RU2674558C1 - Medium temperature meter - Google Patents

Medium temperature meter Download PDF

Info

Publication number
RU2674558C1
RU2674558C1 RU2018101368A RU2018101368A RU2674558C1 RU 2674558 C1 RU2674558 C1 RU 2674558C1 RU 2018101368 A RU2018101368 A RU 2018101368A RU 2018101368 A RU2018101368 A RU 2018101368A RU 2674558 C1 RU2674558 C1 RU 2674558C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
thermal
operational amplifier
analog multiplexer
resistors
Prior art date
Application number
RU2018101368A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Иванович Гутников
Андрей Сергеевич Анашкин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2018101368A priority Critical patent/RU2674558C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2674558C1 publication Critical patent/RU2674558C1/en

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
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • 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
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to information-measuring technology and can be used to convert temperature to voltage. Meter contains at least two thermal converters, an analog multiplexer with a control bus, a stabilizer diode, a DC voltage source, the first and second resistors, an operational amplifier. Thermal converters are interconnected in series. Following equipment is additionally introduced: capacitor, the first and second diodes connected in anti-parallel, the cathode of the second diode is connected to the inverting input of the operational amplifier and through the first resistor is connected to a constant voltage source, and the anode is connected to the common bus and to the non-inverting input of the operational amplifier, the output of which is connected through the second resistor to the input of the first thermal converter. Output of the last thermal converter is connected to the inverting input of the operational amplifier, through a stabilizer diode connected to the second output of the second resistor and through a capacitor to the output of the operational amplifier. Inputs of the analog multiplexer are connected directly or via additional resistors to the input of each thermal converter, respectively, and the output of the analog multiplexer is the output of the device.EFFECT: broader functional capabilities.4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования температуры в напряжение.The invention relates to information-measuring technique and can be used to convert temperature to voltage.

Известен измеритель средней температуры (см. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. М., Додэка-XXI, 2005 г., «Датчики температуры с выходом по напряжению», стр. 488, рис. 10.8б), содержащий источник опорного напряжения, подключенный через резистор к выходу и к последовательно соединенным трем интегральным микросхемам термопреобразователей. К выходу измерителя средней температуры подключен измеритель напряжения или аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Напряжение на выходе измерителя средней температуры равно сумме напряжений на трех термопреобразователях, поэтому выходное напряжение и его чувствительность к изменению температуры увеличивается в три раза. Для определения средней температуры суммарное напряжение делится на число термопреобразователей.A well-known average temperature meter (see Volovich GI. Circuitry of analog and analog-digital electronic devices. M., Dodeka-XXI, 2005, “Temperature sensors with voltage output”, p. 488, Fig. 10.8b) comprising a reference voltage source connected through a resistor to the output and to three thermal converter integrated circuits connected in series. A voltage meter or an analog-to-digital converter (ADC) is connected to the output of the average temperature meter. The voltage at the output of the average temperature meter is equal to the sum of the voltages at the three thermal converters, so the output voltage and its sensitivity to temperature changes increases three times. To determine the average temperature, the total voltage is divided by the number of thermal converters.

Недостатками измерителя средней температуры являются:The disadvantages of the average temperature meter are:

- большое суммарное выходное напряжение при большом числе термопреобразователей, что требует сложного широкодиапазонного измерителя напряжения (например, для трех термопреобразователей 1019EM1 с начальным выходным напряжением 2730 мВ при 0°С выходное напряжение равно 3⋅2730 мВ=8190 мВ);- a large total output voltage with a large number of thermal converters, which requires a complex wide-range voltage meter (for example, for three 1019EM1 thermal converters with an initial output voltage of 2730 mV at 0 ° C, the output voltage is 3⋅2730 mV = 8190 mV);

- невозможность идентифицирования местоположения соответствующего датчика;- the inability to identify the location of the corresponding sensor;

- низкая точность преобразования за счет использования не стабильного источника тока, выполненного на резисторе, подключенном к источнику опорного напряжения;- low conversion accuracy due to the use of an unstable current source made on a resistor connected to a reference voltage source;

большое время тепловой инерции крупногабаритного термопреобразователя 1019ЕМ1 (аналог LM235).long time of thermal inertia of the large-sized thermal converter 1019EM1 (analogue of LM235).

