RU2623196C1 - Устройство для измерения температуры - Google Patents
Устройство для измерения температуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623196C1 RU2623196C1 RU2016121605A RU2016121605A RU2623196C1 RU 2623196 C1 RU2623196 C1 RU 2623196C1 RU 2016121605 A RU2016121605 A RU 2016121605A RU 2016121605 A RU2016121605 A RU 2016121605A RU 2623196 C1 RU2623196 C1 RU 2623196C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- frequency
- outputs
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01K7/021—Particular circuit arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01K7/10—Arrangements for compensating for auxiliary variables, e.g. length of lead
- G01K7/12—Arrangements with respect to the cold junction, e.g. preventing influence of temperature of surrounding air
- G01K7/13—Circuits for cold-junction compensation
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов. Предложено устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару, делитель напряжения, состоящий из потенциометра и резистора, включенного в диагональ питания моста, причем отрицательный электрод термопары и средняя точка делителя напряжения подключены к измерительной диагонали моста. Устройство дополнительно снабжено преобразователем напряжения в частоту, реверсивным счетчиком импульсов, двоичным умножителем частоты, делителем частоты, вычитающим устройством, двухвходовой логической схемой «ИЛИ» и двумя цифровыми управляемыми сопротивлениями, кодовые входы которых соответственно связаны с выходами прямого и обратного кодов реверсивного счетчика, а движок потенциометра через входную цепь преобразователя напряжения в частоту соединен с положительным электродом термопары. Второй вход схемы вычитания связан с выходом двоичного умножителя, входы одного операнда которого связаны с выходами реверсивного счетчика, а входы другого операнда связаны с выходами делителя частоты, вход которого связан с шиной опорной частоты. Суммирующий вход реверсивного счетчика связан с выходом преобразователя напряжения в частоту, а вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом двоичного умножителя, при этом первый вход вычитающего устройства подключен к выходу преобразователя напряжения в частоту, два выхода вычитающего устройства соединены с входами двухвходовой логической схемы «ИЛИ» и знаковыми выходами скорости изменения температуры устройства, а выход схемы «ИЛИ» соединен с выходом регистрации величины скорости изменения температуры. Выход прямого кода реверсивного счетчика подключен к выходу регистрации значения измеряемой температуры устройством, одно цифровое управляемое сопротивление включено между первым выводом потенциометра и средней точкой делителя напряжения, а второе - последовательно между вторым выводом потенциометра и клеммой питания делителя источника стабилизированного питания. Технический результат - повышение быстродействия и надежности устройства, а также расширение функциональных возможностей - определение наряду с измеряемой температурой скорости ее изменения. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов.
Известны устройства для измерения температуры с термопарами, присоединенные к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса и следящим электродвигателем (М.В. Кулаков. Технологические измерения и приборы. -М.: Машиностроение, 1974, 464 с.).
Недостатком этих устройств является низкое быстродействие, малая надежность работы и ограниченные функциональные возможности, в частности невозможность определения скорости изменения температуры.
Известно также устройство для измерения температуры, принятое за прототип, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару и измерительный прибор, снабженное также делителем напряжения, состоящим из потенциометра и резистора, включенного в диагональ питания моста, причем движок потенциометра через усилитель соединен с положительным электродом термопары, а отрицательный электрод и средняя точка делителя напряжения подключены к измерительной диагонали моста (Авт. свид СССР №433358, G01K 7/02, опубл, 25.06.74, Бюл, №23).
Недостатком этого устройства является также низкое быстродействие, малая надежность работы из-за использования электродвигателя, трущихся элементов ползунка реохорда и механического редуктора, а также ограниченные функциональные возможности, в частности невозможность определения скорости изменения температуры.
Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в исключении из устройства следящего электродвигателя, трущегося ползунка реохорда и редуктора с целью повышения быстродействия и надежности работы, а также формирования дополнительного выходного сигнала, прямо пропорционального скорости изменения измеряемой температуры.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства, а также расширение функциональных возможностей - определение наряду с измеряемой температурой скорости ее изменения.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару, делитель напряжения, состоящий из потенциометра и резистора, включенного в диагональ питания моста, причем отрицательный электрод термопары и средняя точка делителя напряжения подключены к измерительной диагонали моста, дополнительно снабжено преобразователем напряжения в частоту, реверсивным счетчиком импульсов, двоичным умножителем частоты, делителем частоты, вычитающим устройством, двухвходовой логической схемой «ИЛИ» и двумя цифровыми управляемыми сопротивлениями, кодовые входы которых соответственно связаны с выходами прямого и обратного кодов реверсивного счетчика, а движок потенциометра через входную цепь преобразователя напряжения в частоту соединен с положительным электродом термопары, второй вход схемы вычитания связан с выходом двоичного умножителя, входы одного операнда которого связаны с выходами реверсивного счетчика, а входы другого операнда связаны с выходами делителя частоты, вход которого связан с шиной опорной частоты, суммирующий вход реверсивного счетчика связан с выходом преобразователя напряжения в частоту, а вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом двоичного умножителя, при этом первый вход вычитающего устройства подключен к выходу преобразователя напряжения в частоту, два выхода вычитающего устройства соединены с входами двухвходовой логической схемы «ИЛИ» и знаковыми выходами скорости изменения температуры устройства, а выход схемы «ИЛИ» соединен с выходом регистрации величины скорости изменения температуры, выход прямого кода реверсивного счетчика подключен к выходу регистрации значения измеряемой температуры устройством, одно цифровое управляемое сопротивление включено между первым выводом потенциометра и средней точкой делителя напряжения, а второе - последовательно между вторым выводом потенциометра и клеммой питания делителя источника стабилизированного питания.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит мост, собранный на резисторах R1, R2, R3, R4, питаемый через резисторы R5 и R6 от источника стабилизированного напряжения Uстаб., к которому подключен делитель напряжения на резисторах R7 и R8, R9, R10; к измерительной диагонали моста (точки a, d) подключены отрицательный электрод термопары и средняя точка f делителя. Движок потенциометра R9 через входную цепь преобразователя напряжения в частоту 11 связан с положительным электродом термопары, а выход преобразователя 11 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 12, потенциальные выходы которого связаны с потенциальными входами двоичного умножителя частоты 13, токовые входы которого подключены к выходам делителя опорной частоты 14 F0, при этом выход умножителя частоты соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 12 и вторым входом вычитающего устройства 15, первый вход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика импульсов 12, а выходы вычитающего устройства 15 с положительными и отрицательными значениями производной от выходного сигнала преобразователя 11 через двухвходовую схему «ИЛИ» 16 соединены с входом устройства по определению скорости изменения температуры, выходы вычитающего устройства 15 подключены также к знаковым выходам скорости изменения температуры, резисторы 8 и 10 выполнены в виде цифровых управляемых сопротивлений (ЦУС), кодовые входы управления которых подключены, соответственно, к выходам прямого и обратного кодов реверсивного счетчика импульсов 12, соединенного также выходной шиной прямого кода с выходом устройства по измерению температуры.
Назначение вновь введенных элементов: цифровых управляемых сопротивлений (ЦУС) R8 и R10, преобразователя напряжения в частоту 11, реверсивного счетчика (PC) импульсов 12, двоичного умножителя частоты 13, делителя 14 опорной частоты F0, вычитающего устройства 15, двухвходовой логической схемы «ИЛИ» 16 понятно из их названий.
Устройство для измерения температуры работает следующим образом. При подборе резисторов выполняется соотношение
В этом случае мост и делитель работают независимо один от другого, несмотря на наличие между ними перемычки «d ƒ». Сумма сопротивлений ЦУС R8 и R10 всегда постоянна, т.к. изменение одного сопротивления всегда компенсируется противоположным изменением другого сопротивления за счет управления их прямым и обратным кодами с выходов реверсивного счетчика импульсов 12. В результате этого потенциал ползунка резистора R9 может изменяться в широких пределах, хотя сам ползунок остается неподвижным.
