CS215563B1

CS215563B1 - Connection for measuring the temperature differences by resistance thermometers

Info

Publication number: CS215563B1
Application number: CS949779A
Authority: CS
Inventors: Svatopluk Bohata
Original assignee: Svatopluk Bohata
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Předmětem vynálezu je zapojení pro měření teplotních diferencí, které zabezpečuje lineární průběh a konstatní hodnotu výstupního napětí bez ohledu na to, zda se měří teplotní diference v oblasti nízkýoh či vysokých teplot. Zapojení podle vynálezu je charakterizováno tím, že odporové teploměry jsou zapojeny jedněmi svými vývody společně k zemi, zatímco druhými vývody každý samostatně jednak k vývodům řiditelných zdrojů konstantního proudu, jednak ke vstupům diferenčního zesilovače napojeného na výstup a současně přes součtové vstupní odpory na vstup zesilovače. Výstup zesilovače je potom připojen přes součtově výstupní odpory k řídícím vstupům proudu. Zapojení podle vynálezu může najít uplatnění především při funkci a regulaci výměníků tepla, chemických aparátů, slunečních kolektorů apod.It is an object of the invention to provide a circuitry for use in the invention measuring the temperature differences it provides linear and constant value output voltage regardless of whether the temperature difference in the area is measured low or high temperatures. The circuitry of the invention is characterized the resistance thermometers are connected with one of their outlets together to the earth, while the other pins each separately on the one hand, the outlets of controllable sources constant current, and inputs differential amplifier connected to the output and simultaneously through sum input resistors to the amplifier input. Amplifier output it is then connected through the sum output resistors to current control inputs. The circuitry of the invention may find especially for function and regulation heat exchangers, chemical apparatus, solar collectors, etc.

Description

Vynález se týká zapojení pro měření teplotních diferencí odporovými teploměry, které zabezpečuje lineární průběh a konstantní hodnotu výstupního napětí bez ohledu na to, zda se měří teplotní diference v oblasti nízkých ěi vysokých teplot. Zapojení podle vynálezu může najít uplatnění především při funkci a regulaci výměníků tepla, chemických «pařátů, slunečních kolektorů apod.The invention relates to a circuit for measuring temperature differences by means of resistance thermometers which provides a linear course and a constant value of the output voltage regardless of whether the temperature difference is measured in the low or high temperature range. The circuit according to the invention can find application especially in the function and regulation of heat exchangers, chemical claws, solar collectors and the like.

Dosud známá zapojení řeší problém měření teplotních diferencí tak, že odporové teploměry, které diferenci měří, jsou většinou zapojeny do můstku napájeném konstantním napětím.The known circuitry solves the problem of measuring temperature differences so that the resistance thermometers that measure the difference are mostly connected to a constant voltage bridge.

Z diagonály můstku se odebírá napětí pro ukazovací přístroj či pro zesílení napěťového signálu zesilovačem. Nejběžnějěí zapojení mají praoovní odpory u můstku s odporovou hodnotou srovnatelnou s hodnotou odporu odporových teploměrů. Napájecí napětí můstku pak vycházejí poměrně nízká. Průběh výstupního napětí v závislosti na teplotní diferenci však není lineární a rovněž velikost výstupního napětí v závislosti na určité teplotní diferenci měření při nízkých a vysokých teplotách není stejná.Voltage is drawn from the bridge diagonal for the pointing device or for amplifying the voltage signal. The most common wiring has a resistance of a bridge with a resistance value comparable to that of a resistance thermometer. The supply voltage of the bridge is then relatively low. However, the course of the output voltage as a function of the temperature difference is not linear, and the magnitude of the output voltage as a function of a certain temperature difference at low and high temperatures is not the same.

