Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения температуры жидкости и газов. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения. Узел 12 синхронизации посредством переключателя 8 подклю-. чает вход интегратора 13 к выходу усилителя постоянного тока (3TIT) 3, прямой вход последнего - к среднему выводу опорного резистора 6, а выход источника 1 опорного тока к цепи: термометр 2 сопротивления, опорный резистор 6, общая шина. Сумма напряжения на термометре 2 сопротивления, термо-ЭДС на выходе дифференхдаального усилителя (ДУ) 7 и напряжения сдвига последнего усиливается ДУ 7,инвертируется УПТ 3, суммируется с двойным напряжением, находящимся на среднем выводе опорного резистора 6, и поступает на вход интегратора 13, на выходе которого формируется линейно возрастающее напряжение. Устройство содержит также ключ 4, блок 5 сравнения , резисторы 9 и 10, переключатель 11, узел 12 синхронизации. В описании поясняется работа узла 12 синхронизации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. с б (Л с Риг./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 G 01 К 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

J lt

Puz. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3826199/24-10 (22) 06. 11.84 (46) 07.05.86 Бюл. N9 17 (71) Пензенский филиал Всесоюзного научно-исследовательского технологического института приборостроения (72) А.И.Федонин, О.П.Новиков, В.Н.Свистунов и А.А.Легошин (53) 536. 53 1 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 773455, кл. G 01 К 7/16, 23.10.80.

Авторское свидетельство СССР

Ф 609066, кл. G 0 l К 7/16, 18,05.78. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение может быть использовано для измерения температуры жидкости и газов. Цель изобретения повышение точности и чувствительности измерения. Узел 12 синхронизации посредством переключателя 8 подклю-, ..SU» 1229601 А1 чает вход интегратора 13 к выходу усилителя постоянного тока (УПТ) 3, прямой вход последнего — к среднему выводу опорного резистора 6, а выход источника 1 опорного тока к цепи: термометр 2 сопротивления, опорный резистор 6, общая шина, Сумма напряжения на термометре 2 сопротивления, термо-ЭДС на выходе дифференциального усилителя (ДУ) 7 и напряжения сдвига последнего усиливается ДУ 7,инвертируется УПТ 3, суммируется с двойным напряжением, находящимся на среднем выводе опорного резистора 6, и поступает на вход интегратора 13, на выЯ ходе которого формируется линейно э возрастающее напряжение. Устройство содержит также ключ 4, блок 5 сравнення, реннстпры 9 н 10, перенпючатель 11, узел 12 синхронизации. В описании поясняется работа узла 12 Я синхронизации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1229601 где е

20

Ryo

R о (2) t — t, = t — t

U(t) е K(+ 1) (3) Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температуры жидкости и газов.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности измерения.

На фиг,. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства на фиг.3 — 10 функциональная схема узла синхронизации на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу узла синхронизации.

Устройство содержит источник 1 опорного тока, термометр 2 сопротивления, усилитель 3 постоянного тока, ключ 4, блок 5 сравнения, опорный резистор 6, дифференциальный усилитель 7, первый переключатель 8, первый 9 и второй 10 резисторы,второй переключатель 11, узел 12 синхронизации, интегратор 13.На фиг.2 показано: 14 — напряжение на термометре 2 сопротивления, 15 — выходное 25 напряжение дифференциального усилителя 7, 16 — входное напряжение интегратора 13, 17 — выходное напряжение интегратора 13, 18 — информативный интервал времени, Формируемый узлом 12 синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени t узел 12 синхронизации посредством пе35 реключателя 8 подключает вход интегратора 13 к выходу усилителя 3 постоянного тока, прямой вход послед него - к среднему выводу опорного резистора 6, а выход источника 1 опорного тока - к цепи: термометр 2 сопротивления, опорный резистор 6, общая шина. При этом сумма напряжения на термометре 2 сопротивления, термо-ЭДС на входных проводах диф45 ференциального усилителя 7 и напря" жения сдвига последнего, усиливаясь дифференциальным усилителем 7, инвертируется усилителем 3 постоянного тока, суммируется с двойным напряжением, находящимся на среднем вывоS0 де опорного резистора 6, и поступает на вход интегратора 13.