Известен измеритель средней (средневзвешенной) температуры (см. журнал «Измерительная техника» №7 1989 г., статья: «Определение средневзвешенной температуры тела при помощи транзисторных преобразователей», стр. 58, рис. 2), содержащий семь термопреобразователей, выполненных на диодах n-p-n биполярных транзисторов, аналоговый мультиплексор с шиной управления, стабилитрон, источник постоянного напряжения, семь первых постоянных резисторов, первые выводы которых подключены к первым выводам семи первых подстроечных резисторов соответственно, семь вторых постоянных резисторов, первые выводы которых подключены к первым выводам семи вторых подстроечных резисторов, соединенных с первыми выводами вторых постоянных резисторов, операционный усилитель (ОУ), дифференциальный ОУ, измеритель напряжения, третий, четвертый, пятый, шестой резисторы, вторые выводы семи первых постоянных резисторов объединены и подключены через третий резистор к источнику постоянного напряжения, через стабилитрон к общей шине, через последовательно соединенные четвертый и пятый постоянные резисторы и пятнадцать подстроечных резисторов к общей шине, точка соединения четвертого и пятого резисторов подключена к неинвертирующему входу ОУ, инвертирующий вход которого подключен к его выходу, подключенному к объединенным другим вторым выводам семи вторых постоянных резисторов. Первые выводы семи первых постоянных резисторов через подстроенные резисторы подключены к анодам диодов n-p-n транзисторов, катоды которых объединены и подключены к общей шине, точки соединения первых выводов семи первых постоянных резисторов с соответствующими первыми выводами подстроечных резисторов подключены ко вторым выводам вторых подстроечных резисторов, выводы которых подключены к соответствующим входам аналогового мультиплексора, выход которого подключен к неинвертирующему входу дифференциального ОУ, выход которого подключен к измерителю напряжения со встроенным АЦП. Инвертирующий вход дифференциального ОУ подключен к выходу ОУ, шина управления аналогового мультиплексора подключена к управляющей шине.Known meter average (weighted) temperature (see the journal "Measuring equipment" No. 7 of 1989, article: "Determination of the average body temperature using transistor converters", page 58, Fig. 2), containing seven thermocouples made on diodes npn bipolar transistors, an analog multiplexer with a control bus, a zener diode, a constant voltage source, the first seven constant resistors, the first conclusions of which are connected to the first conclusions of the first seven tuning resistors, respectively, with two second constant resistors, the first terminals of which are connected to the first terminals of the seven second tuning resistors connected to the first terminals of the second constant resistors, an operational amplifier (OA), a differential OA, a voltage meter, the third, fourth, fifth, sixth resistors, the second conclusions of the first seven constant resistors are combined and connected through a third resistor to a constant voltage source, through a zener diode to a common bus, through a fourth and fifth constant resistors and a fifth connected in series adtsat trimming resistors to a common bus, a connection point of the fourth and fifth resistors connected to the noninverting input of op amp inverting input is connected to its output connected to the combined second terminal seven other second fixed resistors. The first conclusions of the first seven constant resistors are connected through tuned resistors to the anodes of the diodes of npn transistors, the cathodes of which are combined and connected to a common bus, the connection points of the first conclusions of the first seven constant resistors with the corresponding first conclusions of the tuning resistors are connected to the second outputs of the second tuning resistors, the conclusions of which are connected to the corresponding inputs of the analog multiplexer, the output of which is connected to the non-inverting input of the differential op-amp, the output of which is connected chen to a voltage meter with a built-in ADC. The inverting input of the differential op-amp is connected to the output of the op-amp, the control bus of the analog multiplexer is connected to the control bus.

Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и выбрано в качестве прототипа.This device is the closest in technical essence to the claimed invention and is selected as a prototype.

