Устройство для измерения разности температур

Устройство для измерения разности температур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области термометрии и позволяет повысить точность измерения разности температур при одновременном расширении функциональных возможностей. Источник 3 постоянного тока поддерживает постоянный ток через термопреобразователи сопротивления (ТС) 1 и 2. Генератор 6 тактовой частоты управляет ключами 4 и 5. В первом такте конденсаторы заряжаются до разности потенциалов , равной падению напряжений на ТС 1 и 2. Во втором такте конденсаторы соединяются согласно и на вход усилителя 10 подается напряжение, равное сумме падений напряжений на ТС 1 и 2. Выходной сигнал усилителя-сумматора 8 пропорционален истинной разности температур 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 К 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803390/10 (22) 19,12.89 (46) 07.06.92. Бюл, М 21 (71) Латвийский государственный университет им. П. Стучки (72) B.Ý. Циркунов, С.И. Семенов, Г.И. Васильев и P.Ô. Ромм (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 779824, кл. G 01 К 7/16, 1980, Авторское свидетельство СССР

hh 968633, кл. G 01 К 7/16, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР (57) Изобретение относится к области термометрии и позволяет повысить точность измерения разности температур при одновременном расширении функциональных возможностей. Источник 3 постоянного тока поддерживает постоянный ток через термопреобразователи сопротивления (ТС) 1 и 2, Генератор 6 тактовой частоты управляет ключами 4 и 5. В первом такте конденсаторы заряжаются до разности потенциалов, равной падению напряжений на ТС 1 и 2. Во втором такте конденсаторы соединяются согласно и на вход усилителя

10 подается напряжение, равное сумме падений напряжений на ТС 1 и 2. Выходной сигнал усилителя-сумматора 8 пропорционален истинной разности температур. 2 ил.

1739211

Изобретение относится к температурным измерениям и предназначено для точного измерения разности температур и одной абсолютной температуры, используемых для управления процессами.

Известно устройство для измерения разности температур, содержащее два термопреобразователя сопротивления (ТС), потенциальные выходы которых подключены к входам блока преобразования, включающего в себя запоминающие конденсаторы и управляемые ключи, причем вход одного ключа соединен с общей схемой, а вход второго ключа подключен к средней точке соединения масштабного резистора и резистора обратной связи, Недостатком устройства является наличие значительной погрешнеости измерения разности температур в широком диапазоне температур за счет неидентичности начальных (при 0 С) сопротивлений термопреобразователей, Наиболее близким r.о технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения разности температур, содержащее источник постоянного напряжения, к выходу которого подключены последовательно компенсационный резистор и два ТС, первый переменный резистор, шкала которого отградуирована в отклонениях обоих ТС, шесть блоков преобразования и второй переменный резистор, резистор обратной связи, первый усилитель переменного тока, первый фазочувствительный усилитель, управляющий двигателем, соединенным с движком реохорда, второй фазочувствительный усилитель и генератор тактовых импульсов.

Однако данное устройство имеет недостаточно высокую точность измерения разности температур из-за сложности точной компенсации по входу, так как величина сигнала, обусловленная неидентичность характеристик ТС, сопоставима с величиной импульсных помех, вызванных дополнительными блоками преобразования (БП).

Данное устройство не дает возможность измерить абсолютное значение температур, которое часто необходимо знать для управления технологическим процессом, Цель изобретения — повышение точно; сти измерения при одновременном расширении функциональных возможностей за счет измерения абсолютного значения одной температуры.

Для достижения этой цели в устройство для измерения разности температур, содержащее источник постоянного тока, к выходу которого подключены два последовательно соединенных ТС, генератор тактовой часто5

