SU1242727A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к температурным измерени м, а именно к устройствам дл  измерени  температуры с помощью термопреобразователей сопротивлени  . Цель изобретени  - повышение точности измерени . Устройство, содержит термопреобразователь 1 сопротивлени , схему 4 сравнени , цифро- аналоговые преобразователи (ЦАП) 5 и 6. Вновь введены образцовые резисторы 2 и 3, ЦАП 7, суммирующий усилитель 8 с резистором в цепи отрицательной обратной св зи, управл емый источник 9 тока, источник 10 опорного напр жени , ключи 11-17 и блок 18 управлени . Введение новых элементов и образование новых св зей между элементами устройства позвол ет исключить аддитивную составл ющую погрешности , обусловленную дрейфом эквивалентного напр жени  смещени  схемы сравнени  и цифроаналоговых преобразователей . 1 ил. i (Л ts9 N9 д ts9

Description

Изобретение относитс  к температурным измерени м5 а именно к устройствам дл  измерени  температуры с помощью термопреобразователей сопротивлени  .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем исключени  аддитивной составл ющей погрешности, обусловленной дрейфом эквивалентного кагф жени  смещени  схемы сравнени  и цифроаналоговых преобразователей.

На чертеже представлена схема устройства дл  измерени  температуры

Устройство содержит термопреобразователь сопротивлени , первый 2 и второй 3 образцовые резисторы, схему 4 срав 1ени , первый цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) 5,, второй ЦАН 6, третий ЦДЛ 7, суммирующий усилитель 8 с резистором в цепи отрица- тельной обратной св зи, управл емый источник 9 тока, источник И) опорного напр жени , ключи 11 Г/, блок 18 управлени . Б качестве блока управлени  может быть использован генератор импульсов со счетчиком и формировател ми импульсов, формирующими импульсы управлени  определенной длительности . Управл емый источник 9 тока5 схема 4 сравнени , 11АП 5-7, ключи 11-17 могут быть выполнены на стандартных микросхемах по обычньм схемам.

Устройство работает следующим образом ,

Весь цикл измерени  осуществл етс  четыре такта.

В первом такте по сигналам с выходов 19-22 блока 18 управ- ленрш, поступающим на установочные входы, ПАП 5 и ЦАП 7 устанавливаютс  в исходное нулевое состо ние а ключи 13 и 16 замыкаютс . Затем кк управл ющий вход ЦАП 7 с выхода 23 блока 18 управлени  поступает сигнал лоочередного вкточени  разр дов ШШ

В момент равенства напр жений на входах сравнени  на ее вьпсоде ||юрмируетс  сигнал, поступающий на эход 24 блока управлени , по которо- блек управлени  останавли:вает работу ШШ 7.

При этом 1-шеющийс  сигнал в цепи измерени  уравновешиваетс  на входе- 1:хемы сравнени  с помощью третьего ЛАП 7

, u,№.:f (О

242727

где

5

Ю

.

15 20 . 25

35

и,

9Ро

и

ЧАл

Гр - сопротивление потенциальной цепи образцового резистора 2, соединенной с общей шиной устройства; сигнал помехи, дрейфа О измерительной цепи; напр жение уравновешивани  на выходе ЦАП 7 . Конструктивным расположением образцового резистора 3 внутри прибора .обеспечивают выполнение равенства TQ t), тогда равенство (l) преобразуетс  в равенство (2)

Ugpo ицйп Г 2)

Полученное таким образом напр жение на выходе 1ЩТ 7 сохран етс  на врем  второго такта, в котором ключ 16 разомкнут, а ключ 7 замкнут по сигналу с врлхода 25 блока 18 управ- ле ни .

Во втором такте осуществл етс  подавление начального у астка нжалы. Дл  этого по сигналу, поступающему с выхода 26 блока управлени , ключ 12 замыкаетс , по сигналу, поступающему с выхода 27 на у лравл юшлй вход i. ПАП 5,, включаютс  все его разр дьт, а на управл ющие входы ЦДЛ 6 с выходов 28 и 29 блока управлени  поступают сигналы управлени  и обратной св зи. При этом осуществл етс  урав- нове1№шание схемы 4 сравнени  с помощью LIAII б, который регулирует ток в цепи оС5разцового резистора 3 до пол учени  равенства

ROC

-МдВ +1Кц

мЯ-Че 4+Ur

Ro)

(3)

,

де U(j3o - сигнал помехи;

напр жение на выходе ДАЛ 5 при всех включенных разр и .

i 4/ilt SMOKCдах .