Недостатками измерителя средней (средневзвешенной) температуры являются:The disadvantages of the meter average (weighted average) temperature are:

- сложность за счет большого числа резистивных задатчиков тока, большого числа технологических настроек термопреобразователей и избыточного дифференциального ОУ;- complexity due to the large number of resistive current drives, a large number of technological settings of thermal converters and excessive differential op-amp;

- низкая точность преобразования за счет использования не стабильного источника тока, выполненного на резисторе, подключенном к источнику опорного напряжения;- low conversion accuracy due to the use of an unstable current source made on a resistor connected to a reference voltage source;

- низкая чувствительность из-за малого выходного напряжения отдельно включенного термопреобразователя;- low sensitivity due to the small output voltage of the separately included thermal converter;

- невозможность идентифицирования местоположения соответствующего датчика;- the inability to identify the location of the corresponding sensor;

- отсутствие защиты ОУ и аналогового мультиплексора от помех в длинных линиях связи от термопреобразователей.- lack of protection of the op-amp and analog multiplexer from interference in long communication lines from thermal converters.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение является расширение функциональных возможностей, повышение точности измерения средней температуры и упрощение конструкции (улучшение технологичности).The technical problem to be solved by the claimed invention is aimed at expanding the functionality, increasing the accuracy of measuring the average temperature and simplifying the design (improving manufacturability).

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей за счет реализации идентификации местоположения термопреобразователей и защиты ОУ с аналоговым мультиплексором от помех в длинных линиях связи термопреобразователей, повышении точности за счет использования единого стабильного источника тока, упрощении конструкции (улучшении технологичности) за счет исключения резисторов, ОУ, операций настройки.The technical result achieved by using the claimed invention is to expand the functionality by identifying the location of the thermal converters and protecting the op-amp with an analog multiplexer from interference in the long communication lines of the thermal converters, increasing accuracy by using a single stable current source, simplifying the design (improving manufacturability) due to the exclusion of resistors, op-amps, tuning operations.

Для достижения технического результата в заявляемом измерителе средней температуры, содержащем не менее двух термопреобразователей, аналоговый мультиплексор с шиной управления, стабилитрон, источник постоянного напряжения, первый и второй резисторы, ОУ, новым является то, что термопреобразователи соединены между собой последовательно, дополнительно введены: конденсатор, первый и второй диоды, соединенные встречно-параллельно, при этом катод второго диода соединен с инвертирующим входом ОУ и через первый резистор соединен с источником постоянного напряжения, а анод соединен с общей шиной и с неинвертирующим входом ОУ, выход которого соединен через второй резистор с входом первого термопреобразователя, выход последнего термопреобразователя соединен с инвертирующим входом ОУ, через стабилитрон соединен со вторым выводом второго резистора и через конденсатор с выходом ОУ, входы аналогового мультиплексора соединены непосредственно или через дополнительные резисторы с входом каждого термопреобразователя соответственно, а выход аналогового мультиплексора является выходом устройства.To achieve a technical result in the inventive average temperature meter containing at least two thermal converters, an analog multiplexer with a control bus, a zener diode, a constant voltage source, first and second resistors, op-amp, the new is that the thermal converters are connected in series, additionally introduced: capacitor , the first and second diodes connected in counter-parallel, while the cathode of the second diode is connected to the inverting input of the op-amp and through the first resistor is connected to the source m of constant voltage, and the anode is connected to a common busbar and with a non-inverting input of the op-amp, the output of which is connected through the second resistor to the input of the first thermocouple, the output of the last thermoconverter is connected to the inverting input of the op-amp, through the zener diode it is connected to the second output of the second resistor and through the capacitor with the output of the op-amp , the inputs of the analog multiplexer are connected directly or through additional resistors to the input of each thermal converter, respectively, and the output of the analog multiplexer is Exit devices.

