Устройство для компенсации температурной погрешности электрического измерительного преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КСМ1ЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее первый операционный усилитель , в цепь обратной связи которого по инверт1фующему входу включен термозависимьй элемент, второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, инвертирующий вход KOTopioro подключен к выходным цепям второго операционного усилителя и термокомпенсируемого преобразователя, а выход через первый делитель напряжения соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей, о т л и ч щ е е с я тем, что, с целью повьшения точности термокомпенсации , в него введены четвертый и пятый операционные усилители, второй, третий и четвертый делители напряжения, источник напряжения смещения , причем инвертирую111ИЙ вход четвертого операционного усилителя подключен к выходнЕ цепям первого делителя напряжения, второго делителя напряжения, включенного на выходе второго операционного усилителя, и третьего делителя напряжения, вкл оченного на выходе пятого операхдаонного усилителя, а выход соединен с цепями инве ртирующих входов первого и второго операционных усилителей, цепь инвертирующего входа пятого операционного усилителя подключена к выходу третьего операционного усилите4 СО СО ля и через четвертый делитель напряжения - к выходу источнике напряжения смещения. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5!) ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 3667691/24-21 (22) 29. 11.83 (46) 30.03.85. Бюл. 9 12 (72) В.Т.Клименко, l0.А.Михайлов и. В.В.Бысов (71) Харьковское опытно-конструктор, ское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика" (53) 621.317.7(088.8} (56) 1. Патент ФРГ В 2652314, кл. G 01 R 19/32, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3517224/18-21, кл. G 01 R 11/185, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ

ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее первый операционный усилитель, в цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен . термозависимый элемент, второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к . выходной цепи первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходным цепям второго операционноro усилителя и термокомпенсируемого преобразователя, а выход через первый делитель напряжения соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности термокомпенсации, в него введены четвертый и пятый операционные усилители, второй, третий и четвертый делители напряжения, источник напряжения смещения, причем инвертирующий вход четвертого операционного усилителя подключен к выходным цепям первого делителя напряжения, второго делителя напряжения, включенного на выходе второго операционного усилителя, и третьего делителя напряжения, включенного на выходе пятого операционного усилителя, а выход соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей, цепь инвертирующего входа пятого опе- рационного усилителя подключена к выходу третьего операционного усилителя и через четвертый делитель напряжения - к выходу источника напряжения смещения.

1147995

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначе»

1 но,для использования при исследованиях электрическими средствами физико-химических свойств веществ, напри- мер удельной электропроводности растворов.

Известно устройство для компенсации температурной погрешности элек.трического измерительного преобразователя, содержащее первый операционный усилитель, инвертирующий вход . которого подключен к выходной цепи термокомпенсируемого преобразователя, а в цепь отрицательной обратной связи по упомянутому входу .включен термозависнмый элемент, второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходным цепям термокомпенсируемого преобразователя и первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, ннвертирующий вход которого подключен к выходным цепям.термокомпенсируемого преобразователя и второго операционного усилителя j1) .

Недостаток известного устройства заключается в невозможности обеспечения термокомпенсации во всем диапазоне изменения температуры. Приме- З0 ненная в устройстве регулировка весьма трудоемка и требует осуществления предварительных расчетов или многократной подстройки. Кроме того, операционный усилитель, в обратную связь которого включен термозависимый элемент, запитан нетермокомпенсированным напряжением, что отрицательно сказывается на точности введе-. ния температурной поправки. 40

Наиболее близким по техническому .решению к предложенному является устройство для компенсации температурной погрешности электрического измерительного преобразователя, содержа-.,45

:щее первый операционный усилитель, в цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен термозависимый элемент, второй операционный усилитель, инвертирующий вход 50 которого подключен к выходной цепи первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходным цепям второго . операцион- S5 ного усилителя и термокомпенсируемого преобразователя, а выход через делитель напряжения соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей (2) .

Недостаток указанного устройства заключается в низкой точности компенсации в случае преобразования величин, характеризующихся непропорциональным изменением значения термопоправки.

Целью изобретения является повышение точности термокомпенсации.

Поставленная цель достигается тем:, что в устройство для компенсации температурной погрешности электрического измерительного преобразователя, содержащее первый операционный усилитель, в цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен термозависимый элемент, второй операционный усилитель., инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходным цепям второго операционного усилителя и термокомпенсируемого преобразователя, а выход через первый делитель напряжения соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей, введены четвертый и пятый операционные усилители, второй, третий и четвертый делители напряжения, источник напряжения смещения, причем инвертирующий вход четвертого операционного усилителя подключен к выходным цепям первого делителя напряжения, второго делителя напряжения, включенного на выходе второго операционного усилителя, и третьего делителя напряжения, включенного на выходе пятого операцион-, ного усилителя, а выход соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей, цепь инвертирующего входа пятого операционного усилителя подключена к выходу третьего операционного усилителя и через четвертый делитель напряжения — к выходу источника напряжения смещения.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства для компенсации температурной погрешности электрического измерительного преобразователя, например удельной электропроводности раствора.

