Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области измерения температур.

Известны устройства для измерения температуры с термопарами, присоединенными к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса и следящим электродвигателем (М.В. Кулаков. Технологические измерения и приборы. - М.: Машиностроение, 1974, 464 с.).

Недостатком этих устройств является отсутствие компенсации погрешности от нелинейности характеристик термопар во всем диапазоне температур и низкое быстродействие.

Известно также устройство для измерения температуры - наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащее две встречно включенные термопары, одна из которых снабжена дополнительным делителем напряжения, обе термопары присоединены к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса и следящим электродвигателем, а также источник стабилизированного напряжения, включенный в цепь делителя напряжения встречно термопаре (Авт.свид. СССР №498512, G01K 7/02, Бюл. №1 от 05.01.76).

Недостатком этого устройства является также низкое быстродействие работы из-за инерционности электродвигателя.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения температуры, содержащее две встречно включенные измерительную и дополнительную термопары, при этом дополнительная термопара снабжена последовательно включенными источником стабилизированного напряжения и делителем напряжения, образованным сопротивлением и реохордом, обе термопары присоединены к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с реохордом делителя напряжения и измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы, дополнительно содержит последовательно соединенные делитель частоты, двоичный умножитель частоты и реверсивный счетчик импульсов, а также генератор управляемой частоты, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, а вход - с выходом усилителя разбаланса, четыре цифровых управляемых сопротивления (ЦУС), причем первое и второе ЦУС включены последовательно в цепь делителя напряжения второй термопары, а третье и четвертое ЦУС - последовательно с измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы, при этом кодовые входы первого и третьего ЦУС, а также второго и четвертого ЦУС объединены и соединены соответственно с прямыми и инверсными выходами реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого связан с частотно-импульсным выходом устройства и двоичным умножителем частоты, на первую группу входов которого поступает сигнал с делителя частоты, а вторая группа входов двоичного умножителя частоты подключена к прямым выходам реверсивного счетчика и к кодовому выходу устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительную термопару 1, дополнительную термопару 2, постоянный резистор 3, реохорд 4, источник стабилизированного напряжения 5, цифровые управляемые сопротивления (ЦУС) 6, 7, 8 и 9, мостовую потенциометрическую схему 10, усилитель разбаланса 11, генератор управляемой частоты (ГУЧ) 12, реверсивный счетчик импульсов (PC) 13, двоичный умножитель частоты 14, делитель частоты 15.

Назначение цифровых управляемых сопротивлений 6, 7, 8 и 9, генератора управляемой частоты 12, реверсивного счетчика импульсов 13, двоичного умножителя частоты 14 и делителя частоты 15 понятны из их названий.

К измерительной термопаре 1 встречно подключена дополнительная термопара 2 с делителем напряжения, образованным сопротивлением 3, реохордом 4 и ЦУС 6 и 7. Между дополнительной термопарой 2 и сопротивлением 3 включен источник стабилизированного напряжения 5 встречно термопаре 2. В измерительную диагональ мостовой потенциометрической схемы 10 последовательно с измерительным реохордом включены ЦУС 8 и 9. Измерительный реохорд схемы 10 и реохорд 4 подключены к усилителю разбаланса 11, выход которого через последовательно соединенный ГУЧ 12 соединен с суммирующим входом PC 13, вычитающий вход которого связан через последовательно соединенные двоичный умножитель частоты 14 и делитель частоты 15 с опорной частотой F₀, при этом прямые выходы PC 13 подключены к входам ЦУС 9 и 6 и ко второй группе входов двоичного умножителя частоты 14, а инверсные выходы PC 13 связаны с входами ЦУС 7 и 8. Выходы делителя частоты 15 соединены с первой группой входов двоичного умножителя частоты 14.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом.

Усилитель разбаланса 11 сравнивает напряжение измерительного реохорда 4 с разностью термо-э.д.с. измерительной термопары 1 и части термо-э.д.с. дополнительной термопары 2. Усиленное напряжение разбаланса подается на ГУЧ 12, подключенный к суммирующему входу PC 13. PC 13 двоичным кодом со своих прямых выходов управляет частотой двоичного умножителя 14, на первую группу входов которого поступают импульсы от делителя частоты 15. PC 13 также двоичным кодом со своих прямых выходов изменяет сопротивление ЦУС 6 и 9 в одном направлении, а обратным двоичным кодом с инверсных выходов - ЦУС 7 и 8 в обратном направлении. В результате сумма сопротивлений ЦУС 8 и 9, а также ЦУС 6 и 7 остается постоянной, но потенциалы ползунков реохорда 4 и измерительной диагонали мостовой потенциометрической схемы 10 изменяются.

Таким образом, частота следования импульсов на выходе двоичного умножителя частоты 14 прямо пропорциональна прямому коду PC 13, что позволяет получать выходной сигнал устройства для измерения температуры в цифровом виде N_вых (прямой код со счетчика 13) или в частотно-импульсной форме F_вых.

Выходной код устройства имеет разрядность n, такой же разрядности должны быть выходы PC, входы умножителя частоты, выходы делителя частоты, кодовые входы цифровых управляемых сопротивлений. Разрядность n определяет точность измерения температуры.

Следящая система автоматического регулирования с высокими точностью и быстродействием обеспечивает измерение температуры, при этом значительно увеличивается надежность работы устройства по сравнению с прототипом в связи с исключением электромеханических преобразователей в устройстве (реверсивного электродвигателя, реохордов с перемещающимися трущимися ползунками и их приводов).

Устройство для измерения температуры, содержащее две встречно включенные измерительную и дополнительную термопары, при этом дополнительная термопара снабжена последовательно включенными источником стабилизированного напряжения и делителем напряжения, образованным сопротивлением и реохордом, обе термопары присоединены к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с реохордом делителя напряжения и измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные делитель частоты, двоичный умножитель частоты и реверсивный счетчик импульсов, а также генератор управляемой частоты, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, а вход - с выходом усилителя разбаланса, четыре цифровых управляемых сопротивления (ЦУС), причем первое и второе ЦУС включены последовательно в цепь делителя напряжения второй термопары, а третье и четвертое ЦУС - последовательно с измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы, при этом кодовые входы первого и третьего ЦУС, а также второго и четвертого ЦУС объединены и соединены соответственно с прямыми и инверсными выходами реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого связан с частотно-импульсным выходом устройства и двоичным умножителем частоты, на первую группу входов которого поступает сигнал с делителя частоты, а вторая группа входов двоичного умножителя частоты подключена к прямым выходам реверсивного счетчика и к кодовому выходу устройства.