В измерителе средней температуры в качестве термопреобразователей могут быть использованы диоды, диоды биполярных n-p-n или p-n-p транзисторов, или термосопротивления.In an average temperature meter, diodes, diodes of bipolar n-p-n or p-n-p transistors, or thermal resistance can be used as thermal converters.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом измерителе средней температуры позволяет расширить его функциональные возможности, повысить точность, упростить конструкцию (улучшить технологичность). Расширение функциональных возможностей обеспечивается наличием идентификации номера термопреобразователя, что реализуется за счет формирования на выходе аналогового мультиплексора напряжения ступенчатой формы, каждая ступень которого содержит информацию, как о температуре, так и о местоположении опрашиваемого термопреобразователя. Расширение функциональных возможностей также обеспечивается помехозащищенностью измерителя при работе с длинными линиями связи с термопреобразователями, что осуществляется за счет введения первого и второго диодов, конденсатора, второго резистора, стабилитрона и дополнительных резисторов в цепях защиты ОУ и аналогового мультиплексора. Повышение точности преобразования обеспечивается за счет соединения термопреобразователей в последовательную цепь с более высоким выходным напряжением и чувствительностью, запитанную общим стабильным током. Упрощение конструкции (улучшение технологичности) обеспечивается исключением дифференциального ОУ, не менее 20 резисторов, не менее 14 операций настройки.A new set of essential features in the inventive average temperature meter allows you to expand its functionality, improve accuracy, simplify the design (improve manufacturability). The expansion of functionality is provided by the identification of the number of the thermal converter, which is realized due to the formation of a step-shaped voltage at the output of the analog multiplexer, each stage of which contains information about both the temperature and the location of the thermal converter being interviewed. The expansion of functionality is also provided by the noise immunity of the meter when working with long communication lines with thermal converters, which is carried out by introducing the first and second diodes, capacitor, second resistor, zener diode and additional resistors in the protection circuits of the op-amp and analog multiplexer. Improving the accuracy of the conversion is ensured by connecting the thermal converters into a series circuit with a higher output voltage and sensitivity, powered by a common stable current. Simplification of the design (improvement of manufacturability) is ensured by the exception of the differential op-amp, at least 20 resistors, at least 14 tuning operations.

Изобретение поясняется функциональной схемой, представленной на фиг. 1. На фиг. 2 представлены диаграммы работы измерителя средней температуры.The invention is illustrated by the functional diagram shown in FIG. 1. In FIG. 2 shows diagrams of the average temperature meter.

Измеритель средней температуры содержит восемь термопреобразователей с 1 по 8, аналоговый мультиплексор 9 с шиной управления 10, стабилитрон 11, источник постоянного напряжения 12, первый 13 и второй 14 резисторы, ОУ 15. Термопреобразователи с 1 по 8 соединены между собой последовательно, конденсатор 16, первый 17 и второй 18 диоды, соединены встречно-параллельно, при этом катод второго диода 18 соединен с инвертирующим входом ОУ 15 и через первый резистор 13 соединен источником постоянного напряжения 12, а анод соединен с общей шиной и с неинвертирующим входом ОУ 15, выход которого соединен через второй резистор 14 с входом первого термопреобразователя 1, выход последнего термопреобразователя 8 соединен с инвертирующим входом ОУ 15, через стабилитрон 11 соединен со вторым выводом второго резистора 14 и через конденсатор 16 с выходом ОУ 15, входы аналогового мультиплексора 9 соединены непосредственно или через дополнительные резисторы с 19 по 26 с входом каждого термопреобразователя с 1 по 8 соответственно, а выход аналогового мультиплексора 27 является выходом устройства.The average temperature meter contains eight thermocouples 1 through 8, an analog multiplexer 9 with a control bus 10, a zener diode 11, a constant voltage source 12, the first 13 and second 14 resistors, OA 15. The thermocouples 1 through 8 are connected in series, a capacitor 16, the first 17 and second 18 diodes are connected counter-parallel, while the cathode of the second diode 18 is connected to the inverting input of the OS 15 and through the first resistor 13 is connected to a constant voltage source 12, and the anode is connected to a common bus and non-inverting to through the op-amp 15, the output of which is connected through the second resistor 14 to the input of the first thermocouple 1, the output of the last thermocouple 8 is connected to the inverting input of the op-amp 15, through the zener diode 11 is connected to the second output of the second resistor 14 and through the capacitor 16 with the output of the op-amp 15, the inputs of the analog multiplexer 9 are connected directly or through additional resistors from 19 to 26 with the input of each thermal converter from 1 to 8, respectively, and the output of the analog multiplexer 27 is the output of the device.