На выходе интегратора 13 формируется линейно возрастающее напряжение

55 (I>R@о+ е ) К(-1) + 1. - -(2)

L сумма термо-ЭДС на входных проводах дифференциального усилителя 7 и его напряжения сдвига, текущее время, коэффициент передачи напряжения усилителем 3 постоянного тока по инверсному входу при равенстве значений сопротивлений резисторов 9 и 10 коэффициент передачи напряжения усилителем Э постоянного тока по прямому входу при равенстве значений сопротивлений резисторов

9 и 10 ; значения выходного тока источника 1 опорного тока, значение сопротивления термометра 2 сопротивления, коэффициент усиления дифференциального усилителя 7, значение сопротивления опорного резистора 6 между крайними его выводами, коэффициент отношения сопротивления между крайними выводами опорного резистора 6 к сопротивлению между средним выводом опорного резистора 6 и общей шиной, постоянная времени интегратора 13.

В момент времени t,. узел 12 син2 хронизации посредством ключа 4 отключает источник 1 опорного тока от цепи: термометр 2 сопротивления опорный резистор 6,)общая шина, а также посредством второго переключателя 11 подключает прямой вход усилителя Э постоянного тока к выходу дифференциального усилителя 7 на интервал времени

В результате этого на вход интегратора 13 поступает неинвертированное и усиленное напряжение, равное сумме термо-ЭДС на входных проводах дифференциального усилителя 7 и его напряжения сдвига, При этом выходное напряжение интегратора 13 изменяется следующим образом:, где +1 — коэффициент передачи выходного напряжения усилителем постоянного тока при подключении прямого входа последнего к первому выводу резистора 9.

С момента времени t устройство повторяет работу, описанную для интервала t — сз, до момента t4 окончания времени интегрирования напряжения на термометре 2 сопротивления.

Причем напряжение на выходе интегратора !3 в момент времени t4 соглас-но выражениям (1) — (3) 1229601

По окончании второго фиксированного интервала Т.в момент времени цикл работы устройства повтоояФ ется.

Интервал времени t) tg характери зуется уравнением (6) -I,Rqo К + 2I,R /с

+ (Т „+ Т/а)=

ТоRo

U -U =О.

Решая уравнение (6) с учетом (4) и (5) относительно T „„, можно записать (-I R К-eK+2I, R,/îñ+åÊ) (t -t, )n

4 г.

-I @ К+ 2ТВ„/о 1

У (4) где Т = tq t,— фиксированный интервал времени; — количество коррекций напряжения сдвига дифференциального усилителя 7 и термоЭДС входной цепи, с учетом выражения (4) n= — (t — t ).

Т

2 2 1 где Т ÄÄ =(t -t ) -Т/M — информативный интервал времени, формируемый узлом 12 синхронизации.

В момент времени t узел 12 синхронизации замыкает ключ 4, а первым переключателем 8 подключает к выходу интегратора 13 напряжение, падающее на опорном резисторе 6, что ведет к уменьшению накопленного интегратором

13 напряжения по линейному закону.

После достижения выходным напряжением интегратора 13 нулевого знаФ чения (в момент времени t ) блок 5 сравнения формирует импульс, приводящий к размыканию ключа 4. При этом напряжение на опорном резисторе 6, а следовательно, и на входе интегратора 13 становится нулевым, благодаря чему выходное напряжение последнего не изменяется. Изменение выходного напряжения интегратора 13 на интервале tg — t5 соответствует выражению (7)

I,R<о К-(2К,/ж+2К/К) Iо аь х I R„

Ryo о / Т/2

Эых Rî

Из соотношения (9) при oC = 2 нетрудно получить функцию преобразования предлагаемого устройства

Т/2 (10)

25 вых

О

Для определения знака измеряемой температуры достаточно установить относительное расположение интервала

Т,„: если Твц„ располагается до середины второго фиксированного времени Т,температура отрицательна, за серединой — положительна (фиг. 2, диаграммы 17 и 18).

В предлагаемом устройстве в каЗ5 честве узла 12 синхронизации может быть использована любая логическая схема, позволяющая реализовать описанный алгоритм работы данного устройства.

Как частный случай выполнения (фиг. 3) функциональная схема узла

12 синхронизации содержит генератор

19 импульсов, двоичный счетчик 20, инвертор 21, первый 22, второй 23

45 и третий 24 элементы И, первый 25, второй 26 и третий 27 триггеры, первый 28 и второй 29 одновибраторы, первый 30 и второй 31 элементы ИЛИ.

