SU742724A1 - Устройство дл регистрации температуры - Google Patents
Устройство дл регистрации температуры Download PDFInfo
- Publication number
- SU742724A1 SU742724A1 SU782600274A SU2600274A SU742724A1 SU 742724 A1 SU742724 A1 SU 742724A1 SU 782600274 A SU782600274 A SU 782600274A SU 2600274 A SU2600274 A SU 2600274A SU 742724 A1 SU742724 A1 SU 742724A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- voltage
- output
- amplifier
- temperature
- thermometer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
Изобретение относится к области измерения температуры с помощью термометров сопротивления и может быть использовано для повышения точности регистрации температуры, изменяющейся в широком диапазоне значений. $
Известны устройства для измерения и регистрации температуры [1] и [2].
Однако они не обеспечивают высокой точности из-за наличия в этих схемах усилителей с большим, но нестабильным коэффициентом усиления и неизбежным дрейфом нуля.
Известны также устройства, в которых одновременное питание термометра сопротивления постоянным и переменным токами повышает чувствительность измерительной схемы и облег- )5 чает задачу регистрации результата измерения с помощью регистрирующего милливольтметра постоянного тока [3].
Однако нелинейность преобразования температуры в электрическом напряжении при-больших изменениях температуры снижает точность регистрации.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, со'дер2 жащее измерительную схему с термодатчиком, подключенную к выходу генератора импульсов, усилитель, ключи и источник постоянного тока, трансформатор, источник, опорного напряжения, резисторы, диоды и транзисторы, включенные определенным образом, в котором регулирование длительности импульсов в зависимости от измеряемой температуры улучшает линейность выходной характеристики устройства [4].
Недостаток такого устройства — неустраненное влияние нелинейное™ и нестабильное™ характеристики самого термодатчика на результат измерения.
Цель изобретения - повышение точности регистрации температуры, изменяющейся в широком диапазоне значений.
Цель достагается тем, что в устройство, содержащее термометр сопротавления, включенный в мостовую измерительную схему, ключи, цепи управления которых подключены к мультивибратору, усилитель, баласгаый резистор и регистрирующий милливольтметр, подключенный параллельно термометру сопротивления, введены интегратор, работающий в режиме ана. 742724 ждущий мультивибратор подключеплечу мультивибратора, с которым цепи управления второго и третьего лотовой памяти, вход которого через первый ключ соединен с выходом мостовой схемы, его выход — с инвертирующим входом усили. теля, делитель напряжения, вход которого через второй ключ соединен с выходом мостовой схемы, его выход - с неинвертирующим входом усилителя, генератор пилообразного напряжения и широтно-импульсный модулятор, первый (управляющий) вход которого соединен с выходом усилителя, ко второму входу подключен генератор пилообразного напряжения, выход через третий ключ и баластный резистор соединен с термометром сопротивления, а цепь управления регистрирующего милливольтметра через введенный на к тому соединены ключей.
На чертеже представлена схема устройства для регистрации температуры.
Устройство содержит термометр 1 сопротивления, выпрямительную мостовую схему 2 переменного тока, ключи 3, 4 и 5, интегратор 6, делитель 7 напряжения, усилитель 8, широтноимпульсный модулятор 9, генератор 10 пилообразного напряжения, мультивибратор 11, резистор 12, регистрирующий милливольтметр 13, ждущий мультивибратор 14.
Устройство работает следующим образом.
Термометр 1 сопротивления включен в плечо моста 2 переменного тока с выпрямителем, выходное постоянное напряжение которого через ключи 3 и 4, интегратор 6 и делитель 7 напряжения воздействует на прямой и инверсный входы усилителя 8. Выходное напряжение усилителя преобразуется широтно-импульсным модулятором 9 с генератором 10 в последовательность прямоугольных импульсов постоянной амплитуды и регулируемой длительности. Сопротивление резистора 12 выбирается многим больше сопротивления термометра 1. Поэтому при замкнутом положении ключа 5 через термометр 1 сопротивления протекает импульсный ток, величина которого определяется сопротивлением резистора 12.
Падение напряжения на термометре 1 измеряется милливольтметром 13, цепь регистрации которого включается импульсами от ждущего мультивибратора 14.
