Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к термометрии . Целью изобретения является повьппение точности измерения путем увеличения линейности преобразования температуры в выходной сигнал и и повышения устойчивости работы. Изменение температуры среды вызьгоает . изменение напряжения на термочувствительном элементе 1. На выходе усилителя сигнала рассогласования 2, являющемся выходом устройства, появляется напряжение, воздействующее на конденсатор 3 и через резистор 4 - на операционный усилитель 5, преобразующий выходной сигнал устройства в мощность транзистора-нагревателя 6, который имеет конструктивную тепловую связь 7 с термочувствительным элементом 1. Ток в термочувствительный злемент 1 задается резистором 8. Делитель напряжения 9 на резисторах 10, 11 задает верхнее значение измеряемого температурного диапазона. Наличие тепловой обратной связи 7 обеспечивает линейность преобразования .. Конденсатор 3 ограничивает фазочастотную характеристику устройства , предотвращая самовозбуждение. 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1435958 А1 (51)4 G Ol К 7 16 (В с>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4015089/24-10 (22) 30,01.86 (46) 07.)1.88.Áþë. 9 41 (72) В.В.Соколенко (53) 536.531 (088.8) (56) Патент США )) 3882728, кл. 73/362, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 972261, кл. G О) К 7/16, )982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к термометрии. Целью изобретения является повышение точности измерения путем увеличения линейности преобразования температуры в выходной сигнал и и повышения устойчивости работы. Изменение температуры среды вызывает . изменение напряжения на термочувствительном элементе 1. На выходе усилителя сигнала рассогласования 2, являющемся выходом устройства, появляется напряжение, воздействующее на конденсатор 3 и через резистор 4— на операционный усилитель 5, преобразующий выходной сигнал устройства в мощность транзистора-нагревателя 6, который имеет конструктивную тепловую связь 7 с термочувствительным элементом 1. Ток в термочувствительный элемент 1 задается резистором 8.

Делитель напряжения 9 на резисторах

10, ll задает верхнее значение измеряемого температурного диапазона.

Наличие тепловой обратной связи 7 обеспечивает линейность преобразования . Конденсатор 3 ограничивает фазочастотную характеристику устройства, предотвращая самовозбуждение..

1 ил.

1435958

Изобретение относится к измеритель, ной технике, в частности к термометрии, и может быть использовано в системах контроля и управления техно5 логическими процессами, при построении электротепловых устройств автоматики, в медицине и т.п.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры и устойчивости работы, 1I

На чертеже изображено устройство для измерения температуры.

Устройство для измерения температуры состоит из термочувствитель« ного элемента 1 на транзисторе, усилителя 2 сигнала рассогласования, конденсатора 3, токозадающего резистора 4, операционного усилителя

5, транзистора-нагревателя 6, тепло- 20

I вой связи 7 между термочувствитель-. ным элементом и нагревателем, резистора 8 и делителя 9 напряжения на резис-.. торах 10 и 11.

Устройство работает следующим об- 25 разом.

На инвертирующем входе операционного усилителя 2 делителем 9 устанавливается опорное напряжение, определяющее верхнее значение измеряемого тем- 30 пературного диапазона, при этом мощность, рассеиваемая нагревателем 6 д минимальна. Уменьшение температуры измеряемой среды вызывает повышение падения напряжения на транзисторе со скоростью 2 мВ/град, что приводит к увеличению напряжения рассогласования на входе усилителя 2. Это напряжение усиливается и прикладывается через резистор 4 к,инвертирующему входу операционного усилителя 5 и вызывает увеличение мощности, рассеиваемой в нагревателе 6. Повышение температуры среды вызывает соответственно уменьшение мощности в нагревателе 6, 45 так, что суммарная температура, обусловленная температурой измеряемой среды и температурой нагревателя, остается постоянной. Таким образом, в процессе работы устройства температура термочувствительного элемента остается неизменной за счет замкнутой системы авторет улирования. Учитывая, что выходное напряжение устройства . снимается с выхода усилителя 2 рас— согласования, а операционный усилитель 5 охвачен глубокой отрицательной обратной связью через эмиттерный переход транзис.тора-нагревателя 6, определяют мощность Р, рассеиваемую нагревателем: U essex Uae

P=I E+I U= — - — (F+ — -)> се 8е Ве R4 где Igf U g p, Ig< соответственно ток, протекающий через транзистор 1, напряжение база-эмиттер, коэффициент усиления, ток базы; R4 â€,сопротивление резистора 4.

Так как входы операционного уси— лителя можно считать эквипотенциальными, ток через транзистор, как зто следует из схемы, определяется только лишь значением резистора 4 при заданном напряжении 118ы„. Из (1) следует, что мощность Р, рассеиваемая нагревателем 6, связана линейной зависимостью с выходным параметром

Ug,ill устройства. Выходной сигнал устройства связан с измеряемой температурой Т линейной зависимостью

R4 (К+11„/p) W (2) ПВЕ O ПВE

d = — — — — — —— (3) (Е + U /р)р2 где / U gp. соответственно TIpoH3

l водные по температуре от р и U>, транзистора 6.

Подстановка реальных значений в (3) показывает, что погрешнос ь не превышает значение (1-5).10, что в практических случаях можно не учитывать. Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется линейное преобразование температуры в выходной сигнал.

Так как устройство для измерения температуры представляет собой замкнутую систему авторегулирования, где М вЂ” коэффициент передачи тепловой обратной связи.

Поскольку термочувствительный элемент благодаря замкнутой системе авторегулирования имеет постоянную температуру, второе слагаемое знаменателя не вносит погрешности в линейность преобразования, так как его можно практически считать членом, не зависящим от изменения температуры.

Максимальная погрешность при допущении, что член Б / p изменяется в процессе работы устройства, составляет

1435958

Формула изобретения

Составитель А.Щедрин

Редактор Н.Тупица Техред.И.Дидык

Корректор В.Гирняк

Заказ 5635/40 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 цепь обратной связи которой содер.жит комплексное сопротивление, обра" зованное тепловой связью, то для повышения устойчивости работы в преДло- . женном устройстве ограничивается фа5 зочастотная характеристика. Это достигается введением конденсатора 3, в результате чего не выполняется одно иэ условий возникновения автоколеба- 1О ний — условие баланса фаз, Устройство для измерения температуры содержащее термочувствительный элемент, соединенный через резистор с шиной источника питания и с неинвертирующим входом усилителя сигнала рассогласования, инвертирующий вход которого соединен с выходом резистивного делителя, включенного между шинами источнчка питания, и транзисторнагреватель, имеющий тепловую связь с термочувствительным элементом, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры и устойчивости работы, в него введены операционный усилитель, резистор и конденсатор, при этом инвертирующий вход операционного уси-: .лителя соединен с эмиттером транзистора-нагревателя и через резистор— с выходом усилителя сигнала рассогласования, причем база транзисторанагревателя соединена с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а конденсатор включен между выходом усилителя сигнала рассогласования и общей шиной.