Устройство для измерения температуры и разности температур

Устройство для измерения температуры и разности температур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее источник питания, подключенный к двум последовательно соединенным резисторам, первый термопреобразователь сопротивления, первый которого соединен с первым выводом источника питания, второй термопреобразователь сопротивления с образцовым резистором, первые выводы которых соединены с вторым .выводомисточника питания, а вторые выводы - с входами первого переключателя, блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повмпения точности измерения, в него введены преобразователь напряжения в код, блок вычисления , дополнительный резистор, блок управления и второй переключатель, входы которого соединены с выводами дополнительного резистора, включенного между вторым вьшодом первого термопреобразователя сопротивления и выходом первого переключателя, при этом вход преобразователя напряжения (Л в код подключен к точке соединения резисторов и выходу второго пере ключателя, выходподключен к блоку вычисления , соединенному с блоком индикации , а управляющий вход - к блоку управления, соединенному с управляющими входами переключателей. о 00 со со N3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

A (19) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ (21) 3574250/18-10 (22) 07.04.83 (46) 30.04.84. Бюл. М 16 (72) В.Г. Матвеев и А.А. Новиков (71) Кубышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (53) 536.53 1(088.8) (56) 1. Кожух В.Я., Автоматическое измерение разности температур. М., "Энергия", 1969, с. 35-36.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 356483, кл. G 01 К 3/00, С 01 К 7/16, 1971 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ И РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее источник питания, подключенный к двум последовательно соединенным резисторам, первый термопреобразователь сопротивления, первый вывод которого соединен с первым выводом источника питания, второй термопреобразователь сопротивления с образ3 @ G 01 К 3/08 ю 7/16 цовым резистором, первые выводы которых соединены с вторым .выводом источника питания, а вторые выводы - с входами первого переключателя, блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повъинения точности измерения, в него введены преобразователь напряжения в код, блок вычисления, дополнительный резистор, блок управления и второй переключатель, входы которого соединены с выводами дополнительного резистора, включенного между вторым выводом первого термопреобразователя сопротивления и выходом первого переключателя, при этом вход преобразователя напряжения в код подключен к точке соединения резисторов и выходу второго переключателя, выход подключен к блоку вычисления, соединенному с блоком индикации, а управляющий вход — к блоку управления, соединенному с управляющими входами переключателей.

1089432.Изобретение относится к температурным измерениям в частности к автоматическому измерению температуры и разности температур с использованием термопреобразователей сопротивления.

Известны устройства для измерения разности температур, содержащее источник питания, четырехплечий неуравновешенный измерительный мост, в два смежных плеча которого включены термопреобразователи сопротивления с линейной зависимостью сопротивления от температуры, а в остальные плечи — постоянные резисторы 51 3. 15

Недостатком устройств является низкая точность измерения, обуслов». ленная зависимостью чувствительности моста от температуры среды и влиянием изменения напряжения питания 20 моста на результат измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры 25 и разности температур, содержащее источник питания, подключенный к двум последовательно соединенным резисторам, первый термопреобраэователь сопротивления, первый вывод которого З0 соединен с первым выходом источника питания, второй термопреобразователь сопротивления с эталонным резистором, первые выводы которых соединены с вторым выводом источника питания, а вторые выводы — с входами первого переключателя, измерительный прибор, а также корректирующий терморезистор.

Корректирующий терморезистор используется для компенсации погрешности, обусловленной зависимостью чувствительности устройства от температуры среды при измерении разности температур (21.

Однако полностью . скомпенсировать указанную погрешность при помощи термореэистора во всем диапазоне изменения температуры невозможно. К дру гим недостаткам устройства следует отнести погрешность нелинейности

50 при измерении, температуры, необходимость применения идентичных терморезисторов при измерении разности температур, а также погрешность из-эа нестабильности напряжения питания моста.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет устранения указанных погрешностей.