Ключ 3 включен в одно плечо мультивибратора, а ключи 4 и 5 - в противоположное. При замкнутом ключе 3 ключи 4 и 5 разомкнуты, и резистор 12 нагрет до температуры контролируемой среды Θ. Выходное напряжение моста 2 пропорционально приращению сопротивления термометра 1:
Ui = SQRo0U, где S — чувствительность мостовой схемы;
а — температурный коэффициент сопротивления термометра;
Ro — сопротивление термометра при 0°С;
U — напряжение питания моста.
Напряжение 1½ поступает через ключ 3 на интегратор 6, работающий в режиме аналоговой памяти, где и запоминается. После переключения мультивибратора 11 замыкается ключ 4, и выходное напряжение моста через делитель 7 напряжения поступает на неинвертирующий вход усилителя 8. К инвертирующему входу этого усилителя приложено запомненное напряжение Ui. Так как выходное напряжение меньше запомненного в К раз, то на выходе усилителя 8 появляется напряжение, которое с помощью Модулятора 9 и генератора 10 преобразуется в длительность прямоугольных импульсов тока.
Под действием импульсного тока термометр 1 дополнительно подогревается, что увеличивает выходное напряжение моста 2. В результате подогрева на прямой вход усилителя воздействует напряжение ц
U2 = SaR0 (Θ + ΔΘ) £ , где ΔΘ — температура перегрева, определяемая воздействием импульсного тока; К — коэффициент деления делителя 7.
При возрастании температуры перегрева ΔΘ возрастает напряжение U2, стремясь к значению Ui. В установившемся режиме, если пренебречь напряжением статизма замкнутой схемы, входные напряжения усилителя уравниваются (Uг = Uj). Из равенства напряжений следует:
θ_ΐ-Αθ = θ
К
Температура перегрева ΔΘ определяется коэффициентом теплоотдачи термометра С, квадратом действующего значения импульсного тока I2 и его нагретым сопротивлением
ΔΘ « — Ro ί 1 + α (θ + ΔΘ) ]. С
Подставляя значение венства напряжения, θ =1 (θ +12 к I с опсуда квадрат импульсного тока р = ___С£К..- I)_____.θ.
Ro (1 + α (Θ + ΔΘ) ]
Действующее значение тока, состоящего из прямоугольных импульсов одной полярности с постоянной амплитудой, длительностью т и периодом повторения Т, определяется выражением -----
I = = Ιοψ/Τ .
перегрева в условие раполучаем;
Ro [1 + α (θ + ΔΘ)) ,
Учитывая постоянство Т, которое задается генератором 10 фиксированной частоты, регули5 руемая длительность импульсов тока устанав-, ливается равной т = ____с£к_- 1>.т.. . ,е_ .
Roll + ft (θ + ΔΘ)1 Ρο
Милливольтметром 13 измеряется падение 5 напряжения, создаваемое средним значением импульсного тока на нагретом термометре. Поскольку среднее значение однополярного импульсного тока определяется выражением 'ср = '» Г/Т’ 10 то соответствующее падение напряжения
С£К—1) иср = 'срМ1 + α(θ + Δθ)) = - ζ- *θ
Установившееся значение падения напряжения и регистрируется милливольтметром после импульса разрешения с задержкой, создаваемой ждущим мультивибратором 14. Время задержки выбирается, исходя из тепловой постоянной времени термометра 1 сопротивления. 20
После переключения мультивибратора 11 повторяется цикл запоминания. В это время ключ 4 разомкнут и среднее значение падения напряжения от импульсного тока равно нулю. При последующем замыкании ключей 4 и 5 после 25 соответствующей задержки в 14 фиксируется ' новое значение напряжения, пропорциональное измеряемой-температуре Θ.
Из выражения для среднего значения напряжения следует, что непостоянство чувствитель- зо ности моста S, напряжения питания моста U, коэффициента усиления усилителя 8, чувстви- . тельности модулятора 9 не влияет на точность измерения.
По сравнению с известным отсутствие в 35 уравнении преобразования температурного коэффициента исключает погрешность,возникающую из-за изменения чувствительности термометра сопротивления, а также погрешность от нелинейности преобразовательной характеристики. ад
Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность регистрации температуры различных сред, изменяющихся в широких пределах. Возможность использования дешевых термометров (медныхцикелевых и др.) 45 с нестабильным температурным коэффициентом вместо термометров сопротивления из драгоценных металлов дает значительный экономический эффект.
