RU2561998C2

RU2561998C2 - Digital temperature gage

Info

Publication number: RU2561998C2
Application number: RU2012123784/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Фесенко; Владимир Михайлович Строев; Павел Александрович Федюнин
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2015-09-10
Also published as: RU2012123784A

Abstract

FIELD: instrumentation.

SUBSTANCE: invention relates to temperature measurements and can be used as temperature fate for biological and physical objects. Digital temperature gage comprises temperature pickup, thermistor and digital temperature indicator. Additionally, this device incorporates bridge-type measuring circuit. Negative feedback loop is applied to said circuit, temperature gate and thermistor are connected in its branches. Its input is connected with the bridge measuring diagonal while its output is connected with bridge supply diagonal. It consists of amplifier and controlled-frequency oscillator connected in series. Digital temperature indicator input is connected with controlled-frequency oscillator output. Negative feedback built in digital temperature indicator circuit allows the increase in response and accuracy of operation.

EFFECT: increase in response and accuracy of digital temperature indicator.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов.The present invention relates to the field of temperature measurements and can be used as a temperature sensor of biological and physical objects.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь, генератор измерительных импульсов, схему сравнения импульсов, генератор счетных импульсов, генератор эталонных импульсов, счетчик с цифровым индикатором, генератор запускающих импульсов и генератор импульсов уставки (Патент США №3768310, кл. 73-362А, опубл. 1973).A known device for measuring temperature, comprising a thermocouple, a measuring pulse generator, a pulse comparison circuit, a counting pulse generator, a reference pulse generator, a counter with a digital indicator, a trigger pulse generator and a setpoint pulse generator (US Patent No. 3768310, cl. 73-362A, publ. . 1973).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.The disadvantage of this device is the low speed.

Известен также цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь сопротивления, измерительный генератор, эталонный генератор, генератор счетных импульсов, генератор запускающих импульсов, времязадающий делитель, схему сравнения, счетчик импульсов, цифровой индикатор, триггер, реверсивный счетчик, схему выявления большего числа, элемент совпадения, исполнительный блок, генератор импульсов уставки, цифроаналоговый преобразователь и коммутатор (А.С.SU №1111037 A, G01K 7/00).Also known is a digital temperature meter containing a resistance temperature transducer, a measuring generator, a reference generator, a counter of counting pulses, a trigger pulse generator, a timing divider, a comparison circuit, a pulse counter, a digital indicator, a trigger, a reversible counter, a circuit for detecting a larger number, a matching element, an executive unit, setpoint pulse generator, digital-to-analog converter and switch (A.С.SU No. 1111137 A, G01K 7/00).

Недостатком этого цифрового измерителя является также сравнительно низкое быстродействие.The disadvantage of this digital meter is also the relatively low speed.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является цифровой измеритель температуры (А.С.SU №1835056 A3, G01K 7/00), содержащий последовательно соединенные датчик температуры, преобразователь температура-частота, счетчик и цифровой индикатор, а также генератор тактовых импульсов, первым входом соединенный с входом цифрового индикатора, а вторым выходом подключенный к счетчику, и последовательно соединенные генератор импульсов тока и терморезистор, при этом вход генератора импульсов тока соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, а его второй выход подключен к датчику температур. Недостатком этого измерителя является также сравнительно низкое быстродействие работы.Closest to the proposed invention in technical essence is a digital temperature meter (A.C.SU No. 1835056 A3, G01K 7/00) containing a temperature sensor in series, a temperature-frequency converter, a counter and a digital indicator, as well as a clock generator, the first input is connected to the input of a digital indicator, and the second output is connected to the counter, and the current pulse generator and the thermistor are connected in series, while the input of the current pulse generator is connected to the third output of the gene a clock pulse generator, and its second output is connected to a temperature sensor. The disadvantage of this meter is also the relatively low performance.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия работы цифрового измерителя температуры.The technical result of the invention is to increase the performance of a digital temperature meter.

Технический результат достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий датчик температуры, терморезистор и цифровой индикатор температуры, введена мостовая измерительная схема, в плечи которой включены датчик температуры и терморезистор, охваченная петлей отрицательной обратной связи, своим входом связанной с измерительной диагональю моста, а выходом - с диагональю питания моста и состоящей из последовательно соединенных усилителя и генератора управляемой частоты, при этом вход цифрового индикатора температуры соединен с выходом генератора управляемой частоты.The technical result is achieved by the fact that in the digital temperature meter containing a temperature sensor, a thermistor and a digital temperature indicator, a bridge measuring circuit is introduced, in the shoulders of which a temperature sensor and a thermistor are included, covered by a negative feedback loop connected to the measuring diagonal of the bridge by its input, and output - with the diagonal of the bridge power supply and consisting of a series-connected amplifier and a controlled frequency generator, while the input of the digital temperature indicator is dinen with the output of a controlled frequency generator.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства. Цифровой измеритель температуры состоит из мостовой измерительной схемы 1, датчика температуры 2, терморезистора 3, усилителя 4, генератора управляемой частоты 5, цифрового индикатора 6.Figure 1 presents a block diagram of a device. A digital temperature meter consists of a bridge measuring circuit 1, a temperature sensor 2, a thermistor 3, an amplifier 4, a controlled frequency generator 5, and a digital indicator 6.

