Цифровой измеритель температуры

Авторы патента:

Набатов Константин Александрович (RU)

G01K7/02 - с использованием термоэлектрических элементов, например термопар (термоэлектрические или термомагнитные устройства как таковые H01L 35/00,H01L 37/00)

Владельцы патента RU 2504743:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ТГТУ) (RU)

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в процессе теплоизмерений. Заявлен цифровой измеритель температуры, содержащий источник 1 опорного напряжения, соединенный своим выходом с переключателем 2, выходы которого соединены через датчик 3 температуры и цифроуправляемое сопротивление (ЦУС) 4 с входами усилителей 5 и 6 постоянного тока. Выходы усилителей 5 и 6 подключены к входам блока вычитания 7, выход которого через последовательно соединенный генератор управляемой частоты 8 связан с суммирующим входом реверсивного счетчика 9 (PC). Вычитающий вход PC 9 соединен с выходом генератора тактовых импульсов 10 через последовательно включенные делитель частоты 11 и двоичный умножитель частоты 12. Выходы разрядов PC 9 соединены с группой разрядных входов ЦУС 4, двоичного умножителя частоты 12 и дешифратора 13. Выход дешифратора 13 соединен с входом цифрового индикатора 14. Технический результат: повышение быстродействия измерения температуры вследствие создания следящей системы автоматического управления и высокой точности измерений. 1 ил.

Предполагаемое изобретение относится к области измерительной техники и, в частности, к теплоизмерениям.

Известен цифровой термометр для измерений температуры, содержащий термопару, усилитель, следящий двигатель, две мостовые схемы, термосопротивление и два источника питания (авт. свид. СССР №295035, МПК G01k 7/00, опубликовано 04.02.71, бюл. №7).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие из-за инерционности следящего двигателя.

Известен также цифровой термометр, содержащий датчик температуры, усилитель постоянного тока, источник опорного напряжения, генератор линейно-изменяющегося напряжения, сравнивающее устройство, генератор тактовых импульсов, цифровой счетчик, дешифратор, цифровой индикатор, дополнительное сравнивающее устройство (авт. свид. СССР №523304, М.Кл.² G01K 7/02, опубликовано 30.07.76, бюл. №28).

Недостатком этого устройства также является также сравнительно низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому является цифровой измеритель температуры, содержащий источник опорного напряжения, переключатель, датчик температуры, усилитель постоянного тока, устройство сравнения, генератор тактовых импульсов, электронный ключ, дешифратор, цифровой индикатор, дополнительный усилитель постоянного тока, цифровое управляемое сопротивление и аналого-цифровой преобразователь, при этом источник опорного напряжения соединен с переключателем, один из выходов которого подключен к одному из входов цифрового управляемого сопротивления, выход которого через дополнительный усилитель постоянного тока соединен с одним из входов устройства сравнения, а второй выход переключателя через датчик температуры, усилитель постоянного тока соединен с другим входом устройства сравнения, с одним из входов аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к управляемому входу цифрового управляемого сопротивления и через дешифратор к входу цифрового индикатора, а выход устройства сравнения соединен с входом генератора тактовых импульсов, выход которого через электронный ключ подсоединен к второму входу аналого-цифрового преобразователя (авт. свид. СССР №939963, М.Кл.³ G01K 7/02, опубликовано 30.06.82, бюл. №24).

Недостатком данного цифрового измерителя температуры, принятого за прототип, также является сравнительно низкое быстродействие.

Техническая сущность предполагаемого изобретения состоит во введении цепи отрицательной обратной связи для уменьшения разности выходных сигналов усилителей постоянного тока путем автоматического регулирования величины цифрового управляемого сопротивления, то есть образования следящей системы автоматического управления.