В измерителе средней температуры в качестве термопреобразователей 1-8 могут быть использованы диоды, диоды биполярных n-p-n или p-n-p транзисторов, или платиновые термосопротивления Pt500 (500 Ом при 0°С).In an average temperature meter, diodes, diodes of bipolar n-p-n or p-n-p transistors, or Pt500 platinum resistance thermometers (500 Ohms at 0 ° C) can be used as thermal converters 1-8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Рассмотрим случай измерения средней температуры объекта, на который установлены термопреобразователи 1-8, в качестве которых использованы диоды с известной нормированной статической характеристикой.Consider the case of measuring the average temperature of an object on which thermocouples 1-8 are installed, which are used as diodes with a known normalized static characteristic.

В исходном статическом состоянии (см. момент времени t1 на фиг. 2), обеспеченном нулевым кодом 00 0 на трехразрядной шине управления 10 аналогового мультиплексора 9, на выходе 27 установлена суммарная величина напряжения, состоящая из напряжений на восьми последовательно соединенных диодах с 1 по 8 (см. фиг. 1). За счет суммирования напряжений на диодах чувствительность увеличивается в восемь раз и позволяет использовать на выходе 27 аналогового мультиплексора 9 в качестве внешнего измерителя напряжения АЦП (на фиг. 1 не показан) с большей допустимой величиной кванта младшего разряда. За счет суммарного напряжения (момента t1), поделенного на количество диодов, среднее значение напряжения на восьми диодах (U27(1-8)cp(T)) и среднее значение температуры объекта определяется наиболее точно:In the initial static state (see time t1 in Fig. 2), provided with a zero code 00 0 on the three-digit control bus 10 of the analog multiplexer 9, the total voltage value consisting of the voltages of eight series-connected diodes 1 through 8 is set at output 27 (see Fig. 1). By summing the voltage across the diodes, the sensitivity increases eight times and allows the use of the output of analog analog multiplexer 9 as an external ADC voltage meter (not shown in Fig. 1) with a larger allowable value of the least significant quantum. Due to the total voltage (moment t1), divided by the number of diodes, the average voltage across eight diodes (U27 (1-8) cp (T)) and the average temperature of the object is determined most accurately:

Figure 00000001
Figure 00000001

Суммирование напряжений обеспечивается подключением последнего диода 8 последовательно включенных диодов к инвертирующему входу ОУ 15 и питанием диодов от единого стабильного источника тока, который построен за счет подключения инвертирующего входа ОУ через резистор 13 к отрицательному выводу источнику постоянного напряжения 12. Реализация общего стабильного тока по сравнению с резистивным режимом задания тока прототипа повышает точность преобразования температуры в напряжение втрое. Также за счет подключения термопреобразвоателей в цепь отрицательной обратной связи ОУ 15 обеспечивается малое выходное сопротивление на выходе 27 аналогового мультиплексора 9. Для помехозащиты и устойчивости в целом при подключении длинной линии связи с термопреобразователями между инвертирующим входом и выходом ОУ 15 включен интегрирующий конденсатор 16. Для исключения повреждения ОУ 15 возможным выбросом напряжения или мощной помехой по длинной линии связи между инвертирующим и неинвертирующим входами ОУ 15 включены встречно-параллельные диоды 17 и 18, величина напряжения на которых не превышает 0,6 В (что в десятки раз меньше допустимого синфазного и дифференциального напряжения ОУ 15). Для защиты ОУ 15 и аналогового мультиплексора 9 от короткого замыкания по выходу включен резистор 14. Для защиты входов аналогового мультиплексора, не имеющего встроенных цепей защиты, включены дополнительные резисторы с 19 по 26. Стабилитрон 11 предназначен для ограничения выходного напряжения ОУ 15 в случае обрыва связи с термопреобразователями, что в свою очередь обеспечивает сигнализацию обрыва.The summation of the voltages is provided by connecting the last diode 8 series-connected diodes to the inverting input of the OS 15 and supplying the diodes from a single stable current source, which is built by connecting the inverting input of the OS through a resistor 13 to the negative output of a constant voltage source 12. Realization of the total stable current compared to the resistive mode of setting the current prototype increases the accuracy of converting temperature into voltage three times. Also, by connecting the thermal converters to the OA 15 negative feedback circuit, a low output resistance is provided at the output 27 of the analog multiplexer 9. For noise protection and stability in general, an integrating capacitor 16 is connected between the inverting input and the output of the OU 15 when connecting a long communication line with the thermal converters 16. For the exception damage to the OS 15 possible voltage surge or powerful interference along a long communication line between the inverting and non-inverting inputs of the OS 15 included counter-parallel nye diodes 17 and 18, the voltage value which does not exceed 0.6 V (which is ten times less than the allowable common-mode and differential-voltage op amp 15). A resistor 14 is included to protect the op-amp 15 and analog multiplexer 9 from the output short circuit. To protect the inputs of the analog multiplexer that does not have built-in protection circuits, additional resistors 19 to 26 are included. Zener diode 11 is used to limit the output voltage of the op-amp 15 in the event of a communication failure with thermal converters, which in turn provides a breakage alarm.