Цифровой измеритель температуры содержит мостовую измерительную схему 1, в плечи которой включены датчик температуры 2 и терморезистор 3, измерительная диагональ которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 подключена к входам цифрового индикатора (частотомера) 6, а диагональ питания - к выходу генератора 5 и входам цифрового индикатора 6.The digital temperature meter contains a bridge measuring circuit 1, in the shoulders of which a temperature sensor 2 and a thermistor 3 are connected, the measuring diagonal of which is connected through an amplifier 4 in series, the controlled frequency generator 5 is connected to the inputs of a digital indicator (frequency meter) 6, and the power diagonal is connected to the generator output 5 and the inputs of the digital indicator 6.

Назначение новых элементов схемы - мостовой схемы 1, усилителя 4 и генератора управляемой частоты 5 - понятно из их названия.The purpose of the new circuit elements - bridge circuit 1, amplifier 4 and controlled frequency generator 5 - is clear from their name.

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом.Digital temperature meter works as follows.

Терморезистор 3 находится в окружающей измерительной среде. Температура среды всегда ниже измеряемой датчиком 2 температуры. При этом допустимая мощность рассеивания терморезистора 3 много ниже допустимой мощности рассеивания датчика температуры 2. Поэтому измерительным током моста происходит разогрев терморезистора 3, но не датчика 2, что исключает изменение линейности рабочей характеристики датчика.The thermistor 3 is in the surrounding measuring medium. The temperature of the medium is always lower than the temperature measured by the sensor 2. In this case, the permissible dissipation power of the thermistor 3 is much lower than the permissible dissipation power of the temperature sensor 2. Therefore, the measuring current of the bridge heats up the thermistor 3, but not the sensor 2, which eliminates the change in the linearity of the operating characteristic of the sensor.

В исходном состоянии при равных температурах датчика 2 и терморезистора 3 мостовая схема 1 сбалансирована. При увеличении температуры датчика 2 изменяется его сопротивление и появляется разбаланс моста 1, который усиливается усилителем 4 и управляет частотой генератора 5. Выходные импульсы генератора 5 поступают на диагональ питания моста 1, разогревая терморезистор 3 до температуры, при которой его сопротивление удовлетворяет уравнению уравновешенного моста, и, одновременно, на цифровой индикатор 6 частоты следования импульсов.In the initial state, at equal temperatures of the sensor 2 and the thermistor 3, the bridge circuit 1 is balanced. When the temperature of the sensor 2 increases, its resistance changes and an imbalance of the bridge 1 appears, which is amplified by the amplifier 4 and controls the frequency of the generator 5. The output pulses of the generator 5 are fed to the diagonal of the power supply of the bridge 1, heating the thermistor 3 to a temperature at which its resistance satisfies the balanced bridge equation, and, simultaneously, on a digital indicator 6 of the pulse repetition rate.

Таким образом, за счет введения отрицательной обратной связи следящая система автоматического управления всегда поддерживает мост в уравновешенном состоянии. При равных температурных коэффициентах электрического сопротивления датчика 2 и терморезистора 3 частота следования импульсов с выхода генератора пропорциональна избыточной измеряемой температуре датчика 2. Для повышения точности измерений терморезистор 3 может быть помещен в термостат.Thus, by introducing negative feedback, the servo automatic control system always keeps the bridge in a balanced state. With equal temperature coefficients of electrical resistance of the sensor 2 and the thermistor 3, the pulse repetition rate from the generator output is proportional to the excess measured temperature of the sensor 2. To increase the accuracy of measurements, the thermistor 3 can be placed in a thermostat.

Предлагаемый цифровой измеритель температуры позволяет повысить быстродействие при измерении температуры за счет автоматического поддержания мостовой схемы в сбалансированном состоянии и непрерывного измерения частоты следования импульсов на выходе генератора. Статическая ошибка следящей системы автоматического управления обратно пропорциональна коэффициенту усиления этой системы. В качестве датчика температуры можно использовать также терморезистор с большой допустимой мощностью рассеивания.The proposed digital temperature meter allows you to improve performance when measuring temperature by automatically maintaining the bridge circuit in a balanced state and by continuously measuring the pulse repetition rate at the generator output. The static error of the servo system of automatic control is inversely proportional to the gain of this system. A thermistor with a large permissible dissipation power can also be used as a temperature sensor.

Claims

A digital temperature meter containing a temperature sensor, a thermistor and a digital temperature indicator, characterized in that a bridge measuring circuit is introduced, in the shoulders of which a temperature sensor and a thermistor are included, covered by a negative feedback loop connected to the measuring diagonal of the bridge by its input, and the output with diagonal power supply of the bridge and consisting of a series-connected amplifier and a generator of controlled frequency, while the input of a digital temperature indicator is connected to the output of the generator ora controlled frequency.