Технический результат достигается тем, что цифровой измеритель температуры, содержащий источник опорного напряжения, переключатель, датчик температуры, два усилителя постоянного тока, генератор тактовых импульсов, дешифратор и цифровой индикатор, при этом источник опорного напряжения соединен с переключателем, один из выходов которого подключен к одному из входов цифрового управляемого сопротивления, выход которого связан с входом второго усилителя постоянного тока, а второй выход переключателя через датчик температуры соединен с входом первого усилителя постоянного тока, выход дешифратора соединен с входом цифрового индикатора, при этом разрядные входы цифрового управляемого сопротивления соединены с разрядными входами дешифратора, дополнительно снабжен блоком вычитания, генератором управляемой частоты, реверсивным счетчиком импульсов, делителем частоты и двоичным умножителем частоты, при этом выходы усилителей постоянного тока подключены к входам блока вычитания, выход которого через последовательно соединенный генератор управляемой частоты связан с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов через последовательно соединенные делитель частоты и двоичный умножитель частоты, разрядные входы которого соединены с разрядными входами цифроуправляемого сопротивления, дешифратора и разрядными выходами реверсивного счетчика импульсов.

Структурная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, переключатель 2, датчик 3 температуры, цифроуправляемое сопротивление 4, усилители 5 и 6 постоянного тока, блок вычитания 7, генератор управляемой частоты 8, реверсивный счетчик импульсов 9, генератор тактовых импульсов 10, делитель частоты 11, двоичный умножитель 12, дешифратор 13 и цифровой индикатор 14.

Назначение вновь введенных элементов: блока вычитания 7, генератора управляемой частоты 8, реверсивного счетчика импульсов 9, делителя частоты 11 и двоичного умножителя частоты 12 - понятно из их названий.

Источник 1 опорного напряжения соединен своим выходом с переключателем 2, выходы которого соединены через датчик 3 температуры и цифроуправляемое сопротивление (ЦУС) 4 с входами усилителей 5 и 6 постоянного тока. Выходы усилителей 5 и 6 подключены к входам блока вычитания 7, выход которого через последовательно соединенный генератор управляемой частоты 8 связан с суммирующим входом реверсивного счетчика 9, вычитающий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 10 через последовательно включенный делитель частоты 11 и двоичный умножитель частоты 12. Выходы разрядов реверсивного счетчика 9 соединены с группой разрядных входов цифроуправляемого сопротивления 4, двоичного умножителя частоты 12 и дешифратором 13, подключенного своим выходом к входу цифрового индикатора 14.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Перед началом измерений производится переключателем 2 включение режима работы в зависимости от используемого датчика температуры. При работе с термометрами сопротивления или полупроводниковыми терморезисторами выход источника 1 опорного напряжения подключается переключателем 2 через датчик 3 температуры и ЦУС 4 к входам усилителей 5 и 6 постоянного тока. При использовании термопары в качестве датчика 3 переключателем 2 выход источника 1 подключается через ЦУС 4 к входу усилителя 6 постоянного тока (УПТ), а термопара 3 подключается к входу УПТ 5. После этого устройство тарируется таким образом, чтобы выходной сигнал на выходе блока вычитания 7 был равен нулю, а генератор управляемой частоты 8 работал с определенной заданной частотой. При этом на выходах разрядов реверсивного счетчика 9 формируется код, устанавливающий определенные значения сопротивления ЦУС 4, выходной частоты двоичного умножителя 12 и величины температуры на цифровом индикаторе 14, управляемого дешифратором 13.

При измерении температуры сигнал от датчика 3 после УПТ 5 поступает на первый вход блока вычитания 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода УПТ 6. Если разность этих сигналов не равна нулю, то сразу же изменяется частота генератора управляемой частоты 8, что приводит к изменению текущего кода в реверсивном счетчике 9 и, соответственно, изменению величины сопротивления ЦУС 4. Генератор 8 изменяет свою частоту так, чтобы ликвидировать возникающую разность напряжений на входах блока вычитания 7. Таким образом следящая система автоматического управления поддерживает выходные напряжения УПТ 5 и 6 равными с погрешностью, определяемой статической ошибкой.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить быстродействие измерения температуры по сравнению с прототипом вследствие создания следящей системы автоматического управления. При этом возможно получение помимо цифрового выхода также дополнительного частотно-импульсного выходного сигнала при подключении к выходам генератора управляемой частоты 8 или двоичного умножителя частоты 12. Между блоком вычитания 7 и генератором 8 может быть введен дополнительный усилитель постоянного тока.