Claims (4)
- Изобретение относитс к области измерени температуры с помощью термометров сопротивлени и может быть использовано дл повышени точности регистра1даи температуры, измен ющейс в широком диапазоне значений. Известны устройства дл измерени и регистрации температуры 1 и 2. Однако они не обеспешвагот в тсокой точности из-за наличи в этих схемах усилителей с большим, но нестабильным коэффициентом усилени и неизбежным дрейфом нул . Известны также устройства, в которых одновременное питание термометра сопротивле1ш посто нным и перемегатым токами повышает чувствительность измерительной схемы и облегчает задачу регистрации результата измерени с помощью регистрирующего милливольтметра посто нного тока 3. Однако нелинейность преобразовани температуры Е злектрическом напр жении при-большкх измегсии х температуры снижает точность регистрации. Наиболее близким к предлагаемому по техШ1чес;--ой сущности вл етс устройство, содержащее измерительную схему с термодатчиком, подключенную к выходу генератора импульсов, усилитель, ключи и источник пост о нного тока, трансформатор, источник, опорного напр жени , резисторы, диоды и транзисторы, включенные определенным образом, в котором регулирова ше длительности илшульсов в зависимости от измер емой температуры улучшает линейность выходной характерисппси устройства 4. Недостаток такого устройства - неустраненное вли ние иелииейносп и нестабильности характеркстикн самого термодатчика на результат измерени . Цель изобретени - повыше{ше точности регистрации телшерагуры, измен ющейс в широком диапазоне значений. Цель достигаетс тем, что в устройство, содержащее термометр сопротивле1ш , включенный в мостовую измерительную схему, ключи , цепи управлени которых подключены к мультивибратору, усилитель, баластный резистор и регастрирующкй милливольтметр, подключенный параллельно термометру сопротквлени , введены интегратор, работающий в режиме ана3 . логовой пам ти, вход которого через первый ключ соединен с выходом мостовой схемы, его выход - с инвертирующим входом усилител , делитель напр жени , вход которого чере второй ключ соединен с выходом мостовой схемы, его выход - с неинвертирующим входо усилител , генератор пилообразного напр жени и пшротно-импульсньш модул тор, первый (управл ющий ) вход которого соедннен с выходом усилител , ко второму входу подключен генератор пилообразного напр жени , выход через третий ключ н баластный резистор соедннен с термометром сопротивлени , а цепь управлени регистрирующего милливольтметра через введенный ждущий мультивибратор подключена к тому плечу мультивибратора, с которым соединены цепи управлени второго и третьего ключей. На чертеже представлена схема устройства дл регнстрацин температуры. Устройство содержит термометр 1 сопротивлени , вьшр мительную мостовую схему 2 переменного тока, ключи 3, 4 н 5, интегратор 6, делнтель 7 напр жени , усилитель 8, щиротноимпульсный модул тор 9, генератор 10 пилооб разного напр жени , мультивибратор 11, рез стор 12, регистрирующий милливольтметр 13 ждущий мультивибратор 14. Устройство работает следующим образом. Термометр 1 сопротивлени включен в плечо моста 2 переменного тока с вьшр мителем, выходное посто нное напр жение которого через ключи 3 и 4, интегратор 6 и делитель 7 напр жени воздействует на пр мой и инверсный входы усилител 8. Выходное напр жение усилител преобразуетс широтно-импульсным модул тором 9 с генератором 10 в последовательность пр моугольных импульсов посто нной амплитуды и регулируемой длительности. Сопротивление резистора 12 выбираетс многим больше сопротивлени термометра 1. Поэтому при замкнутом положении ключа 5 через термометр 1 сопротивлени протекает импульсный ток, величина которого определ етс сопротивлением резистора 12. Падение напр жени на термометре 1 измер етс милливольтметром 13, цепь регистрации которого включаетс импульсами от ждущего мулы вибратора 14. Ключ 3 включен в одно плечо мультивибратора , а ключи 4 и 5 - в противоположное. При замкнутом ключе 3 ключи 4 н 5 разомкнуть , и резистор 12 нагрет до температуры контролир)гемой среды в. Выходное напр жение моста 2 пропорционально приращению сопротивлени термометра 1: 8дВови, где S - чувствительность мостовой схемы; 4 а - температурный коэффициент сопротивлени термометра; RO - сопротивление термометра при 0°С; и - напр жение питани моста. Напр жение Ui поступает через ключ 3 на интегратор 6, работающий в режиме аналоговой пам ти, где и запоминаетс . После переключени мультивибратора И замыкаетс ключ 4, выходное напр жение моста через делнтель 7 напр жени поступает