На входе преобразователя напряжения в частоту следования импульсов 11 действует напряжение разбаланса между измерительной диагональю моста, термопарой и точкой g (ползунок R9) делителя напряжения R7 и R8, R9, R10. Изменяющаяся частота F(τ) поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика (PC) 12 и на первый вход вычитающего устройства 15. Двоичный умножитель частоты 73 и делитель частоты 14 формируют поток импульсов, поступающий на вычитающий вход PC 12 и на второй вход вычитающего устройства 15.
Выходная частота двоичного умножителя 13 вычитается из выходной частоты преобразователя напряжения в частоту 11 вычитающим устройством 15 будучи задержанной на время, пропорциональное постоянной времени Т следящей системы автоматического управления. На выходе вычитающего устройства 15 формируется поток импульсов, пропорциональный производной 
и, соответственно, скорости изменения температуры 
, т.к. код PC 12 определяется зависимостью в форме Лапласа
где р - оператор Лапласа; F(p) - частота на выходе преобразователя 11; Foc(p) - частота на выходе двоичного умножителя 13 (обратной связи). При этом
где 
- постоянная времени системы следящей системы;
n - число разрядов реверсивного счетчика 12;
F0 - опорная частота делителя частоты 14.
Отсюда следует, что 
Частота на выходе схемы «ИЛИ» может быть определена как
Таким образом, после окончания переходного процесса на выходе схемы «ИЛИ» формируется значение производной F(τ), погрешность которой зависит только от точности задания постоянной времени Т системы.
Следящая система автоматического управления стремится ликвидировать возникающий разбаланс на входе преобразователя 11 путем изменения прямого и обратного кодов с выхода PC 12 на ЦУС R8 и R10. На выходе PC 12 прямой код несет информацию об измеряемой температуре t.
Применение следящей системы автоматического управления частотно-импульсного типа и двух цифровых управляемых сопротивлений позволило исключить следящий электродвигатель, редуктор и перемещение ползунка потенциометра в процессе измерений по сравнению с прототипом, что существенно повысило быстродействие и надежность работы устройства для измерения температуры, а также позволяет сформировать дополнительный выходной сигнал, прямо пропорциональный скорости изменения температуры.
Claims (1)
- Устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару, делитель напряжения, состоящий из потенциометра и резистора, включенного в диагональ питания моста, причем отрицательный электрод термопары и средняя точка делителя напряжения подключены к измерительной диагонали моста, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено преобразователем напряжения в частоту, реверсивным счетчиком импульсов, двоичным умножителем частоты, делителем частоты, вычитающим устройством, двухвходовой логической схемой «ИЛИ» и двумя цифровыми управляемыми сопротивлениями, кодовые входы которых соответственно связаны с выходами прямого и обратного кодов реверсивного счетчика, а движок потенциометра через входную цепь преобразователя напряжения в частоту соединен с положительным электродом термопары, второй вход схемы вычитания связан с выходом двоичного умножителя, входы одного операнда которого связаны с выходами реверсивного счетчика, а входы другого операнда связаны с выходами делителя частоты, вход которого связан с шиной опорной частоты, суммирующий вход реверсивного счетчика связан с выходом преобразователя напряжения в частоту, а вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом двоичного умножителя, при этом первый вход вычитающего устройства подключен к выходу преобразователя напряжения в частоту, два выхода вычитающего устройства соединены с входами двухвходовой логической схемы «ИЛИ» и знаковыми выходами скорости изменения температуры устройства, а выход схемы «ИЛИ» соединен с выходом регистрации величины скорости изменения температуры, выход прямого кода реверсивного счетчика подключен к выходу регистрации значения измеряемой температуры устройством, одно цифровое управляемое сопротивление включено между первым выводом потенциометра и средней точкой делителя напряжения, а второе - последовательно между вторым выводом потенциометра и клеммой питания делителя источника стабилизированного питания.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121605A RU2623196C1 (ru) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Устройство для измерения температуры |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121605A RU2623196C1 (ru) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Устройство для измерения температуры |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2623196C1 true RU2623196C1 (ru) | 2017-06-22 |