Цифровой измеритель температуры, содержащий источник опорного напряжения, переключатель, датчик температуры, два усилителя постоянного тока, генератор тактовых импульсов, дешифратор и цифровой индикатор, при этом источник опорного напряжения соединен с переключателем, один из выходов которого подключен к одному из входов цифрового управляемого сопротивления, выход которого связан с входом второго усилителя постоянного тока, а второй выход переключателя через датчик температуры соединен с входом первого усилителя постоянного тока, выход дешифратора соединен с входом цифрового индикатора, при этом разрядные входы цифрового управляемого сопротивления соединены с разрядными входами дешифратора, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком вычитания, генератором управляемой частоты, реверсивным счетчиком импульсов, делителем частоты и двоичным умножителем частоты, при этом выходы усилителей постоянного тока подключены к входам блока вычитания, выход которого через последовательно соединенный генератор управляемой частоты связан с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов через последовательно соединенные делитель частоты и двоичный умножитель частоты, разрядные входы которого соединены с разрядными входами цифроуправляемого сопротивления, дешифратора и разрядными выходами реверсивного счетчика импульсов.

Похожие патенты:

Погружной зонд // 2502064

Изобретение относится к области термического анализа и может быть использовано для определения фазовых переходов извлеченной из стального расплава пробы. Заявлен погружной зонд, имеющий погружной конец измерительной головки, в которой расположены имеющая впускной канал пробоотборная камера и выступающая своим горячим спаем в пробоотборную камеру термопара, которая имеет кабельный ввод для сигнальных кабелей термопары.

Контактная головка (варианты) // 2496099

Изобретение относится к взрывозащищенным головкам датчиков температуры. Головка состоит из коробки в форме эллиптического цилиндра со скосом сверху под углом к ее оси, совпадающей с осью цилиндра с отверстием.

Термопарный датчик // 2485460

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в системах контроля технологических процессов. .

Преобразователь температуры в напряжение // 2480719

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в термометрии. .

Устройство для измерения давления, температуры и теплового потока // 2476842

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения в заданном участке температуры, теплового потока и давления. .

Способ измерения температуры термопарами, измерительная информационная система для его осуществления и температурный переходник // 2475712

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при тепловых испытаниях конструкций для определения их поверхностных температурных полей. .

Способ измерения интегрального коэффициента излучения поверхности теплозащитных материалов // 2468360

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при определении коэффициента излучения поверхности материалов. .

Способ прогнозирования осадкообразования в энергоустановках многоразового использования на жидких углеводородных горючих и охладителях // 2467195

Изобретение относится к области энергетики, в частности к тепловым измерениям и измерениям расхода углероводородных горючих и теплоносителей. .

Испытательная термокамера // 2457470

Изобретение относится к устройствам тепла или холода и предназначено для оценки температурных изменений параметров микромеханических модулей. .

