Цифровой измеритель температуры

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (11}97989 О (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 08. 10. 80 {21) 2993413/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 0 712 82. Бюллетень ¹ 45

Дата опубликования описания 07. 12.82

Р )М К з

601 К 7/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

)53) УД 4 53б. 532 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю. В. Поздняков, A. A. Саченко и Б. С. Мухин

- ° (71) Заявитель

Тернопольский финансово-экономический институт(54 ) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРЛТУРЫ

Изобретение относится к области измерения температуры, а именно к устройствам для измерения температуры с цифровой индикацией результата измерения.

Известен цифровой измеритель температуры, содержащий термоэлектрический термометр, подключенный к входу автоматического компенсатора постоянного тока, дополнительный термоэлектрический термометр, эашунтированный последовательно включенными сопротивлением и реохордом, движок которого механически связан с движком реохорда компенсатора, и цифровой вольтметр 1 3.

Точность измерения температуры при помощи этого устройства опреде-. ляется, в основном, классом точности автоматического компенсатора, поскольку класс точности цифрового вольтметра значительно выше. Это является следствием того, что цифровой вольтметр подключен к выходной цепи автоматического компенсатора.

Таким образом, низкая точность измерения температуры, обусловленная классом точности автоматического компенсатора, является основным недостатком устройства.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее измерительный мост, в одно плечо которого включен термометр сопротивления., усилитель разбаланса, реверсивный двигатель, причем три Плеча моста образованы тремя постоянными резисторами и включенными между ними двумя реохордами, движки которых. механически связаны между собой и двигателем 2).

B данном устройстве погрешность выходного .линеаризованного сигнала определяется классом точности измерительного моста, поскольку реохорды в данном случае служат для компенсации разбаланса схемы, возникающего при изменении сопротивления термометра сопротивления. Значительная остаточная погрешность линейнос.ти является существенным недостатком устройства, ограничивающим область его применения, Известен также цифровой измеритель температуры, содержащий термоэлектрический термометр, подключенный к входу автоматического компенсатора постоянного тока, цифровой вольтметр, источник стабилизированЗО ного напряжения и два реохорда, свя

979890 занные с основным реохордом компенсатора (3).

В укаэанном устройстве линеариэация осуществлена также в цепи автоматического компенсатора постоянного тока, в которую включен цифровой вольтметр. Таким о бразом, погрешность измерения температуры определяется в первую очередь собственной погрешностью автоматического компенсатора, что резко снижает точ-. ность измерения. При таком включении цифрового вольтметра результи1 рующая погрешность измерения определяется не его высоким классом точности, а сравнительно низким классом точности автоматического компенсатора. Низкая точность измерения температуры, возникающая вследствие, этого, является существенным недостатком устройства. Особенно сильно этот недостаток проявляется при измерении температуры в широком диапазоне.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату изобретению является цифровой измеритель температуры,. содержащий термоэлектрический преобразователь, автоматический компенсатор Постоянного тока, источник постоянного стабилизированного напряжения и формирователи корректирующего напряжения, каждый иэ которых состоит из двух пар реохордов, движки которых механически связаны с движком реохорды автоматического компенсатора постоянного тока и электрически попарно соединены между собой, причем движки выходных реохордов электрически соединены с крайними выводами первого из пары выходных- реохордов и с последовательно соединенными источником постоянного стабилизированного напряжения, добавочным резистором, двумя токозадающими реохордами и вторым выходным реохордом, сумматор, аналого-цифровой преобразователь, предварительный усилитель постоянного тока, блок управления И формирователей корректирующего напряжения и И -1. устройств сравнения, причем выходы и формирователей корректирующего напряжения соединены с входами И-1 устройств сравнения и с одним из входов блока управления, другие входы которого подключены к выходам и--1 устройств сравнения, а выходы блока управления соединены с одним иа входов сумматора, к другому входу которого подсоединен термоэлектрический пре- образователь, при этом выход сумматора через предварительный усилитель постоянного тока соединен с входом автоматического компенсатора постоянного тока и входом аналогоцифрового преобразователя L 4 1, Однако известное устройство достаточно сложно в части конструктивного выполнения и B связи c большим количеством реохордов характеризуется низкой надежностью.