1147995

Устройство содержит операционный усилитель 1, в цепь обратной связи которorо по инвертирующему входу включен термозависимый элемент (терморезистор) 2, операционный усили- 5 тель 3, инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи операционного усилителя 1, операционный усилитель 4, инвертирующий вход которого подключен к выходным цепям операцион- 10 ного усилителя 3 и термокомпенсируе-. мого преобразователя (не показан) с сигнальным напряжением . Ц z, а выход через делитель 5 напряжения соединен с цепями инвертирующих входов операционных усилителей 1 и 3. В состав устройства входят также операционные усилители 6 и 7, причем инвертирующий вход операционного усилителя 6 подключен к выходным цепям делителя

5 напряжения, делителя 8 напряжения, включенного на вь|ходе операционного усилителя 3, и делителя 9 напряжения, включенного на выходе операционного усилителя 7, а выход соединен с цепями инвертирующих входов операционных усилителей 1 и 3, цепь инвертирующего входа операционного усилителя 7 подключена к выходу операционного усилителя 4 и через делитель !О 30 напряжения — к выходу источника 11 напряжения смещения. Позициями 12-25 на схеме обозначены резисторы, составляющие электрические цепи устройства. 35

Устройство работает следующим образом.

Нетермокомпенсированное напряжение . U > с измерительного преобразователя через резистор 19 поступает 40 на инвертирующий вход операционного усилителя 4. Часть выходного напряжения с делителя 5 через резистор 25 направляется на инвертирующий вход операционного усилителя 6. Напря- 45

-жение с выхода операционного усилителя 6 через резистор 12 подводится .к входу операционного усилителя в цепь обратной связи которого включен терморезистор 2. Терморезистор 50

2 имеет температурный контакт с исследуемым раствором. При градуировочной температуре устанавливают коэффициент передачи операционного усилителя 1 равным единице, изменяя величину резистора 12. Поэтому при градуировочной температуре раствора на вход операционного усилителя 3 через резисторы 14.и 15 поступают напряжения, равные по величине, но противоположной полярности и вычитаются.

На выходе операционного усилителя 3 напряжение равно нулю, выходное напряжение Ll ц„ устройства соответствует входному напряжению Оя» .

При увеличении температуры раствор а ув еличивается напряжение и уменьшается сопротивление терморезистора 2. Зто ведет к уменьшению коэффициента передачи усилителя 1, и на выходе операционного усилителя

3 появляется напряжение с полярностью, обратной полярности напряжения и вычитается из него. Вычитае) мое напряжение является термопоправкой, величина которой регулируется делителем 8 напряжения. Если температура раствора ниже градуировочной, напряжение Ц, меньше градуировочного значения и к нему добавляется напряжение термопоправки. Чем больше температура раствора отклоняется от градуировочного значения, тем больше величина термопоправки..Так как выходной сигнал измерительного преобразователя пропорционален измеряемому параметру (удельной электропроводности), то с увеличением измеряемого параметра увеличивается напряжение ц,, что приводит к увеличес нию напряжения на выходе операционного усилителя 6. При температурах, не равных градуировочной, пропорционально этому напряжению увеличивается величина термопонравки на выходе операционного усилителя Э. Если часть напряжения термопоправки с делителя 8 подается через резистор 18 на вход операционного усилителя 6, то оно складывается с напряжением термопоправки.

Поскольку напряжение термопоправки несет в себе функцию температуры, а заведенное еще раз на.вход операционного усилителя 1 через операционный усилитель 6 еще раз умножается на функцию температуры, термопоправка приобретает нелинейный характер зависимости от температуры. Регулируя соотношение напряжений с делителей 8 и 5, можно регулировать плавно кривизну термопоправки от температуры: делитель 5 выступает в роли регулятора величины термопоправки, а делитель 8 регулирует ее кривизну от температуры. При этом устраняется

1147995

ВЯИИПИ Заказ 1570/37 Тираж 748 Подписное

Филвал IIIIII "Патват", г. Ужгород, ул.Проектная,4 недостаток, связанный со сложностью и трудоемкостью настройки требуемой функциональной зависимости термопоправки от температуры.

Для максимального значения величины измеряемого параметра раствора напряжение ем„ будет максимально.

Это напряжение через раствор 22 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 7, куда с дели-, теля 10 через резистор 23 подвбдится также напряжение обратной полярности. При помощи делителя 10 на .выходе операционного усилителя 7 устанавливается напряжение, равное нулю. Для измеряемого параметра, отличного от максимального значения, на выходе операционного усилителя 7 появляется напряжение., изменяющееся обратно пропорционально измеряемому параметру. Часть этого напряжения с делителя 9 через резистор 16 подается на вход операционного усилителя 6 и складывается с напряжением, снимаемым с делителя 5. Оба эти напряжения зависят только от измеряемого параметра, но одно пропорционально ему, а второе — обратно пропорциональ но. В итоге получается результирую5 щее напряжение, непропорциональное измеряемому параметру, причем зту непропорциональность можно регулировать в широких пределах делителем 9.

Напряжение с выхода операционного усилителя 6 умножается на функцию температуры (в операционном усилите.ле 1), н на выходе операцИонного усилителя 3 появляется непропорциональная диапазону измерения термопоправка. На градуировочной кривой температуры напряжение термопоправки на выходе операционного усилителя 3 равно нулю, поэтому все вносимые поправки не оказывают влияния на напряжение 0 Юых .

Таким образом, предложенное устройство характеризуется повышенной точностью компенсации температурной погрешности для сред, требующих непропорционального изменения термопоправки по диапазону измерения.