Цифровой измеритель температуры

Авторы патента:

G01K7/01 - с использованием полупроводниковых элементов с PN-переходом (G01K 7/02,G01K 7/16,G01K 7/30 имеют преимущество)

G01K7/00 - Измерение температуры термометрами, действие которых основано на использовании термочувствительных элементов, электрических или магнитных (термометры, дающие иные показания, чем мгновенное значение температуры G01K 3/00; измерение электрических или магнитных величин G01R)

Владельцы патента RU 2622484:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" (RU)

Изобретение относится к области термометрии, где в качестве преобразователя используется полупроводниковый диод. Цифровой измеритель температуры содержит источник 1 тока, соединенный своим выходом с термопреобразователем 2 и первым входом схемы вычитания 3, выход которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 (ГУЧ) и преобразователь частоты в напряжение 6 (ПЧН) соединен со вторым входом схемы вычитания 3. При этом выход ГУЧ 5 связан с первым входом частотно-импульсного вычитающего устройства 7, второй вход которого подключен через последовательно соединенный управляемый делитель частоты 8 к генератору опорной частоты 9, а выход вычитающего устройства соединен с выходом устройства. Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматической компенсации напряжения с выхода термопреобразователя характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры. Технический результат - повышение точности работы устройства путем введения отрицательной обратной связи и представления информации в частотно-импульсной форме. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области термометрии, где в качестве термопреобразователя используется полупроводниковый диод.

Известен цифровой термометр (Авт. свид. СССР №1682824, кл. G01K 7/00, 1988), содержащий n термопреобразователей, коммутатор, стабилизатор тока, аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования, управляемый источник напряжения компенсации, управляемый источник опорного напряжения и цифровое индикаторное устройство.

Недостатком этого устройства являются низкие точность измерения и быстродействие.

Известен также цифровой измеритель температуры, наиболее близкий к предлагаемому и принятый за прототип (Авт. свид. СССР №1753304, кл. G01K 7/00, 07.08.92. Бюл. №29), содержащий источник тока, три источника опорных напряжений, термопреобразователь - полупроводниковый диод, усилитель, вычитающий усилитель, преобразователь уровня сигнала, делитель напряжения, аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания, цифро-аналоговый преобразователь, устройство сравнения и блок регистрации.

Недостатком этого цифрового измерителя температуры является также низкая точность измерения.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности работы устройства путем введения отрицательной обратной связи и представления информации в частотно-импульсной форме.

Технический результат достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий в качестве термопреобразователя полупроводниковый диод, подключенный к источнику тока, усилитель, два вычитающих устройства, дополнительно введены последовательно соединенные генератор управляемой частоты и преобразователь частоты в напряжение, а также последовательно соединенные генератор опорной частоты и управляемый делитель частоты, при этом первый вход первого вычитающего устройства соединен с выводами полупроводникового диода, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в напряжение, а выход через последовательно соединенный усилитель связан с входом генератора управляемой частоты, выход которого также соединен с первым входом второй схемы вычитания, второй вход которой подключен к выходу управляемого делителя частоты, а выход связан с выходом устройства.

На чертеже приведена схема цифрового измерителя температуры.

Цифровой измеритель температуры содержит источник 1 тока, соединенный своим выходом с термопреобразователем - полупроводниковым диодом 2 и первым входом схемы вычитания 3, выход которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 (ГУЧ) и преобразователь частоты в напряжение 6 (ПЧН) соединен со вторым входом схемы вычитания 3, при этом выход ГУЧ 5 связан с первым входом частотно-импульсного вычитающего устройства 7, второй вход которого подключен через последовательно соединенный управляемый делитель частоты 8 к выходу генератора опорной частоты 9, а выход вычитающего устройства соединен с выходом устройства.

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом (фиг. 1).

Ток от источника 1 тока проходит через термопреобразователь 2, создавая на нем падение напряжения U_T=U₀+kT⋅Т, где U₀ - постоянное напряжение; k_T - постоянный коэффициент; T - температура Кельвина. Это напряжение поступает на вход аналогового вычитающего устройства 3, где сравнивается с напряжением компенсации обратной связи с выхода преобразователя частоты в напряжение 6 (ПЧН). Разностное напряжение с выхода устройства 3 усиливается усилителем 4 и управляет частотой F генератора 5, который стремится ликвидировать разбаланс напряжений на выходе усилителя 4. На входы частотно-импульсного вычитающего устройства 7 поступают импульсы от генератора 5 и через управляемый делитель частоты 8 от генератора опорной частоты 9 (ГОЧ).

На управляемом делителе 8 могут устанавливаться коэффициенты деления k₀₁ и k₀₂. Коэффициент k₀₁ устанавливается для исключения влияния напряжения U₀ на выходной сигнал измерителя , где - частота ГОЧ 9, т.е. частота F_T прямо пропорциональна температуре Т.

Коэффициент k₀₂ устанавливается для дополнительного смещения характеристики измерителя при получении отсчетов в градусах Цельсия.

Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматической компенсации напряжения с выхода термопреобразователя характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры, а также простотой конструкции по сравнению с прототипом, что повышает надежность работы устройства. Статическая погрешность предлагаемой следящей системы автоматического регулирования компенсации напряжения с выхода термопреобразователя частотно-импульсного типа обратно пропорциональна коэффициенту усиления этой системы. Частота следования импульсов F_T регистрируется цифровым частотомером.

