным из манганина. Параллельно резисторам 4, б включен резистор б, также выполненный из меди. Компенсационная схема 8 подключена параллельно источнику 2, а термопара 1 соединена последовательно с резистором 4 компенсационной схемы 8.
Полярность напряжения U„êîìïåíñàöèè холодных концов термопар соответствует полярности измеряемой термо-э.д.с. Выход схемы подключен к измерительной части MUK или ко вторичным приборам.
При температуре холодных концов термопары to = 0 С напряжение компенсации равно U», — величине, которую можно учесть постоянным смещением уставки U â МЦК.
В расчете можно принять Й1 — — Рз, тогда
R2
U„, =1
2R>+Р, где Ri — сопротивление резистора 4;
R> — сопротивление резистора б;
U напряжение смещения;
U,, — напряжение компенсации при температуре холодных концов термопары, равной 0 С;
1 — ток от источника.
При изменении температуры холодных концов термопары от 0 до 50 С напряжение компенсации выразится: г
U,=1
2R + R» где U„— напряжение компенсации при температуре холодных концов термопары больше С;
, — сопротивление меди при окружающей температуре, большей 0 С, причем где ЛЄ— величина, на которую увеличивается сопротивление меди при изменении окружающей тем пер атуры.
Зо
Компенсирующее напряжение, таким образом, выразится как разность U, и U», hU, = U.— U,.
В результате преобразования получаем
2 ЛЯм (R» + 2 Я1о) + 4 Я1оДг + Rg Отсюда видно, что компенсирующее напряжение зависит от ЛР„по за кону, близкому к квадратичному, а ЛР„, в свою очередь, зависит от температуры линейно, следовательно, компенсирующее напряжение зависит от температуры по закону, близкому к квадратичному (фиг. 2, график б). Термо-э.д.с. холодных концов термопары изменяется при изменении температуры по закону, также близкому к квадратичному (фиг. 2, график в). Погрешность неидентичности этих характеристик Дь например, для градуировки хромелыкопелевых термопар равна 2 мкв, что в 17 раз меньше, чем погрешность неидентичности напряжения, снимаемого с мостовой схемы Лг. Из формулы видно, что квадратичность зависимости от температуры получается именно благодаря такому сочетанию температурно зависимых, например медных, и температурно,независимого, например манганинового, резисторов, как в предлагаемой схеме. При R, + Яг величина Л1 может быть уменьшена, расчет при этом, производится аналогично. Компенсирующее напряжен не Л(1„суммируется с измеряемой термо-э.д.с. и на выходе всей схемы получаем действительную термоэ.д.с., соответствующую тем пер атуре объекта независимо от температуры холодных концов термопары. Предмет изобретения Устройство для компенсации термо-э.д.с. холодных концов термопар, содержащее термопару, компенсационную схему и источник тока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности температурной компенсации и упрощения устройства, компенсационная схема выполнена на двух последовательно соединенных резисторах, первый из которых выполнен из материала с линейной зависимостью сопротивления от температуры, например, из меди, а второй — из материала со слабой зависимостью сопротивления от температуры, например из манган ина, параллельно которым включен третий резистор, выполненный также, например, из меди, причем компенсационная схема подключена параллельно источнику тока, а термопара соединена последовательно с первым резистором компенсационной схемы. 250497 9ci . I Ю ZO За Ю 517 Риг. 2 Составитель И. И. Дубсон Редактор С. И. Хейфиц Техред А. А. Камышникова Корректоры; ь, петрова и А. Николаева Заказ 3557/18 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2