5 Целью изобретения является повышение надежности и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем

)g термоэлектрический преобразователь, источник постоянного стабилизированного напряжения, усилитель постоянного тока, выход которого соединен с входом автоматического компенсатора постоянного тока и входом аналого-цифрового преобразователя, постоянный резистор и реохорд, термоэлектрический преобразователь подключен к входу усилителя постоянного тока через корректирующую цепочку, состоящую иэ двух параллельно соединенных ветвей, одна из ко,торых содержит последовательно вклю-! ченные источник постоянного стабилизированного напряжения и постоянный резистор, а вторая ветвь содержит реохорд, выполненный функциональным и включенный в цепь движком и двумя крайними выводами, соединен-, ными между собой, причем движок рео30 хорда автоматического компенсатора постоянного тока механически связан с движком функциониального реохорда.

На фиг.1 изображена принципиаль- . ная электрическая схема цифрового иэЗ5 мерителя температуры; на фиг.2 — графики зависимостей напряжений и термоЭДС, а также остаточной погрешности линейности от температуры; на фиг.3 график зависимости сопротйвления

40 функционального реохорда от степени отклонения движка.

Цифровой термометр содержит термоэлектрический преобразователь 1 (фиг.1), последовательно с которым

45 соединены усилитель постоянного тока 2 и корректирующая цепочка, состоящая иэ функционального реохорда 3, источника стабилизированного напряжения 4 и постоянного резистора 5.

Крайние выводы функционального рео50 хорда соединены между собой, с термоэлектрическим преобразователем 1 и с источником стабилизированного напряжения 4 ° Движок функционального реохорда соединен с входом усилите55 ля постоянного тока 2 и через постоянный резистор 5 — с источником стабилизированного напряжения 4. К выходу усилителя 2 подключены параллельно соединенные аналого-цифровой пре-.

60 образователь 6 с устройством индикации и автоматический компенсатор постоянного тока 7. Движок функционального реохорда 3 механически связан,с движком реохорда автоматического

65 компенсатора.

979890

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом.

При повышении температуры от нуля до конечного значения диапазона измерения температуры с„ (фиг.2а) термоЭДС термоэлектрического преобразова. теля 1 E(t) нелинейно возрастает.

Зависимость термо-ЭДС от температуры может быть описана функцией температуры с положительными первой и второй производными (кривая графика вогнута). Поэтому для линеаризации этой характеристики к термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя прибавляется корректирующее напряжение, по абсолютной величине равное погрешности линейности л U(t), которая представляет собой разность между линейно зависящим от температуры напряжением 0д(с) и термо-ЭЯС Е й);

Корректирующее напряжение U„(й) формируетс-.. корректирующей цепочкой, состоящей из функционального реохор- да 3, источника стабилизированного напряжения 4 и постоянного резистора 5 ° Как нидно иэ фиг.3, функциональный реохорд включен таким образом;, что сопротивления между цвижком и крайними выводами включены параллельно. Поэтому выходное (корректирующее) напряжение цепочки может быть описано зависимостью Б4 Ra(t)

U (t) к где Г„ - ЭДС источника стабилизиро- ванного напряжения 4

R - сопротивление постоянного резистора (совместно с внутренним сопротивлением ис точника стабилизированного напряжения);

R — эквивалентное сопротивление цепочки из двух параллельно соединенных частей функционального реохорда.

Если обозначить сапротигления между движком функционального реохорда и его крайними выводами через Р1 и

Р2, то

R„+ R

Зависимость сопротивления Р1 от отклонения движка функционального реохорда нелинейна (фиг.З). Зависи" мость R (t) подобрана так, что корректирующее напряжение 0 (t) на выходе цепочки при ь эначейиях температуры точно равно по абсолютной величине значениям погрешности линейности Ь0(t) при тех же значениях температуры (фиг.2 б).