Поставленная цель достигается .тем, что в устройство для измерения температуры и разности температур, содержащее источник питания, подключенный к двум последовательно соединенным резисторам, первый термопреобразователь сопротивления, первый вывод которого соединен с первым выводом источника питания, второй термопреобразователь сопротивления с образцовым резистором, первые выводы которых соединены с вторым выводом,источника питания, а вторые выводы — с входами первого переключателя, блок индикации, введены преобразователь напряжения в код, блок вычисления, дополнительный резистор

Э блок управления и второй переключатель, входы которого соединены с выводами дополнительного резистора, включенного между вторым выводом первого термопреобразователя сопротивления и выходом первого переключателя, при этом вход преобразователя напряжения в код подключен к точке соединения резисторов и выходу второго переключателя, а выход подключен к блоку вычисления, соединенному с блоком индикации, а управляющий вход — к блоку управления, соединенному с управляющими входами переключателей.

На чертеже представлена схема устройства.

Оно содержит измерительный мост, образованный термопреобразователями и 2 сопротивления, образцовьм резистором 3, резисторами 4 и 5 и дополнительным резистором 6, .источник 7 питания, первый 8, второй 9 преобразователи, преобразователь 10 напряже/ ния в код, вычислительный блок 11, блок 12 индикации и блок 13 управления.

Устройство работает следующим образом.

Процесс измерения состоит из четырех тактов. В первом такте оба переключателя 8 и 9 находятся в положении

Ф. Напряжение на входе преобразователя 10 напряжения в код равно (К5 ),(1)

1 4 ь Н+ 5 где Е - напряжение питания моста;

К - сопротивление термопреобразо.вателя

R -R — сопротивление резисторов . 3-5. (2) В„ = RVÄÄÄ (10) («l (8) (9) „=,„(1+ <,), 2 02(1

3 10894

Код на вькоде преобразователя 10, поступающий в вычислительный блок 11, равен где К - коэффициент преобразования преобразователя напряжения в код.

Во втором такте блок 13 управпе- 1О ния устанавливает переключатель 9 в,положение с ". Код на вькоде преобразователя 10 при этом равен

-„-"-, > <з> „

В третьем такте блок управления устанавливает переключатель 9 в положение Ф, а переключатель 8 — в поло-. жение б ° Код, поступающий в блок 11, 2О равен

25 где К, — сопротивление термопреобра-. зователя 2.

В четвертом такте переключатель 9 устанавливается в положение д; переключатель 8 остается в прежнем попо- зо женин +, при этом код на входе вычислительного блока равен

N4=KE(" ° (5)

В ф + ВФ - +R6 R4 +R5

Решая совместно уравнения (2-5) при условии К4 К, получают л,и

6 1з (7) ь з

В вычислительном блоке на основе полученных результатов измерений

Я - N c учетом функций преобразо4 вания термопреобразователей 1 н 2

32 4 где В,R< — начальные сопротивления термопреобразователей 1 и 2 прн 0 С; — температурный коэффициент;

tÞ н t2 - температура при которой находятся термопреобразователи 1 и 2 соответственно.

Измеряемые значения температуры н разности температур определяют по формулам я + g в,-,= —" к, „ „ -(к„-a„)(i+ы „), 02 . 3 4

К +Й =г — —

6 1 2 о с и й2

Эти формулы следуют из выражений (2-9) при вьиюлнении условий R+ В »

Rs Ro

Вычислительный блок представляет собой специализированное вычислительное устройство, которое может быть реализовано на основе микропроцессорного набора или программируемого

1 микрокалькулятора, -.а при использовании устройства в измерительной системе функции вычислительного устройства возлагаются на микро-ЭВМ.

Значение измеренной температуры и разности теьатератур отображаются блоком 12 индикации.

Из выражений (10) и (11) следует, что нелинейность измерительного моста не влияет на результат измерения температуры, а при измерении разности температур исключаются погрешности, вызванные зависимостью чувствительности моста от температуры н pasностью начальных сопротивлений терморезисторов.

Кроме того,. результат измерения не аависит от изменений напряжения питания моста и коэффициента преобразования преобразователя напряжения в код. Точность измерения опрео деляется главным образом нестабильностью резисторов моста и точностью градуировки термопреобраэователей сопротивления.

ВНИИПИ Заказ 2922/38 Ти аж 823 По пнсное

2 8

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная, 4