Удлинительный провод термопары // 2457448

Устройство для измерения температуры // 2507488

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для проведения длительного и непрерывного измерения температуры газовой или жидкой среды, в том числе агрессивной, а также при отсутствии возможности периодической поверки или замены измерительной части устройства. Устройство для измерения температуры содержит термопару, состоящую из двух разнородных термоэлектрических проволок, образующих соединение при измерении и соединение при контроле. Устройство снабжено фиксирующим элементом из электропроводящего материала. Проволоки установлены с возможностью осевого перемещения и прохода через фиксирующий элемент или его охвата. При этом проволоки соприкасаются между собой или с фиксирующим элементом, а точки касания образуют соединение при измерении. Технический результат: возможность замены отработавшей рабочей части термопары на новую с характеристиками исходной и без демонтажа как термопары, так и устройства в целом. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Устройство для измерения температуры // 2516036

Изобретение относится к технике измерения физической температуры объекта с помощью термопары и может быть использовано в области температурных измерений с использованием термопар, в частности, в литейном производстве для определения скоростей охлаждения различных зон слитка при кристаллизации или закалке. Измеритель температуры содержит компаратор, несколько термопар с дифференциальными усилителями, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер. Технический результат - повышение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности одновременного измерения температуры в нескольких точках и записи значений температуры с последующим выводом на обрабатывающее устройство. 1 ил.

Передатчик параметров процесса с определением полярности термопары // 2521746

Группа изобретений относится к передатчикам параметров процесса, используемым в системах управления технологическими процессами и мониторинга. Передатчик (10) параметров процесса для измерения температуры производственного процесса включает в себя первый электрический соединитель (1), сконфигурированный с возможностью соединения с первым проводом термопары, при этом первый электрический соединитель (1) включает в себя первый электрод (1A) и второй электрод (1B). Первый и второй электроды сконфигурированы с возможностью электрического соединения с первым проводом (18B) термопары. Второй электрический соединитель (2) сконфигурирован с возможностью соединения со вторым проводом (18A) термопары, при этом второй электрический соединитель (2) включает в себя третий электрод (2A) и четвертый электрод (2B). Третий и четвертый электроды сконфигурированы с возможностью электрического соединения со вторым проводом (18A) термопары. Второй провод выполнен из материала, отличного от материала первого провода. С первым и вторым электрическими соединителями соединена измерительная схема (28), сконфигурированная с возможностью выдачи выходного сигнала, связанного с температурой термопары. Измерительная схема дополнительно сконфигурирована с возможностью определения полярности термопары на основе, по меньшей мере, одного измерения, выполненного, по меньшей мере, между двумя электродами из числа первого, второго, третьего и четвертого электродов. Технический результат заключается в возможности определения полярности термопары. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для измерения температуры газовых потоков // 2522838

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. Устройство содержит термопару в металлическом корпусе, рабочий спай которой расположен внутри защитного наконечника, выступающего за пределы корпуса. Выступающая за пределы корпуса часть термопары выполнена в виде металлической трубки диаметром d, заканчивающейся уплощенной лопаткой, торец которой является рабочим термоспаем, металлическая трубка имеет уменьшающийся в сторону уплощенной лопатки диаметр, равный 0,4÷0,5 d, а уплощенная лопатка имеет следующие размеры: длина 0,3÷0,4 d, ширина 0,7÷0,8 d, толщина 0,1÷0,2 d, при этом в металлической трубке размещены термопровода, изолированные друг от друга и от трубки, переходящей в уплощенную лопатку, и имеющие диаметр, уменьшающийся пропорционально уменьшению диаметра трубки и сохраняющийся постоянным внутри уплощенной лопатки, защитный наконечник выполнен металлическим и перфорированным. Технический результат - повышение быстродействия устройства при сохранении его механической прочности и устойчивости к газодинамическим нагрузкам измеряемого потока. 1 ил.

Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры // 2534384

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для определения скорости изменения температуры среды. Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры содержит дифференциальную термопару 1 из термопар 2 и 3 с различными постоянными времени, усилитель 4, электронный ключ 5 с запоминающей емкостью 6 на выходе. Блок выделения модуля 7 и генератор управляемой частоты 8 соединен с выходом устройства и через блок задержки 9 подключен к управляющему входу электронного ключа 5, а также через генератор 8, стандартизатор импульсов 10 и инвертор 11 связаны через селектируемые пиковые детекторы 12 и 13 с электродами термопары 2. Выход стандартизатора 10 связан через детектор 13, а выход инвертора - через детектор 12. Выход ключа 5 с емкостью 6 соединен через компаратор 14 со знаковым выходом устройства, управляющим входом детектора 12 и через логическую схему «НЕ» 15 с управляющим входом детектора 13. Технический результат - обеспечение высокой точности и быстродействия при определении скорости изменения температуры. 1 ил.