на неинвергирующнй вход усилител 8. К инвертирующему входу этого усилител приложено запомненное напр жение Ui. Так как выходное напр жение меньше запомненного в К раз, то на выходе усилител 8 по вл етс напр жение, которое с помощью Модул тора 9 и генератора 10 преобразуетс в длительность пр моугольньгх импульсов тока. Под действием импульсного тока термометр 1 дополнительно подогреваетс , что увеличивает выходное напр жение моста 2. В результате подогрева на пр мой вход усилител воздействует напр жение у U2 (в + Д0) -j, где Дв - температура перегрева, определ ема воздействием импульсного тока; К - коэффициент делени делител 7. При возрастании температуры перегрева Лв возрастает напр жение Uj, стрем сь к значению Uj. В установнвщемс режиме, если пренебречь напр жением статизма замкнутой схемы, входные напр жени усилител уравниваютс (и2 Uj). Из равенства напр жений следует: в + де емпература перегрева Дв определ етс коэфнцнентом теплоотдачи термометра С, квадраом действующего значени импульсного тока и его нагретым сопротивлением Дв Roll + а (в + Д0). одставл значенне перегрева в условие раенства напр жени , получаем; в 1 Гв + RO II + а (в + Дв)1 , К I С ткуда квадрат импульсного тока I С(К - 1).Q. RO 1 +а (0 +Дв) Действующее значение тока, состо щего из р моугольных импульсов одной пол рности посто нной амплитудой, длительностью т н ериодом повторени Т, определ етс выражеием I лЦ Г l(t)dt читьюа посто нство Т, которое задаетс геератором 10 фиксированной частоты, регулируема длительность импульсовтока устанав-, ливаетс равной т С(К - 1)Т,в Roll + а (в + Ав) Милливольтметром 13 измер етс падение иапр жеии , создаваемое средним значением импульсиого тока на нагретом термометре. Посколь ку среднее значение однопол рного импульсного тока определ етс выражением ср о /Т. то соответствукйцее падение напр жени С{К-1) и.„ + а(0 + Д0) | ср -срУстановившеес значение падени напр жени регистрируетс милливольтметром после импул са разрешени с задержкой, создаваемой ждущим мультивибратором 14. Врем задержки выб1фаетс ,исход из тепловой посто нной вре мени термометра 1 сопротивлени . После переключени мультивибратора 11 по втор етс цикл запоминани . В это врем клю 4 разомкнут и среднее значение падени напр жеии от импульсного тока равно нулю. При последующем замыкании ключей 4 и 5 после соответствующей задержки в 14 фиксируетс иовое значение напр жени , пропорциональное измер емой-температуре 0. Из выражени дл среднего значени напр жени следует, что непосто нство чувствительнести моста S, напр жени питани моста U, коэффициента усилени усилител 8, чувствительности модул тора 9 не вли ет на точность измерени . По сравнению с известным отсутствие в уравнении преобразовани температурного коэф фициента исключает погрешностъ,возникающую из-за изменени чувствительности термометра сопротивлени , а также погрещность от нелинейности преобразовательной характеристики. Использование предлагаемого устройства позвол ет повысить точность регистрации температуры различных сред, измен ющихс в пш роких пределах. Возможность использовани дещевых термометров (медныхршкелевых и др. с нестабильным температурным коэффициентом вместо термометров сопротивлени из драгоценных металлов дает значительный экономический эффект. Формулаизобретени Устройство дл регистрации температуры, содержащее tepMONteip сопротивлени , включенный в мостовую измерительную схему, ключи , цепи которых подключены к мультивибратору , усилитель, баластный резистор и регистрирующий милливольтметр, подключенный параллельно термометру сопрогивлеии , отличающеес тем, что, с целью повышени точности регистрации температуры, измен ющейс в ишроком диапазоне значеиий, в него введены ждущий мультивибратор, интегратор , работающий в режиме аналоговой пам ти , вход которого через первый ключ соединен с выходом мостовой схемы, его выход - с инвертирующим входом усилител , делитель напр жений, вход которого через второй ключ соединен с выходом мостовой схемы, его выход - с неинвертирующим входом усилител , генератор нилообразного напр жени и широтно-импульсный модул тор, первый (управл ющий) вход которого соединен с выходом усилител , ко второму входу подключен генератор пилообразного напр жени , выход через третий ключ и баластный резистор соединен с термометром сопроттголе1ш , а цепь управлени регистрирующего милливольтметра через ждущий мультивибратор подключена к плечу мультивибраторау соедине1шому с цепью управлени второго и третьего ключей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3924470, кл. G 01 К 7/24, опублик. 1975.