Работа узла 12 синхронизации поясняется временными диаграммами (фиг.4) где А — сигнал на первом выходе двоичного счетчика 20, Б — сигнал на втором выходе двоичного счетчика 20,  — сигнал на третьем выходе двоичного счетчика 20, управляющий работой второго переключателя 11, Г— сигнал, поступающий с выхода блока

5 сравнения на вход установки перво1229601

1О

20 го триггера 25 в нулевое состояние, Д вЂ” выходной сигнал первого элемен та ИЛИ 30, управляющий работой ключа 4, Š— информативный интервал времени Т ц„, формируемый вторым триггером 26.

Цикл работы узла 12 синхронизации начинается с момента установки на третьем выходе двоичного счетчика 20 уровня логической единицы, после чего на выходную клемму 32 проходит сигнал с первого выхода двоичного счетчика 20. Затем на третьем выходе последнего устанавливается уровень логического нуля. Этот перепад уровня формирует на выходе первого триггера 25 логическую единицу, которая проходит на выход первого элемента

ИЛИ 30 и на выходную клемму 33. В это же время включается блокировка первого элемента И, на выходе которого сохраняется уровень логического нуля до начала следующего цикла работы.

Информативный интервал времени на четвертой выходной клемме при отрицательной температуре формируется перепадом в нулевой уровень сигнала, поступающего на входную клемму 34.

При этом на выходной клемме 35 и на входе второго одновибратора 29 устанавливается нулевой уровень, второй одновибратор 29 формирует импульс, устанавливающий второй триггер 26 в единичное состояние. Окончание информативного интервала времени происходит за счет "нулевого" перепада на втором выходе двоичного счетчика 20, благодаря которому первый одновибратор формирует импульс, устанавливающий второй триггер 26 в нулевое состояние. При положительной температуре первый 28 и второй 29 одновибраторы меняются ролями: первый одновибратор 28 устанавливает второй триггер 26 в единичное состояние, второй одновибратор 29 — в нулевое. На выходной клемме 32 узел 12 с .инхронизации формирует сигнал знака температуры, причем единичный уровень соответствует отрицательной температуре, нулевой — положительной.

В момент установки на третьем выходе двоичного счетчика 20 единичного уровня цикл работы узла 12 синхронизации и устройства в целом повторяется.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивпения, усилитель, последовательно включенные первый переключатель, интегратор, блок сравнения, узел синхронизации, первый выход которого соединен с управляемым входом первого переключателя, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него введены опорный резистор со средней точкой, источник опорного тока, второй переключатель, ключ, дифференциальный усилитель, первый и второй резисторы, к точке соединения которых подключены инвертирующий вход усилителя, а его выход подключен к свободному выводу второго резистора и первому входу первого переключателя, второй вход которого подключен к точке соединения первого вывода термометра сопротивления с первым входом дифференциального усилителя и первым выводом опорного резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной, а средний — с вторым входом второго переключателя, причем его выход подключен к неин-вертирующему входу усилителя, а первый вход — к свободному выводу первого резистора и выходу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с вторым выводом термометра сопротивления и подключен к источнику опорного тока через ключ, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго переключателя и поцключен к второму выходу узла синхронизации.

2.:Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел синхронизации содержит генератор импульса;а,,цвоичный счетчик, инвертор, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий триггеры, первый и второй одновибраторы, первый и второй элементы ИПИ, причем выход генератора импульсов подключен к счетному входу двоичного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй выход подключен к входу пер:вого одновибратора, к первому входу третьего элемента И и через инвертор к первому входу второго элемента И, выход которого подключен входу усalt (I Aq + e)s (Ig4 e)A

eN

17 тановки в единичное состояние третьего триггера, синхровход которого соединен с выходом третьего элемента И, информационный вход подключен к шине логического нуля, инверсный выход — к третьей выходной клемме, входная клемма соединена с входом установки в Нулевое состояние первого триггера, информационный вход которого подключен к шине логической единнцы, прямой выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ,первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход — с первой выходной клеммой и через второй

229601 8 одновибратор с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого одновибратора, а выход подключен к синхро.входу второго триггера, инверсный выход которого соединен с собственным информационным входом, а прямой выход подключен к четвертой выходной клемме и к вторым входам второго и

10 третьего элементов И, третий выход двоичного счетчика соединен с вторым входом первого элемента И, с синхровходом первого триггера, с входом установки в нулевое состояние второго триггера и с второй выходной клеммой, !

229601

Составитель K.Òóíèñ

Редактор В.Петраш Техред Н.Боикало Корректор E.Pîøêî

Заказ 2444/4 1 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Пр ектная, 4