SU1739211A1 - Устройство дл измерени разности температур - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области термометрии и позвол ет повысить точность измерени  разности температур при одновременном расширении функциональных возможностей. Источник 3 посто нного тока поддерживает посто нный ток через термопреобразователи сопротивлени  (ТС) 1 и 2. Генератор 6 тактовой частоты управл ет ключами 4 и 5. В первом такте конденсаторы зар жаютс  до разности потенциалов , равной падению напр жений на ТС 1 и 2. Во втором такте конденсаторы соедин ютс  согласно и на вход усилител  10 подаетс  напр жение, равное сумме падений напр жений на ТС 1 и 2. Выходной сигнал усилител -сумматора 8 пропорционален истинной разности температур 2 ил.

Description

сл С

XI

со ю

Ю

Изобретение относитс  к температурным измерени м и предназначено дл  точного измерени  разности температур и одной абсолютной температуры, используемых дл  управлени  процессами.

Известно устройство дл  измерени  разности температур, содержащее два термопреобразовател  сопротивлени  (ТС), потенциальные выходы которых подключены к входам блока преобразовани , включающего в себ  запоминающие конденсаторы и управл емые ключи, причем вход одного ключа соединен с общей схемой, а вход второго ключа подключен к средней точке соединени  масштабного резистора и резистора обратной св зи.

Недостатком устройства  вл етс  наличие значительной погрешнеости измерени  разности температур в широком диапазоне температур за счет неидентичности начальных (при 0°С) сопротивлений термопреобразователей .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  измерени  разности температур , содержащее источник посто нного напр жени , к выходу которого подключены последовательно компенсационный резистор и два ТС, первый переменный резистор , шкала которого отградуирована в отклонени х обоих ТС, шесть блоков преобразовани  и второй переменный резистор, резистор обратной св зи, первый усилитель переменного тока, первый фазочувстви- тельный усилитель, управл ющий двигателем , соединенным с движком реохорда, второй фазочувствительный усилитель и генератор тактовых импульсов.

Однако данное устройство имеет недостаточно высокую точность измерени  разности температур из-за сложности точной компенсации по входу, так как величина сигнала , обусловленна  неидентичность характеристик ТС, сопоставима с величиной импульсных помех, вызванных дополнительными блоками преобразовани  (БП). Данное устройство не дает возможность измерить абсолютное значение температур, которое часто необходимо знать дл  управлени  технологическим процессом.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  при одновременном расширении функциональных возможностей за счет измерени  абсолютного значени  одной температуры.

Дл  достижени  этой цели в устройство дл  измерени  разности температур, содержащее источник посто нного тока, к выходу которого подключены два последовательно соединенных ТС, генератор тактовой частоты , подключенный первым и вторым выходами к соответствующим управл ющим 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 преобразовани , а выходом соединенный с резистором, потенциометр,

0 подключенный выводами к источнику питани , и первый блок индикации, введены уси- литель-вычитатель, сумматор-вычитатель, первый и второй усилители-сумматоры и второй блок индикации, при этом второй ТС

5 подключен к второму входу первого БП, выходом подключенного к входу первого усилител , соединенного с первым входом первого усилител -сумматора, подключенного к первому блоку индикации, выход вто0 рого усилител  подключен к первым входам усилител -вычитател , сумматора-вычита- тел  и второго усилител -сумматора, соединенного с вторым блоком индикации, а вторым входом подключенного к выходу

5 первого усилител , усилитель-вычитатель вторым входом соединен с движком потенциометра , а выходом - с вторым входом сумматора-вычитател , подключенного выходом к второму входу .первого усилител 0 сумматора.

В предлагаемом устройстве компенсаци  сигнала, обусловленного неидентичностьюпараметров (начальных сопротивлений и термического коэффици5 ента сопротивлени ) ТС, проводитс  по усиленному выходному сигналу, что позвол ет отказатьс  от дополнительных БП, и при одновременном упрощении устройства обеспечиваетс  повышение точности изме0 рений, поскольку уменьшаютс  импульсные помехи, вызванные большим числом БП. Расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного измерени  абсолютного значени  одной из

5 температур позвол ет просто реализовывать алгоритм управлени  дл  сложных технологических процессов.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства дл  измерени  разности темпера0 тур; на фиг.2 - принципиальна  схема элемента коммутации БП.

Устройство дл  измерени  разности температур (фиг. 1) содержит два последова- тельносоединенныхТС 1 и 2, подключенных

5 к источнику 3 посто нного тока, и два БП 4 и 5, управл ющие 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 первого усилител  7, выполненного в виде усилител  с коррекцией нул . Выход первого усилител  7 подключен к входу первого усилител -сумматора 8 и к входу второго усилител -сумматора 9.

Первый ТС 1 подключен к первому, а второй ТС 2 к второму входу второго БП 5, выходы которого подключены к входам второго усилител  10, также выполненного в виде усилител  с коррекцией нул . Выход второго усилител  10 подключен к заземленному резистору 11 (выполн ющему роль резистора нагрузки или обратной св зи), который подключен к первому входу суммато- ра-вычитател  12, выполненного с мостовыми схемами на входе, к входу второго усилител -сумматора 9 и к первому входу усилител -вычитател  13, к второму входу которого подключен движок потенциометра 14, подключенного выводами к источнику питани  (не указан). Выход усилител -вычитател  12 подключен к входу первого усилител -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 преобразовани  напр жени  в унифицированный выходной сигнал.