- 2.Патент Великобритании по за вке N 1406770, кл. G 01 К 7/30, опублик. 1975.
- 3.Патент США N 3964315, кл. G 01 К 7/20, опублик. 1976.
- 4.Авторское свидетельство СССР N 407200, кл. G 01 К 7/20, опублик. 1972 (прототип).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782600274A SU742724A1 (ru) | 1978-04-06 | 1978-04-06 | Устройство дл регистрации температуры |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782600274A SU742724A1 (ru) | 1978-04-06 | 1978-04-06 | Устройство дл регистрации температуры |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU742724A1 true SU742724A1 (ru) | 1980-06-25 |
Family
ID=20757781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782600274A SU742724A1 (ru) | 1978-04-06 | 1978-04-06 | Устройство дл регистрации температуры |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU742724A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486482C1 (ru) * | 2012-01-25 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ТГТУ") | Устройство для измерения температуры |
RU2676821C1 (ru) * | 2018-01-09 | 2019-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Устройство для измерения температуры |
-
1978
- 1978-04-06 SU SU782600274A patent/SU742724A1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486482C1 (ru) * | 2012-01-25 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ТГТУ") | Устройство для измерения температуры |
RU2676821C1 (ru) * | 2018-01-09 | 2019-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Устройство для измерения температуры |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3398664B2 (ja) | 磁気抵抗センサの信号を評価する方法及びこの方法を実施する装置 | |
US3875501A (en) | Pulse width modulation type resistance deviation measuring apparatus | |
GB1586417A (en) | Method of and apparatus for the inductive measurment of fluid flow | |
PL94854B1 (ru) | ||
SU742724A1 (ru) | Устройство дл регистрации температуры | |
JP3142994B2 (ja) | 電力演算装置 | |
NL8104560A (nl) | Regelschakeling voor een warmtecontactfixeerinrichting. | |
JP4809837B2 (ja) | 抵抗による熱損失式圧力センサの動作方法 | |
SU777585A1 (ru) | Способ измерени параметров газовых и жидких сред | |
CN113176006A (zh) | 高分辨率温度测量装置及多通道测温*** | |
JPS62207968A (ja) | 導電率計回路 | |
SU717566A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры | |
US20060021444A1 (en) | Method of operating a resistive heat-loss pressure sensor | |
Nascimento et al. | Output dynamic range of radiometers based on thermoresistive sensors | |
SU1645861A1 (ru) | Устройство дл измерени давлени | |
SU1312405A1 (ru) | Терморезистивный измеритель температуры с цифровым отсчетом | |
Chase | Self‐Balancing Conductance Bridge for Low Temperature Thermometry | |
Selvam | A double single slope multiplier cum divider | |
Kuppurajulu et al. | A fast response device for measurement of power, reactive power, volt-amperes and power factor | |
SU1719925A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры | |
SU871085A1 (ru) | Тепловой компаратор переменного тока | |
SU535840A1 (ru) | Цифровой мегомметр | |
SU862080A1 (ru) | Преобразователь переменного напр жени в посто нное | |
KR790001827Y1 (ko) | 온도 측정 장치 | |
SU972222A1 (ru) | Электромагнитный расходомер с частотным выходом |