Благодаря этому остаточная погрешность линейности цифрового термометра равна нулю при и значениях температуры в пределах рабочего диапазо7 на устройства, а на промежутках между этими значениями исчезающе мала.

Так остаточная погрешность линейности при выборе десяти значений температуры, равномерно распределенных по рабочему диапазону 0 — 1300 С, и использовании термоэлектрического преобразонателя градуировки ПП2-1 составляет не более 0,4Ъ но всем диапазоне. При соответствующем выборе значений температуры полной компенсации можно достичь равнсмернсгс распределения остаточной погрешности линейности по рабочему диапазону. Устройства (фиг.2 в).

Увеличивая или уменьшая число значений температуры полной компенсации в.пределах диапазона, можно произвольно варьировать значение остаточной погрешности линейности, исходя

20 из требуемого значения точности измерения температуры.

Очевидно, что при каком включении корректирующей цепочки, как показаНо на фиг.1, класс точности автомати25 ческсго компенсатора постоянного тока 7 практически не влияет на точность измерения температуры. Это объясняется тем, что благодаря механической.снязи движкон реохордов ан30 томатический компенсатор влияет только на точность формиронания корректирующего напряжения, Значение же корректирующего напряжения пс сравнению с основным измерительным сигналом термо-ЭДС термоэлектрн ского преобразователя составляет величину порядка единиц процентов.

Соответственно, но столько же раз меньше и влияние погрешности антсма4р тического компенсатора постоянного тока на результирующую погрешность измерения температуры. Это является одним из преимуществ устройства, позволяющим использовать в схеме прсс45 той автоматический компенсатср относительно низкого класса точности без щерба для результирующей погрешнсси измерения.

Кроме того, важными преимуществами устройства являются: возможность произвольно менять закон распределе4 ния остаточной погрешности лннейнос" ти по диапазону; возможность произвольного изменения уровня остаточной погрешности линейности н сколь угодно широком диапазоне измерения температуры существенное пснышвние

) надежности устройст ва, абусловлен— ное наличием в схеме устрсйстга лишь одного реохсрда. Точность измерения температуры при помощи цифрового измерения температуры, таким образом, не заннсит от класса точности автоматического компенсатора.

Цифровой измеритель температуры

65 может найти широкое применение н раз979890 личных отраслях промышленности для измерения и контроля температуры технологических процессов в производственных условиях.

Формула изобретения цифровой измеритель температуры, содержащий термоэлектрический преобразователЬ, источник постоянного стабилизированного напряжения, усилитель постоянного тока, вывод которого соединен с входом автоматического компенсатора постоянного тока.и входом аналого-цифрового преобразователя, постоянный резистор и реохорд, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, в нем термоэлектрический преобразователь подключен к входу усилителя постоянного тока через корректирующую цепочку, состоящую из двух параллельно соединенных ветвей, одна из которых содержит по= следовательно включенные источник постоянного стабилизированного напряжения и НосТоННННА резистор, а вторая ветвь содержит реохорд, выполненный функциональным и включенный в цепь движком и двумя. крайними выводами, соединенными между собой, причем движок реохорда автоматического компенсатора постоянно10 го тока механически связан с движком функционального реохорда.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

I5 1. Авторское свидетельство СССР

Р 280923, кп. G 01 К 7/14, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР ,В 381921, кл. G 01 К 7/24, 1971 °

3..Авторское свидетельство СССР

2О.Р 32738б, кл. G 01 К 7/10, 1970.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2902003/18-10, кл. G 01 К 7/02, 04.08.80 (прототип).

979890

Ф sA

ЖУ ИВ 35 Ю4У 1309 g С

4 ж I

Составитель Н. Горшкова

Техред Т. фанта Корректор Н. КоРоль

Редактор В. Данко

Филиал IInII "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 9344/28 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5