Первый и второй БП 4 и 5 состо т из двух элементов коммутации, принципиальна  схема которых представлена на фиг.2. Элемент коммутации представл ет собой конденсатор, выводы которого подключены к двум парам (а и Ь) ключей, управл емых генератором 6 тактовой частоты таким образом , что в такте а замкнуты ключи а и разомкнуты ключи Ь, а в такте b наоборот. Выводы а условно названы входом, а выводы Ь - выходом БП 4 и 5. В первом БП 4 соединен вывод bi первого элемента коммутации с выводом bi второго элемента коммутации (соединение показано на фиг.1), а во втором БП 5 соединен вывод D2 первого элемента коммутации с выводом bi второго элемента коммутации (также показано на фиг.1).

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы один раз дл  конкретной пары ТС 1 и 2 провод т регулирование . ТС 1 и 2 помещают в среду с температурой 0°С и регулировкой положени  движка потенциометра 14 устанавливают выходное напр жение усилител -вычитател  13 равное нулю.

ТС 1 и 2 размещают в контролируемую среду. Источник 3 посто  иного тока поддерживает посто нный ток через ТС 1 и 2. Генератор 6 таактовой частоты управл ет ключами БП 4 и 5. В такте а замыкаютс 

ключи а, и конденсаторы первого и второго БП 4 и 5 зар жаютс  до разности потенциалов , равной падению напр жений на ТС 1 и 2. В это врем  происходит также коррекци  нул  усилителей 7 и 10.

В такте Ь конденсаторы первого БП 4 соедин ютс  встречно и на вход первого усилител  7 поступает разность напр жений на ТС 1 и 2. Усиленный разностный

сигнал с выхода первого усилител  поступает на входы первого и второго усилителей- сумматоров 8 и 9.

Конденсаторы второго БП 5 соедин ютс  согласно и на вход второго усилител  10

подаетс  напр жение, равное сумме падений напр жений на ТС 1 и 2. При этом паде- ние напр жени  на резисторе 11 пропорционально температуре, средней между температурами, измеренными ТС 1 и

2.

Напр жение с резистора 11 подаетс  на вход усилител -вычитател  13, на второй вход которого от движка потенциометра 14 поступает напр жение смещени , равное

падению напр жени  на резисторе 11 при 0°С.

Напр жение с резистора 11 одновременно поступает на первый вход суммато- ра-вычитател  12 и на вход второго

усилител -сумматора 9, а сигнал с выхода усилител -вычитател  13 подаетс  на второй вход сумматора-вычитател  12. Мостовые схемы сумматора-вычитател  12 формируют напр жени , равные величинам

напр жений за счет неидентичности начальных сопротивлений по входному сигналу с выхода усилител -вычитател  13. Величина напр жени  на выходе сумматора-вычитател  12 равна напр жению поправки на неидентичность ТС 1 и 2.

Этот сигнал поступает на вход первого усилител -сумматора 8, выходной сигнал которого пропорционален истинной разности температур А Т за счет коррекции сигнала на величину поправки, завис щей от неидентичности ТС 1 и 2.

Сигнал на выходе второго усилител - сумматора 9 пропорционален температуре

Tf, 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 напр жение в унифицированный выходной сигнал. Выходной сигнал первого блока 15 индикации соответствует разности температур AT, а выходной сигнал второго блока 16 индикации - температуре Ti

Предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более высокую точ- ность, так как способ коррекции, реализуемый в предлагаемом устройстве, позвол ет учесть индивидуальные парамет- ры ТС и исключить остаточную (систематическую ) погрешность при индивидуальной градуировке, таким образом, исключаетс  погрешность измерени , обусловленна  неидентичными ТС и реальна  погрешность определ етс  схемным решением блоков устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  разности температур, содержащее источник посто нного тока, к выходу которого подключены два последовательно соединенных термопреобразовател  сопротивлени , генератор тактовой частоты, подключенный первым и вторым выходами к соответствующим управл ющим входам первого и второго блоков преобразовани , к первым входам которых подключен первый термопреобразователь сопротивлени , а второй термо- преобразователь сопротивлени  подключен к второму входу первого блока преобразовани , первый усилитель, второй усилитель, подключенный входом к выходу второго блоФиг .2

   ка преобразовани , а выходом соединенный с резистором, потенциометр, подключенный выводами к источнику питани , и первый блок индикации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  при одновременном расширении функциональных возможностей за счет измерени  абсолютного значени  одной температуры, в него введены усилитель-вычитатель, сумматор- вычитатель, первый и второй усилители-сумматоры и второй блок индикации, при этом второй термопреобразователь сопротивлени  подключен к второму входу первого блока преобразовани , выходом подключенного к входу первого усилител , соединенного с первым входом первого усилител -сумматора, подключенного к первому блоку индикации, выход второго усилител  подключен к первым входам усилител - вычитател , сумматора-вычитател  и второго усилител -сумматора, соединенного с вторым блоком индикации, а вторым входом подключенного к выходу первого усилител , усилитель-вычитатель вторым входом соединен с движком потенциометра, а выходом - с вторым входом сумматора-вычитател , подключенного выходом к второму входу первого усилител -сумматора.

   ьг