55 ты, подключенный первым и вторым выходами к соответствующим управляющим входам первого и второго БП, к первым выходам которых подключен первый ТС, а второй ТС подключен к второму входу второго БП, первый усилитель, второй усилитель, подключенный входом к выходу второго блока преобразования, а выходом соединенный с резистором, потенциометр, подключенный выводами к источнику питания, и первый блок индикации, введены усил ител ь-вычитател ь, сумматор-в ычитател ь, первый и второй усилители-сумматоры и второй блок индикации, при этом второй ТС подключен к второму входу первого БП, выходом подключенного к входу первого усилителя, соединенного с первым входом первого усилителя-сумматора, подключенного к первому блоку индикации, выход второго усилителя подключен к первым входам усилителя-вычитателя, сумматора-вычитателя и второго усилителя-сумматора, соединенного с вторым блоком индикации, а вторым входом подключенного к выходу первого усилителя, усилитель-вычитател ь вторым входом соединен с движком потенциометра, а выходом — с вторым входом сумматора-вычитателя, подключенного выходом к второму входу. первого усилителясумматора.

В предлагаемом устройстве компенсация сигнала, обусловленного неидентичностью параметров (начальных сопротивлений и термического коэффициента сопротивления) ТС, проводится по усиленному выходному сигналу, что позволяет отказаться от дополнительных БП, и при одновременном упрощении устройства обеспечивается повышение точности измерений, поскольку уменьшаются импульсные помехи, вызванные большим числом БП.

Расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного измерения абсолютного значения одной из температур позволяет просто реализовывать алгоритм управления для сложных технологических процессов.

На фиг,1 представлена блок-схема устройства для измерения разности температур; на фиг,2 — принципиальная схема элемента коммутации БП.

Устройство для измерения разности температур (фиг.1) содержит два последовательно соединенных ТС 1 и 2, подключенных к источнику 3 постоянного тока, и два БП 4 и 5, управляющие входы которых подключены к выходам генератора 6 тактовой частоты, Первый ТС 1 подключен к первому, а второй ТС 2 к второму входу первого БП 4, выходы которого подключены к входам пер1739211

40

55 вого усилителя 7, выполненного в виде усилителя с коррекцией нуля. Выход первого усилителя 7 подключен к входу первого усилителя-сумматора 8 и к входу второго усилителя-сумматора 9.

Первый ТС 1 подключен к первому, а второй ТС 2 к второму входу второго БП 5, выходы которого подключены к входам второго усилителя 10, также выполненного в виде усилителя с коррекцией нуля. Выход второго усилителя 10 подключен к заземленному резистору 11 (выполняющему роль резистора нагрузки или обратной связи), который подключен к первому входу сумматора-вычитателя 12, выполненного с мостовыми схемами на входе, к входу второго усилителя-сумматора 9 и к первому входу усилителя-вычитателя 13, к второму входу которого подключен движок потенциометра

14, подключенного выводами к источнику питания (не указан). Выход усилителя-вычитателя 12 подключен к входу первого усилителя-сумматора 8. К выходам первого и второго усилителей-сумматоров 8 и 9 подключены соответственно первый и второй блоки 15 и 16 индикации, выполненные в виде блоков преобразования напряжения в унифицированный выходной сигнал..

Первый и второй БП 4 и 5 состоят из двух элементов коммутации, принципиальная схема которых представлена на фиг.2, Элемент коммутации представляет собой конденсатор, выводы которого подключены к двум парам (а и Ь) ключей, управляемых генератором 6 тактовой частоты таким образом, что в такте а замкнуты ключи а и разомкнуты ключи b, а в такте b наоборот.

Выводы а условно названы входом, а выводы Ь вЂ” выходом БП 4 и 5. В первом БП 4 соединен вывод Ьг первого элемента коммутации с выводом b> второго элемента коммутации (соединение показано на фиг,1), а во втором БП 5 соединен вывод bz первого элемента коммутации с выводом Ь1 второго элемента коммутации (также показано на фиг,1).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы один раз для конкретной пары ТС 1 и 2 проводят регулирование. ТС 1 и 2 помещают в среду с температурой 0 С и регулировкой положения движка потенциометра 14 устанавливают выходное напряжение усилителя-вычитателя 13 равное нулю.

ТС 1 и 2 размещают в контролируемую среду. Источник 3 постоянного тока поддерживает постоянный ток через ТС 1 и 2. Генератор 6 таактовой частоты управляет ключами БП 4 и 5. B такте а замыкаются

30 ключи а, и конденсаторы первого и второго

БП 4 и 5 заряжаются до разности потенциалов, равной падению напряжений на ТС 1 и 2, В это время происходит также коррекция нуля усилителей 7 и 10.