При изменении двоичного кода на шине управления 10 аналогового мультиплексора 9 от 000 до 111, на выходе 27 аналогового мультиплексора 9 изменяется число последовательно включенных (опрашиваемых) термопреобразователей от восьми до одного и формируется выходное ступенчатое напряжение (см. моменты времени от t1 до t8 на фиг. 2). При изменении температуры изотермического объекта (с равными температурами во всех точках), от -40°С до 120°С величина каждой ступени, представленной на фиг. 2, возрастает от ΔU27 до 8ΔU27.When changing the binary code on the control bus 10 of the analog multiplexer 9 from 000 to 111, the output 27 of the analog multiplexer 9 changes the number of series-connected (interrogated) thermocouples from eight to one and generates an output step voltage (see time instants from t1 to t8 in FIG. . 2). When the temperature of the isothermal object changes (with equal temperatures at all points), from -40 ° C to 120 ° C, the value of each stage shown in FIG. 2, increases from ΔU27 to 8ΔU27.

В случае неизотермичности объекта, когда температуры точек измерения различны, температура термопреобразователей с 1 по 7 определяется по напряжению, равному разности напряжений момента времени, соответствующего номеру термопреобразователя и следующего момента времени цикла измерения:In the case of non-isothermal object, when the temperature of the measuring points are different, the temperature of the thermocouples from 1 to 7 is determined by the voltage equal to the voltage difference of the time instant corresponding to the number of the thermocouple and the next measurement cycle time:

Figure 00000002
Figure 00000002

где tn - момент времени цикла измерения, соответствующее номеру термопреобразователя n (n=1…7).where tn is the time instant of the measurement cycle corresponding to the number of the thermal converter n (n = 1 ... 7).

Термозависимое напряжение на термопреобразователе 8 (U278(Т)) равно напряжению момента времени t8:The thermally dependent voltage on the thermocouple 8 (U27 8 (Т)) is equal to the voltage of the time t8:

Figure 00000003
Figure 00000003

Испытания макета измерителя средней температуры, выполненного на прецизионном ОУ 15 типа 544УД12У3, аналоговом мультиплексоре 9 с шиной управления 10 типа 590КН6, внешнем измерителе напряжения (бортовом девятиразрядном АЦП, на фиг. 1 не показан), диодных термопреобразователях с 1 по 8 2Д707АС9 в микрокорпусе КТ-46 (обладающем малым временем тепловой инерции), диодах 17 и 18 типа 2Д522Б, прецизионном стабилитроне 11 типа 2С198Б, резисторах 13 и 14 типа С2-29В (с точностью изготовления 0,1%) и моделирование в САПР Micro-Cap, подтвердили его работоспособность и заявленные преимущества. Также в качестве термопреобразователей с 1 по 8 были исследованы восемь платиновых термопреобразователей сопротивления Pt500, при этом выявлено равенство температурных коэффициентов (≈2,1 мВ/°С) диодов и платиновых термосопротивлений Pt500 (500 Ом при 0°С). При испытаниях макета подтверждено, что суммарное выходное напряжение и чувствительность увеличены в 8 раз (чувствительность равна 8⋅2,1 мВ/°С=16 мВ/°С), точность измерения увеличена в трое, выходное ступенчатое напряжение определяет местоположение термопреобразователя в объекте.Tests of the model of an average temperature meter performed on a precision OU 15 of type 544UD12U3, an analog multiplexer 9 with a control bus 10 of type 590KN6, an external voltage meter (onboard nine-bit ADC, not shown in Fig. 1), diode thermal converters from 1 to 8 2D707usporKorok -46 (having a short thermal inertia time), diodes 17 and 18 of type 2D522B, precision zener diode 11 of type 2C198B, resistors 13 and 14 of type C2-29B (with 0.1% manufacturing accuracy) and simulation in CAD Micro-Cap, confirmed it performance and declared p eimuschestva. Also, eight platinum Pt500 resistance thermocouples were investigated as thermal converters 1 through 8, and the equality of the temperature coefficients (≈2.1 mV / ° С) of diodes and Pt500 platinum thermal resistance (500 Ohm at 0 ° С) was revealed. When testing the layout, it was confirmed that the total output voltage and sensitivity were increased by 8 times (sensitivity is 8⋅2.1 mV / ° C = 16 mV / ° C), the measurement accuracy was increased by three, the output step voltage determines the location of the thermal converter in the object.

Claims (4)

1. Измеритель средней температуры, содержащий не менее двух термопреобразователей, аналоговый мультиплексор с шиной управления, стабилитрон, источник постоянного напряжения, первый и второй резисторы, операционный усилитель, отличающийся тем, что термопреобразователи соединены между собой последовательно, дополнительно введены: конденсатор, первый и второй диоды, соединенные встречно-параллельно, при этом катод второго диода соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и через первый резистор соединен с источником постоянного напряжения, а анод соединен с общей шиной и с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен через второй резистор с входом первого термопреобразователя, выход последнего термопреобразователя соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, через стабилитрон соединен со вторым выводом второго резистора и через конденсатор с выходом операционного усилителя, входы аналогового мультиплексора соединены непосредственно или через дополнительные резисторы с входом каждого термопреобразователя соответственно, а выход аналогового мультиплексора является выходом устройства.1. An average temperature meter containing at least two thermal converters, an analog multiplexer with a control bus, a zener diode, a constant voltage source, first and second resistors, an operational amplifier, characterized in that the thermal converters are connected in series, additionally introduced: a capacitor, first and second diodes connected in counter-parallel, while the cathode of the second diode is connected to the inverting input of the operational amplifier and through the first resistor is connected to a constant source voltage, and the anode is connected to a common bus and to a non-inverting input of the operational amplifier, the output of which is connected through the second resistor to the input of the first thermal converter, the output of the last thermal converter is connected to the inverting input of the operational amplifier, through the zener diode is connected to the second output of the second resistor and through the capacitor to the output operational amplifier, the inputs of the analog multiplexer are connected directly or through additional resistors to the input of each thermoconverter co respectively, and analog multiplexer output is the output device. 2. Измеритель средней температуры по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термопреобразователей использованы диоды.2. An average temperature meter according to claim 1, characterized in that diodes are used as thermal converters. 3. Измеритель средней температуры по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термопреобразователей использованы диоды биполярных n-р-n или р-n-р транзисторов.3. The average temperature meter according to claim 1, characterized in that the diodes of bipolar npn or pnp transistors are used as thermal converters. 4. Измеритель средней температуры по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термопреобразователей использованы термосопротивления.4. The average temperature meter according to claim 1, characterized in that thermal resistors are used as thermal converters.
RU2018101368A 2018-01-15 2018-01-15 Medium temperature meter RU2674558C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018101368A RU2674558C1 (en) 2018-01-15 2018-01-15 Medium temperature meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018101368A RU2674558C1 (en) 2018-01-15 2018-01-15 Medium temperature meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674558C1 true RU2674558C1 (en) 2018-12-11

