Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 609066

Сею Соввтскик

Секиалистическик республик

4 (51) М. Кл.2 G 01К 7/16

4$ l-.- (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.02.76 (21) 2322636/18-10 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 18.05.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 536.531 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Г. Ковальчук, Е. С. Полищук, И. Д. Пытель и Л. М. Тищенко

Львовский ордена Ленина политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для точных измерений температуры с представлением результатов в цифровой форме.

Известны устройства для измерения температуры с коррекцией нелинейности градуировочной характеристики термопреобразователя (1). Недостатками таких устройств являются невысокие точность и помехоустойчивость, что затрудняет их эксплуатацию.

Известны также цифровые вольтметры (2), работающие по принципу двухтактного интегрирования, которое в сочетании с термопреобразователем, подключенным к входу, можно использовать для измерения температуры.

Они содержат усилитель, переключатель тактов, интегратор, нуль-орган, генератор счетных импульсов, ключ, счетчик импульсов, блок цифрового отсчета и источник опорного напряжения, Повышение точности измерения при наличии помех с частотой питающей сети достигается тем, что интегрирование входного сигнала осуществляется за время, равное периоду напряжения питающей сети, и тем, что частота счетных импульсов поддерживается кратной частоте питающего напряжения. Однако использование этого вольтметра в паре с термопреобразователем, имеющим нелинейную градуировочную характеристику, приводит к большим погрешностям измерения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения температуры (3), работающее по принципу двухтактного интегрирования с коррекцией нелинейности термо5 преобразователя и содержащее соединенные последовательно термопреобразователь, усилитель, переключатель тактов, интегратор, нуль-орган и ключ, соединяющий генератор счетных импульсов со счетчиком импульсов, 10 соединенным с переключателем тактов, два источника опорного напряжения и генератор линейно изменяющегося напряжения, подключенные к переключателю тактов, и блок цифро. вого отсчета, подключенный к счетчику им15 пульсов. Недостатком устройства является низкая помехозащищенность. Воздействие помех с частотой пигающего напряжение приводит к снижению точности измерения. Использование генератора счетных импульсов с частотой следования импульсов, кратной частоте питающего напряжения, улучшает помехозащищенность устройства, однако не ведет к значительному повышению точности измерения.

25 Целью изобретения является повышение точности измерения температуры. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены преобразователь «частота — напряжение» и схема управления крутизной генерато30 ра линейно изменяющегося напряжения, при609066 чем выход генератора счетных импульсов через преобразователь «частота †напряжен» соединен со входом схемы управления крутизной генератора линейно изменяющегося напряжения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Оно содержит термопреобразователь 1, усилитель 2, переключатель тактов 3, интегратор

4 с резисторами 5, 6, 7, 8 и конденсатором 9, нуль-орган 10, ключ 11, генератор 12 счетных импульсов, счетчик 13 импульсов, блок 14 цифрового отсчета, источники 15 и 16 опорного напряжения, генератор 17 линейно изменяющегося напряжения, преобразователь 18 «частота — напряжение» и схему 19 управления крутизной генератора линейно-изменяющегося напряжения. Генератор 12 имеет автоподстройку, поддерживающую частоту счетных импульсов кратной частоте питаюшей сети.

В первом такте на вход интегратора 4 подается опорное напряжение U o от источника

15 и усиленное выходное напряжение U„òåðмопреобразователя 1, которое может быть описано полиномом второй степени:

Иl„= le (а + b0 + с 8 ), (1) где k — коэффициент усиления усилителя 2; а, b и с — постоянные; Π— измеряемая температура. Для подавления помехи частоты питающей сети входное напряжение интегрируется в течение времени Т„, равному периоду напряжения питающей сети. Конденсатор 9 интегратора 4 заряжается до напряжения

У = (+ > + 0) Т„+ UoT" (2)

R,C " И2С где С вЂ” величина емкости конденсатора 9;

R> и Rz — величина сопротивлений резисторов 5 и 6. Во втором такте к входу интегратора подключены источник 16 опорного напряжения и генератор линейно изменяющегося напряжения 17, выходное напряжение которого определяется выражением /г — з (3) где s — крутизна нарастания напряжения;

t — время.

Под воздействием приложенного напряжения конденсатор интегратора полностью разряжается. Выходное напряжение интегратора во втором такте, длительность которого Т пропорциональна измеряемой температуре, изменяется на величину Uq, равную величине

U(.

sT у о х + х (4)

R C 2R4C где Rz и R4 — величины сопротивлений резисторов 7 и 8.

Поскольку T„=m//О, TÄ=n/fо, где fo — частота генератора счетных импульсов; т=

= const — количество импульсов за время

Т„, n — количество импульсов за время Т„, (7) равенство U> = — Uz может быть представлено в виде:

k(a+ 06 -+- c9 ).т о Uo,n sn

+ — — — — (5

5 Rg Rs 1 з 2R4f()

Отсюда следует, что для получения цифрового отсчета в единицах температуры (пО) величины Rn R>, R3, R4, U 0 u Up выбирают такими, чтобы выполнялись соотношения

1 (6)

1 1 1 2

U0

1 9 (8)

Поскольку частота следования счетных импульсов кратна частоте питающего напряже20 ния, изменяющейся в процессе измерения, выполнение соотношения (7) возможно, если отношение s/fo поддерживается постоянным. Для этого сигнал с выхода генератора счетных импульсов подается на преобразователь «часто25 та — напряжение», который управляет крутизной генератора 17, поддерживая величину

s/fo постоянной в процессе измерения.

Цифровой отсчет температуры осуществляется следующим образом. С началом второго такта ключ 11 подключает генератор 12 счетных импульсов к счетчику 13 импульсов.

В момент равенства выходного напряжения интегратора нулю срабатывает нуль-орган

10 и закрывает ключ 11. Доступ счетных импульсов к счетчику прекращается. Количество счетных импульсов, подсчитанное за время, пропорциональное измеряемой температуре, блоком цифрового отсчета, преобразуется в цифровую форму.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее соединенные последовательно термопреобразователь, усилитель, переключатель

45 тактов, интегратор, нуль-орган и ключ, соединяющий генератор счетных импульсов со счетчиком импульсов, соединенным с переключателем тактов, два источника опорного напряжения и генератор линейно изменяющегося напряжения, подключенные к переключателю тактов, блок цифрового отсчета, подключенный к счетчику импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены преобразователь

55 «частота — напряжение» и схема управления крутизной генератора линейно изменяющегося напряжения, причем выход генератора счетных импульсов через преобразователь

«частота — напряжение» соединен со входом схемы управления крутизной генератора линейно изменяющегося напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 502237, 55 кл. G 01К 7/16, 1974.

609066

Составитель В. Куликов

Техред А. Камышникова

Корректоры: E. Хмелева и Л. Брахнина

Редактор Н. Громов

Заказ 1370/10 Изд. № 456 Тираж 841 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

2. Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. «Киев, «Вища школа», 1973, с. 432 — 433.

3. Семенов В. Ф. Цифровой термоме1р с линейной шкалой. М., Труды МЭИ, 1975, с. 130.