В такте Ь конденсаторы первого БП 4 соединяются встречно и на вход первого усилителя 7 поступает разность напряжений на ТС 1 и 2. Усиленный разностный сигнал с выхода первого усилителя поступает на входы первого и второго усилителейсумматоров 8 и 9.

Конденсаторы второго БП 5 соединяются согласно и на вход второго усилителя 10 подается напряжение, равное сумме падений напряжений на ТС 1 и 2, При этом падение напряжения на резисторе 11 пропорционально температуре, средней междутемпературами, измеренными TC 1. и

2, Напряжение с резистора 11 подается на вход усилителя-вычитателя 13, на второй вход которого от движка потенциометра 14 поступает напряжение смещения, равное падению напряжения на резисторе 11 при

0ОС

Напряжение с резистора 11 одновременно поступает на первый вход сумматора-вычитателя 12 и на вход второго усилителя-сумматора 9, а сигнал с выхода усилителя-вычитателя 13 подается на второй вход сумматора-вычитателя 12, Мостовые схемы сумматора-вычитателя 12 формируют напряжения, равные величинам напряжений за счет неидентичности начальных сопротивлений по входному сигналу с выхода усилителя-вычитателя 13.

Величина напряжения на выходе сумматора-вычитателя 12 равна напряжению поправки на неидентичность ТС 1 и 2, Этот сигнал поступает на вход первого усилителя-сумматора 8, выходной сигнал которого пропорционален истинной разности температур ЛТ за счет коррекции сигнала на величину поправки, зависящей от неидентичности ТС 1 и 2.

Сигнал на выходе второго усилителясумматора 9 пропорционален температуре

Т, измеренной ТС 1. Сигналы с выходов первого и второго усилителей-сумматоров 8 и 9 поступают соответственно на первый и второй блоки 15 и 16 индикации, преобразующие напряжение в унифицированный выходной сигнал. Выходной сигнал первого блока 15 индикации соответствует разности температур ЛТ, а выходной сигнал второго блока 16 индикации — температуре Т, 1739211

Предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более высокую точность, так как способ коррекции, реализуемый в предлагаемом устройстве, позволяет учесть индивидуальные параметры ТС и исключить остаточную (систематическую) погрешность при индивидуальной градуировке, таким образом, исключается погрешность измерения, обусловленная неидентичными ТС и реальная погрешность определяется схемным решением блоков устройства.

Составитель Н,Соловьва

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор Е.Папп

Заказ 1996 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для измерения разности температур, содержащее источник постоянного тока, к выходу которого подключены два последовательно соединенных термопреобразователя сопротивления, генератор тактовой частоты, подключенный первым и вторым выходами к соответствующим управляющим входам первого и второго блоков преобразования, к первым входам которых подключен первый термопреобразователь сопротивления, а второй термопреобразователь сопротивления подключен к второму входу первого блока преобразования, первый усилитель, второй усилитель, подключенный входом к выходу второго блока преобразования, а выходом соединенный с резистором, потенциометр, подключенный выводами к источнику питания, и первый блок индикации, отл и ча ю щеес я

5 тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном расширении функциональных возможностей за счет измерения абсолютного значения одной температуры, в него введены усилитель-вычитатель, сумматор10 вычитатель, первый и второй усилители-сумматоры и второй блок индикации, при этом второй термопреобразователь сопротивления подключен к второму входу первого блока преобразования, выходом подключен-.

15 ного к входу первого усилителя, соединенного с первым входом первого усилителя-сумматора, подключенного к первому блоку индикации, выход второго усилителя подключен к первым входам усилителя20 вычитателя, сумматора-вычитателя и второго усилителя-сумматора, соединенного с вторым блоком индикации, а вторым входом подключенного к выходу первого усилителя, усилитель-вычитатель вторым входом сое25 динен с движком потенциометра, а выходом — с вторым входом сумматора-вычитателя, подключенного выходом к второму входу первого усилителя-сумматора.