Family

ID=64753259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018101368A RU2674558C1 (en) 2018-01-15 2018-01-15 Medium temperature meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674558C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU354286A1 (en) * Л. В. Заничковска , В. А. Кочан Львовский ордена Ленина политехнический институт DEVICE FOR AUTOMATIC MEASUREMENT OF AVERAGE TEMPERATURE OF MEDIUM
SU987411A1 (en) * 1981-07-20 1983-01-07 Научно-производственное объединение "Квант" Device for measuring temperature
SU1352246A1 (en) * 1984-01-30 1987-11-15 Одесский Гидрометеорологический Институт Device for measuring mean temperature value of medium sections with heterogeneous temperature pattern
DE10022822A1 (en) * 2000-05-10 2001-11-15 Ursula Tartsch Miniature temperature sensor, has flexible substrate, transistor or diode chip, conducting tracks and connecting conducting wires enveloped in elastically flexible envelope material
RU2495390C1 (en) * 2012-04-12 2013-10-10 Артур Игоревич Гулин Measuring temperature of average temperature of non-homogeneous medium, and device for its implementation
RU147683U1 (en) * 2014-05-06 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ) MEDICAL THERMOMETER
JP2015105852A (en) * 2013-11-29 2015-06-08 木村　光照 Diode thermometer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU354286A1 (en) * Л. В. Заничковска , В. А. Кочан Львовский ордена Ленина политехнический институт DEVICE FOR AUTOMATIC MEASUREMENT OF AVERAGE TEMPERATURE OF MEDIUM
SU987411A1 (en) * 1981-07-20 1983-01-07 Научно-производственное объединение "Квант" Device for measuring temperature
SU1352246A1 (en) * 1984-01-30 1987-11-15 Одесский Гидрометеорологический Институт Device for measuring mean temperature value of medium sections with heterogeneous temperature pattern
DE10022822A1 (en) * 2000-05-10 2001-11-15 Ursula Tartsch Miniature temperature sensor, has flexible substrate, transistor or diode chip, conducting tracks and connecting conducting wires enveloped in elastically flexible envelope material
RU2495390C1 (en) * 2012-04-12 2013-10-10 Артур Игоревич Гулин Measuring temperature of average temperature of non-homogeneous medium, and device for its implementation
JP2015105852A (en) * 2013-11-29 2015-06-08 木村　光照 Diode thermometer
RU147683U1 (en) * 2014-05-06 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ) MEDICAL THERMOMETER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5667192B2 (en) Multiplexer for detecting and correcting leakage current
US10190919B2 (en) Differential thermistor circuit
CA2898377C (en) Sensor interface circuits
KR20080021143A (en) Capacitance-to-voltage conversion method and apparatus
KR20100116559A (en) Providing linear relationship between temperature and digital code
CN108760060A (en) A kind of resistance for distal end CMOS temperature measuring circuits eliminates circuit
KR102360738B1 (en) Flicker noise reduction in a temperature sensor arrangement
CN109791118B (en) Measurement circuit for estimating resistance of resistive gas sensor
US20190113393A1 (en) Temperature sensor
RU2674558C1 (en) Medium temperature meter
CN110968144B (en) Analog output method, system, medium, and apparatus based on temperature sensor circuit
KR100617893B1 (en) Band gap reference circuit
RU2795214C1 (en) Multichannel sensor meter
RU2612200C1 (en) Resistance transducer and thermal electromotive force in tense
RU2374709C1 (en) Temperature-voltage converter
US11940402B2 (en) Circuit arrangement and sensor arrangements including the same
US11855660B2 (en) Sigma-delta analog-to-digital converter and sensor arrangements including the same
CN116418315B (en) Filter temperature analog circuit
RU2549255C1 (en) Digital temperature meter
CN212110392U (en) Terminal temperature detection circuit of electric energy meter and electric energy meter
CN218002731U (en) PT100 temperature signal transmitting circuit
Kunz Exponential D/A converter with a dynamic range of eight decades
SU437978A1 (en) Ohmmeter
JP2022117164A (en) Voltage comparator circuit, power management circuit, and electronic device
JPH04203971A (en) Current detection circuit