Family
ID=59241434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016121605A RU2623196C1 (ru) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Устройство для измерения температуры |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623196C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022032580A1 (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 欧菲光集团股份有限公司 | 热电偶冷端补偿电路、热电偶组件及温度传感器 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU433358A1 (ru) * | 1971-08-23 | 1974-06-25 | Устройство для измерения температуры | |
| US3956686A (en) * | 1973-09-29 | 1976-05-11 | Iwatsu Electric Co., Ltd. | Compensating circuit for a cold junction of a thermocouple |
| US4120201A (en) * | 1977-03-18 | 1978-10-17 | Partlow Corporation | Thermocouple temperature measurement circuit having cold junction compensation |
| SU1377611A1 (ru) * | 1986-01-02 | 1988-02-28 | Проектно-Конструкторское Бюро "Пунтукас" | Устройство дл измерени температуры |
| US8104956B2 (en) * | 2003-10-23 | 2012-01-31 | Covidien Ag | Thermocouple measurement circuit |
| CN204043810U (zh) * | 2014-09-04 | 2014-12-24 | 苏州长风航空电子有限公司 | 一种热电偶信号冷端温度补偿装置 |
| RU2545322C1 (ru) * | 2013-11-06 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Устройство для измерения температуры |
-
2016
- 2016-05-31 RU RU2016121605A patent/RU2623196C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU433358A1 (ru) * | 1971-08-23 | 1974-06-25 | Устройство для измерения температуры | |
| US3956686A (en) * | 1973-09-29 | 1976-05-11 | Iwatsu Electric Co., Ltd. | Compensating circuit for a cold junction of a thermocouple |
| US4120201A (en) * | 1977-03-18 | 1978-10-17 | Partlow Corporation | Thermocouple temperature measurement circuit having cold junction compensation |
| SU1377611A1 (ru) * | 1986-01-02 | 1988-02-28 | Проектно-Конструкторское Бюро "Пунтукас" | Устройство дл измерени температуры |
| US8104956B2 (en) * | 2003-10-23 | 2012-01-31 | Covidien Ag | Thermocouple measurement circuit |
| RU2545322C1 (ru) * | 2013-11-06 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Устройство для измерения температуры |
| CN204043810U (zh) * | 2014-09-04 | 2014-12-24 | 苏州长风航空电子有限公司 | 一种热电偶信号冷端温度补偿装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022032580A1 (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 欧菲光集团股份有限公司 | 热电偶冷端补偿电路、热电偶组件及温度传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101109662B (zh) | 一种热电阻温度测量电路 | |
| US3875501A (en) | Pulse width modulation type resistance deviation measuring apparatus | |
| CN106679842B (zh) | 一种采用基准电压补偿技术的测温方法和测温电路 | |
| GB2122347A (en) | Improvements in or relating to methods of and apparatuses for determining heat transfer coefficients | |
| RU2623196C1 (ru) | Устройство для измерения температуры | |
| KR101891413B1 (ko) | 휘트스톤 브리지 타입 센서의 옵셋 산출 방법 및 장치 | |
| CN103604525A (zh) | 一种基于校验数据的热电阻温度测量仪 | |
| US3582761A (en) | Thermocouple convertor | |
| RU2545322C1 (ru) | Устройство для измерения температуры | |
| EP3396392B1 (en) | Apparatus and method for determining a power value of a target | |
| JPS6277604A (ja) | 比例制御装置 | |
| RU2534427C1 (ru) | Устройство для измерения разности температур | |
| RU147683U1 (ru) | Медицинский термометр | |
| RU2504743C1 (ru) | Цифровой измеритель температуры | |
| JP5513586B2 (ja) | 温度測定方法 | |
| Filatov et al. | Prospects of Using a Modified Null Method for Temperature Measurement with Resistance Sensors | |
| JPS6129657B2 (ru) | ||
| RU2682101C1 (ru) | Измеритель температуры | |
| SU514498A1 (ru) | Способ контрол границ раздела между металлом, шлаком и газом | |
| RU2534384C1 (ru) | Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры | |
| SU1012042A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры | |
| RU2549114C2 (ru) | Функциональный аналогово-цифровой преобразователь | |
| Freeman et al. | Design of optimal linear control systems with quadratic performance indices | |
| RU2051342C1 (ru) | Способ определения неравномерности температурного поля | |
| SU901850A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры вращающихс объектов |