Устройство для измерения разности температур // 2534427

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Устройство для измерения разности температур содержит два встречно включенных термоприемника 1 и 2, находящихся при температурах t1 и t2 в контролируемой среде, усилитель 3, делитель напряжения 4 из последовательно соединенных резисторов 5-9. При этом резистор 7 является реохордом, а резисторы 6 и 8 являются цифровыми управляемыми сопротивлениями. Устройство также содержит измерительный прибор разности температур 10, два постоянных запоминающих устройства 11 и 12, аналого-цифровой преобразователь 13, второй измерительный прибор 14, связанный с дополнительным термопреобразователем 15, помещаемым в среду с температурой t1 или t2. Выходы ПЗУ 11 и 12 связаны с цепями управления цифровых управляемых сопротивлений 6 и 8 для введения коррекции на нелинейность термопар. Технический результат - повышение быстродействия и надежности работы предлагаемого устройства. 1 ил.

Устойчивый к усталости канал для ввода термопар и соответствующие способы // 2539916

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проведении термометрических измерений. Заявлены термоэлектрическая система, способ гашения колебаний термоэлектрической системы и компрессор, содержащий указанную термоэлектрическую систему. Термоэлектрическая система содержит канал для ввода термопар, выполненный с возможностью введения в конструкцию, через которую протекает среда, удлиненный датчик, установленный частично внутри канала для ввода термопар и выполненный с возможностью измерения температуры, по меньшей мере одно уплотнительное кольцо, расположенное вокруг удлиненного датчика на первом конце и выполненное с возможностью гашения колебаний удлиненного датчика путем осуществления контакта с каналом для ввода термопар, и эластомерный материал, расположенный вокруг удлиненного датчика на втором конце и предназначенный для гашения колебаний удлиненного датчика путем осуществления контакта с каналом для ввода термопар. Причем контакт между уплотнительным кольцом и каналом для ввода термопар является неплотным, так что гасящая колебания текучая среда способна проходить мимо уплотнительного кольца в указанный канал. Технический результат - уменьшение проявления деструктивных явлений в термопарах. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ изготовления термопары // 2539999

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для изготовления термопар. Согласно заявленному способу перед изготовлением термопары готовят два проводника из разных сплавов диаметром 0,3 мм. Далее осуществляют проковку термоэлектродов, которые сплющивают до толщины 9-10 мкм на месте спая и соединяют с помощью точечной сварки. Технический результат - повышение чувствительности термопары и уменьшение инерционности.

Электрический штекерный соединитель для термоэлемента и способ его изготовления // 2543690

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в процессе измерения температуры объекта. Заявлен электрический штекерный соединитель для контактирования с ответным штекерным соединителем и для электрического подключения по меньшей мере одного первого и одного второго проводника термоэлемента, включающий по меньшей мере одно проводящее электрический ток первое и второе контактное средство. Причем первый проводник термоэлемента присоединен к первому контактному средству и второй проводник термоэлемента присоединен ко второму контактному средству. Электрический штекерный соединитель также содержит по меньшей мере один первый электрический датчик температуры, который снабжен областью регистрации температуры и по меньшей мере одним первым и вторым электрическим контактом. При этом по меньшей мере одна часть области регистрации температуры первого датчика температуры с помощью стыкового соединения непосредственно соединена с первым контактным средством, а другая часть области регистрации температуры первого датчика температуры посредством стыкового соединения присоединена ко второму контактному средству. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для измерения температуры // 2545322

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.