Existují rovněž zapojení s téměř lineárním průběhem výstupního napětí, u kterých praoovní odpory zapojené u můstku vykazují odporovou hodnotu mnohonásobně vyšší než je u odporových teploměrů. Velké hodnoty praoovníoh odporů zajišťují totiž konstantní proud u odporových teploměrů bez ohledu na změnu jejich odporů vlivem změny teplot. Avšak ani tato zapojení nedávají stejná výstupní napětí v případě, že se určité teplotní diference měří v oblasti různých absolutních teplot. Tento nedostatek se řeší úpravou zesílení zesilovače, např. potenciometrem se stupnicí označenou výší teploty. Podle předpokládaného rozsahu teplot, ve kterém měření má probíhat, se pak podle této stupnice nastaví zesílení zesilovače.There are also circuits with an almost linear output voltage curve, in which the resistors connected to the bridge have a resistance value many times higher than that of a resistance thermometer. In fact, the high values of the resistances ensure a constant current in the resistance thermometers regardless of the change in their resistance due to temperature changes. However, even these circuits do not give the same output voltages when certain temperature differences are measured over different absolute temperatures. This deficiency is solved by adjusting the amplifier gain, eg by a potentiometer with a scale marked by the temperature level. The amplifier gain is then set on this scale according to the assumed temperature range over which the measurement is to take place.

Nevýhodou tohoto zapojení je však jednak nutnost předběžné korekce měřicí údaje podle předpokládaného rozsahu měřených teplot a tedy i určitá nepřesnost, a jednak nutnost napájet odporový měřicí můstek poměrně vysokým napětím, nezbytným pro velké hodnoty praoovníoh odporů.The disadvantage of this circuit is, however, firstly the necessity of preliminary correction of the measured data according to the expected range of measured temperatures and hence a certain inaccuracy, and secondly the necessity to supply the resistive measuring bridge with a relatively high voltage necessary for large values of the resistances.

Shora uvedené nedostatky jsou naproti tomu odstraněny u zapojení pro měření teplotníoh rozdílů odporovými teploměry podle vynálezu, jehož podstatou je, že odporové teploměry jsou svými prvními vývody zapojeny společně k zemní svorce, zatímco druhými vývody každý samostatně jednak k vývodům řiditelných zdrojů konstantního proudu, jednak ke vstupům diferenčního zesilovače napojeného na výstup a současně přes součtové vstupní odpory na vstup zesilovače. Výstup zesilovače je potom připojen přes součtové výstupní odpory k řídicím vstupům řiditelných zdrojů konstantního proudu.The above drawbacks, on the other hand, are eliminated in the circuit for measuring temperature differences by means of resistance thermometers according to the invention, the principle being that the resistance thermometers are connected together to the ground terminal with their first terminals. inputs of the differential amplifier connected to the output and simultaneously through the summation input resistors to the input of the amplifier. The amplifier output is then connected via the sum output resistors to the control inputs of the controllable constant current sources.

Hlavní výhody zapojení podle vynálezu spočívají v tom, že můstek je možno napájet nízkým napětím a u výstupního napětí se projevuje lineární závislost na teplotní diferenoi. Další podstatnou výhodou zapojení je, že korekce měřicího údaje se provádí samočinně.The main advantages of the circuitry according to the invention are that the bridge can be supplied with a low voltage and the output voltage exhibits a linear dependence on the temperature difference. Another important advantage of the circuitry is that the measurement data is corrected automatically.

Příkladné zapojení pro měření teplotníoh rozdílů odporovými teploměry podle vynálezu je schematicky znázorněno na výkrese, kde:An exemplary circuit for measuring temperature differences with resistance thermometers according to the invention is schematically shown in the drawing, where:

dva odporové teploměry 1, 1* jsou zapojeny jedněmi svými vývody společně k zemní, tj.k nulové svorce, a druhým vývody každý samostatně jednak k výstupům řiditelných zdrojů 4, konstantního proudu a jednak ke vstupům diferenčního zesilovače 2 napojeného na výstup fr · ' ' a současně přes součtové vstupní odpory 6, 6'ke vstupu zesilovače 2· Výstup zesilovače 2 je pak dále připojen přes součtové výstupní odpory 8, 8'k řídicím vstupům £'řiditelných zdrojů konstantního proudu.the two resistance thermometers 1, 1 * are connected by one of their terminals together to the ground, i.e. to the neutral terminal, and the other terminals each separately to the outputs of controllable sources 4, constant current and to the inputs of differential amplifier 2 connected to output fr · and simultaneously via the sum input resistors 6, 6 'to the input of the amplifier 2. The output of the amplifier 2 is then further coupled via the sum output resistors 8, 8' to the control inputs 8 'of controllable constant current sources.