.-|f;

N,, Е ,

R

IUo

oc

i

максимальное кодовое число при всех включенных разр дах первого ЦАП, соответствующее максш уму шкалы измерени ; сопротивление резисторной матрицы Р-2Р первого ЦАП; ток питани  датчика; напр жение опорного источника;

сопротивление обратной св зи с а--мирующего усилител  ;

сопротивление первого образцового резистора;

- изменение сопротивлени 

термопреобразовател  в диапазоне измерени ;

RU - начальное сопротивление

п

термопреобразовател  в диа-з пазоне измерени .

Величина сопротивлени  образцового резистора 3 из услови  получени  равенства Нц .. (4)

o-t , °

При этом условии, а также с учетом выражени  (2) выражение (З) принимает вид:

R

зависимость измер емой температуры t от кодового значени  ЦАП 5 в виде

,,

где k l4 Ro .U, (5)

- сопротивление потенциальной

В третьем такте ключи разомкнуты, а ключи 11 и по сигналам с выходов 30 и 31 блока 18 управлени . На входы ЦАП 7 поступают сигналы управлени  и обратной св зи 20 с выходов 20 и 23 блока управлени , а на вход ЦАП 5 сигнал обнулени  с выхода 19. Имеющийс  при этом сигнал в цепи термопрёобразовател  уравновешиваетс  на входе схемы 4 сравнени  25 с помощью третьего ЦАП 7 до получени  равенства

1,„ +U, где

цепи датчика, соединенной с зо общей шиной устройства.

Полученное таким образом напр жение на выходе ЦАП 7 сохран етс  на врем  четвертого такта, когда термопреобразователь сопротивлени  находитс  под током. В этом такте ключ 11 разомкнут, ключи 12 и 15 замкнуты управл ющими сигналами с выходов 26 и 32 блока управлени , на управл ющие входы ЦАП 5 поступают сигналы управлени  и обратной св зи с выходов 19 и 27.

Уравновешивание схемы сравнени  в этом случае осуществл етс  с помощью ЦАП 5 до получени  равенства

I +Uqpo+TuRx-t-RH U ftt, +

Н

.

где дН - измер ема  величина;

К, - код измер емой величины. Первые и третьи члены левой и правой части уравнени  согласно (4) и (6) взаимоисключаютс , а уравнение (7) преобразуетс  в уравнение

i- Ix- Uofr- (8) которое при сопоставлении с уравнением (5) определ ет пропорциональную

коэффициент пропорциональности .

При этом код цифрового регистра ЦАП 5 пропорционален величине Ti. и соответственно измер емой температуре .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  темпера- 15 туры, содержащее термопреобразова13и 17 тель сопротивлени , первый цифроана14замкнуты логовый преобразователь, первый уп|равл ющий вход которого соединен с первым выходом блока управлени , управл емый источник тока, управл ющий вход которого соединен с выходом второго цифроаналогового преобразовател , первый выход подключен к общей щине устройства, соединенной со схемой сравнени , а второй выход че- (рез первый ключ, управл ющий вход которого соединен с вторым выходом блока управлени , подключен к первому токовому выводу термопреобразовател  сопротивлени , отличающеес  тем, что, с целью повьше- ни  точности измерени , в него введены источник опорного напр жени , щесть ключей, два образцовых резистора , третий цифроаналоговый преобразователь и суммирующий усилитель, не- инвентирующий вход которого подключен к общей щине устройства, инвен- тирующий вход соединен с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей и через второй ключ и первый образцовый резистор подключен к выходу источника опорного напр жени , соединенному с опорными входами цифроаналоговых преобразователей , а выход суммирующего усилител  подключен к первому входу схемы сравнени , выход которой соединен

   с входом блока управлени , а второй 50 вход соответственно через третий и четвертый ключи подключен к первым потенциальным выводам термопреобразовател  сопротивлени  и второго образцового резистора, вторые потен- 55 циальные выводы которых соединены с общей щиной устройства, а токовые выводы соответственно через п тый, щес- той и седьмой ключи подключены к вто35

   40

   45

   (Т)

   12427274

   зависимость измер емой температуры t от кодового значени  ЦАП 5 в виде

   ,,

   где k 35

   40

   45

   5i;i 727 s

   p(.My выходу управл емого источника то- треп.егч) , четвертогч , п тог о и К.-1, )|ри этом дополнительные вьп :од 1шестого ключей и утгравл гощим вхоГмток  управлени  подключены соответст- дпм цифроаналоговых преобразова- и рнно к управл ющим входам второго, . телей.