Цифровой измеритель температуры, содержащий в качестве преобразователя полупроводниковый диод, подключенный к источнику тока, усилитель, два вычитающих устройства, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен последовательно соединенными генератором управляемой частоты и преобразователем частоты в напряжение, а также последовательно соединенными генератором опорной частоты и управляемым делителем частоты, при этом первый вход первого вычитающего устройства соединен с выводами полупроводникового диода, второй вход подключен к выходу преобразователя частоты в напряжение, а выход через последовательно соединенный усилитель связан с входом генератора управляемой частоты, выход которого также соединен с первым входом второй схемы вычитания, второй вход которой подключен к выходу управляемого делителя частоты, а выход связан с выходом устройства.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры и учета расхода тепла в помещении. .

Датчик температуры на транзисторах с токовым выходом // 2209407

Изобретение относится к области измерительной и преобразовательной техники, в частности к измерению и преобразованию температуры в электрический сигнал - величину электрического тока.

Полупроводниковый датчик температуры // 2122713

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано как датчик температуры в различных устройствах автоматического управления технологическими процессами.

Источник электрического сигнала, пропорционального абсолютной температуре // 2115099

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться в микроэлектронных датчиках температуры и источниках опорного напряжения. .

Преобразователь температуры // 2097713

Способ измерения температуры и устройство для его осуществления // 2089863

Устройство для измерения температуры // 1712796

Устройство для измерения температуры // 1700391

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения температуры при использовании в качестве термочувствительного элемента МДП-транзистора.

Устройство для измерения температуры // 1673871

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить разрешающую способность и точность измерения температуры. .

Устройство для измерения температуры // 1613878

Изобретение относится к технике температурных измерений и позволяет повысить быстродействие устройства путем уменьшении времени, затрачиваемого на формировании результата измерения.

Широкополосный измерительный приемник излучения миллиметрового диапазона с независимой калибровкой // 2616721

Устройство предназначено для измерения плотности потока энергии электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн и может быть также использовано в качестве образцового приемника для калибровки средств измерения.

Устройство для измерения давления и температуры // 2603446

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения давления, температуры и теплового потока с компенсацией влияния температуры на результаты измерения давления.

Способ и устройство для измерения излучательной способности и плотности сырой нефти // 2601225

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерении плотности сырой нефти в градусах API. Устройство для применения при измерении плотности сырой нефти в градусах API содержит трубопровод (1) для нефти, термопару (4) в трубопроводе для измерения температуры нефти при контакте с ней, сапфировое окно (3) в трубопроводе, инфракрасный термометр (5, 6) для измерения температуры нефти через окно и средство (20) для сравнения измерений температуры, полученных термометрами, с получением меры излучательной способности сырой нефти и, таким образом, ее плотности в градусах API.

Датчик, контролирующий температуру процесса производства, оснащенный сенсорным устройством диагностики ее колебаний // 2594623

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля процесса производства. Датчик 10, контролирующий температуру процесса производства, включает температурный сенсор, предусмотренный для подачи выходного сигнала сенсора 18, связанного с температурой процесса производства.

Модульный преобразователь температуры с двумя отделениями // 2566369

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры среды в различных областях техники. Преобразователь (100) температуры включает корпус (112) с двумя отделениями и электронный модуль (120) преобразователя температуры с установкой на головке.

Цифровой измеритель температуры // 2561998

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов. Цифровой измеритель температуры содержит датчик температуры, терморезистор и цифровой индикатор температуры.

Устройство для измерения температуры // 2554295

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к термометрии. Устройство содержит термопреобразователь 1, выход которого соединен с индикатором 2 температуры и через последовательно соединенные первый вход первого блока вычитания 3, усилитель 4, масштабирующий элемент 5, первый вход второго блока вычитания 6 с входами индикатора 7 скорости изменения температуры и сигнализатором 8 опасного нарастания температуры.

Способ бесконтактного определения неравномерности температурного поля в полупроводниковых источниках света // 2538070

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к методам измерения эксплуатационных параметров полупроводниковых источников света, и может быть использовано в их производстве, как для отбраковки потенциально ненадежных источников света, так и для контроля соблюдения режимов выполнения сборочных операций.

Термопреобразователь сопротивления (варианты) и способ его изготовления // 2533755

Группа изобретений относится к измерительной технике и в частности к термоизмерительным преобразователям. Термопреобразователь сопротивления содержит многослойную трубку, состоящую из внешнего металлического слоя, внутреннего диэлектрического слоя, на который намотана катушка чувствительного элемента из изолированного провода.

Устройство для измерения температуры и уровня продукта // 2521752

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям уровня путем измерения емкости конденсаторов, и предназначено для измерения температуры и уровня продукта, заполняющего хранилище.

Устройство для измерения температуры // 2622486

Изобретение относится к области измерения температуры. Предложено устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока, который состоит из чувствительного элемента, в качестве которого, например, используются термоэлектрические преобразователи, контактирующие через образцовую теплопроводную пластину с нагревателем, которые размещены в теплоизоляционном корпусе. Чувствительный элемент датчика подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные генератор управляемой частоты (ГУЧ), формирователь импульсов (ФИ) подключен к нагревателю датчика, при этом выход ГУЧ 6 связан с выходом устройства. Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматического регулирования температуры нагревателя датчика теплового потока характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры. Технический результат - повышение точности работы устройства путем исключения источника опорного напряжения, задающего величину недокомпенсации усиленного напряжения с выхода датчика теплового потока и блока извлечения квадратного корня. 2 ил.