Zapojení pracuje následujícím způsobem.The wiring works as follows.

Řiditelné zdroje 4, ^'konstantního proudu jsou nastaveny tak, aby jejich proudy, a tím i proudy protékající odporovými teploměry 1, l'byly shodné. Je-li tedy teplotní rozdíl nulový a mají-li oba odporové teploměry 1, l'stejnou hodnotu, je i výstupní napětí na výstupu 2 z diferenčního zesilovače 2 nulové. Při rozvážení můstku vlivem teplotní diference na obou odporových teploměrech 1, 1'odpovídá pak napětí na výstupu 2 podle pevného nastavení zesílení diferenčního zesilovače 2 této diferenci. Současně jsou hodnoty napětí na obou koncích tj. teploměrech oproti nulové svorce zprůměrovány za součtovými vstupními odpory 6, 6'na průměrnou hodnotu a zesíleny zesilovačem χ. Výstupním napětím zesilovače 2 jsou pak přes výstupní součtové odpory 8, 8'řízeny řiditelné zdroje 4, 4 konstantního proudu tak, že při vyšěí odporové hodnotě odporových teploměrů 1, l'jež odpovídá vyšěím měřeným teplotám, stoupne proud obou řiditelných zdrojů 4, ^'konstantního proudu právě natolik, aby úbytek citlivosti odporových teploměrů 1, l'byl vykompenzován a napětí na výstupu 2 bylo stejné při nízkých 1 vysokých teplotách.The controllable constant current sources 4, 4 'are set so that their currents, and therefore the currents flowing through the resistance thermometers 1, 1, are identical. Thus, if the temperature difference is zero and both resistance thermometers 1 have the same value, the output voltage at output 2 of the differential amplifier 2 is also zero. When the bridge is balanced due to the temperature difference on the two resistance thermometers 1, 1 ', the voltage at the output 2 corresponds to the fixed amplification of the differential amplifier 2 for this difference. At the same time, the voltage values at both ends, ie thermometers, are averaged over the sum input resistors 6, 6 ' to the average value against the zero terminal and amplified by amplifier χ. The output voltage of the amplifier 2 controls the constant current controllable sources 4, 4 via the output resistors 8, 8 ' so that at a higher resistance value of the resistance thermometers 1 corresponding to the higher measured temperatures the current of both controllable sources 4 ' constant current enough to compensate for the sensitivity drop of the resistance thermometers 1, 1 ' and to compensate the voltage at output 2 at low 1 high temperatures.

Výhodné je realizovat řiditelné zdroje konstantního proudu pomooí tranzistorů zapojených jako zesilovače se společnou bází, o nichž je známo, že dynamický odpor v jejich kolektorových obvodech je velmi vysoký, tj. činí řádově nakolik megaohmů. Řízení jejich proudu je pak provedeno v jejich emitorových obvodech.It is advantageous to realize controllable sources of constant current by means of common base transistors which are known to have a very high dynamic resistance in their collector circuits, i.e. of the order of magnitude of megaohms. Their current control is then performed in their emitter circuits.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Circuit diagram for measuring temperature differences by resistance thermometers, characterized in that the resistance thermometers (1, 1 ') are connected together to the earth terminal with their first terminals, while the second terminals each separately to the terminals of constant current controllable sources (4, 4) the inputs of the differential amplifier (2) connected to the output (3), and simultaneously via the summation input resistors (6, 6 ') to the input of the amplifier (7) «, wherein the amplifier output (7) is connected via the summation output resistors (8, 8') to control inputs (5, 5 ') of controllable constant current sources (4, 4').