SU1143994A1 - Устройство дл измерени разности температур - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее два термопреобразовател  сопротивлени , первые выводы которых соединены между собой, конденсатор, генератор опорной частоты, выход которого через ключ соединен со счетным входом реверсивного счетчика, информационный выход которого соединен с входом блока индикации, а установочный вход подключен к выходу блока управлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введе- . ны три триггера, схема ИЛИ, два дополнительных ключа, делитель напр жени  на резисторах, преобразователь уровн  и дифференциальный усилитель, первый вход которого через конденсатор соединен с общей шиной устройства и непосредственно с первыми выводами термопреобразователей сопротивлени  , вторые выводы которых соответственно через дополнительные ключи подключены к выходу усилител , а второй вход дифференциального усилител  соединен со средней точкой делител  напр жени , включенного между общей шиной устройства и выходом усилител , соединенным через преоб- с разователь уровн  с первым входом (Л схемы ИЛИ и счетным входом первого триггера, пр мой выход которого подключен к управл ющему входу ключа, а вход разрешени  счета и инверсный выход подключены соответственно к S выходу и счетному входу второго | триггера, установочный вход Которого соединен с выходом блока управлени  и первым входом третьего триггера , второй вход которого соединен с вы- ОЭ ходом, переноса реверсивного счетчи- Q ка, а инверсный и пр мой выходы под- Pjp ключены соотйетственно к знаковому ||2h входу блока индикагщи и второму вхоцу схемы ШШ, вькод которой соединен с управл югчим входом реверсивного счетчика.

Description

1 Изобретение относитс  к области температурных измерений, а более конкретно к устройствам дл  измерени  разности температур с использованием термопреобразователей сопротивлени  . Известно устройство дл  измерени разности температур, содержащее диф ференциальньй мост с двум  термообразовател ми сопротивлени , одна диагональ которого соединена с гене ратором импульсов, а друга  подключ на к входу нуль-органа, выход которого через цифровой автомат подключен к управл ющему входу цифрового делител  напр жени , включенного в пл чо моста l 1. Известно устройство дл  измерени разности температур, содержащее Диф ференциальньй мост, одна диагональ которого подключена к источнику переменного напр жени , а друга  к входам дифференциального усилител , выход которого через второй уси литель и сумматор подключен к входу преобразовател  напр жени  в час тоту С21. Однако эти устройства не обеспечивают высокой точности измерени  в широком диапазоне температур из-з нелинейности дифференциального моста . , Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство гц1Я измерени  разности температур, содержащее два термопре образовател  сопротивлени , первые выводы которых соединены между со бой, конденсатор, генератор опор-ной частоты, выход которого через ключ соединен со счетным входом реверсивного счетчика, информационный вькод которого соединен с входом блока индикации, а установочный вход подключен к выходу блока управ лени , а также переключатель, управ л ющие входы которого соединены с блоком управлени , компаратор, источник посто нного тока. В этом уст ройстве, с помощью переключател , источника посто нного тока, конденсатора и компаратора на выходе последнего формируетс  последовательность чередующихс  импульсов, длительность которых пропорциональна температуре термопреобразовате;лей . Эти импульсы заполн ютс  импульсами от генератора опорной час942 тоты и подсчитываютс  счетчиком таким образом, что на его выходе формируетс  код, пропорциональный разности измер емых температур З J. Однако это устройство не обеспе- , чивает высокой точности измерени  разности температур из-за вли ни  на результат измерени  нестабильности источника тока. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  разности температур, содержащее два термопреобразовател  сопротивлени , первые выводы которых соединены между собой, конденсатор, генератор опорной частоты, выход которого через ключ соединен со счетным входом реверсивного счетчика, информационный выход которого соединен с входом блока индикации,,введены три триггера , схема ИЛИ, два исполнительных ключа, делитель напр жени  на резисторах , преобразователь уровн  и дифференциальный усилитель, первый вход которого через конденсатор соединен с общей шиной устройства и непосредственно с первыми выводами термопреобразователей сопротивлени  вторые выводы которых соответственно через дополнительные ключи подключены к выходу усилител , а второй вход дифференциального усилител  соединен со средней точкой делител  напр жени , включенного между общей шиной устройства и выходом усилител , соединенным через преобразователь уровн  с первым входом схемы ИЛИ и счетным входом первого триггера, пр мой выход которого подключен к управл ющему входу ключа, а зход разрешени  счета и инверсньй выход подключены соответственно к выходу и счетному входу второго триггера, установочный вход которого соединен с выходом блока управлени -и первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом переноса реверсивного счетчика, а инверсный и пр мой выходы подключены соответственно к знаковому входу блока индикации и второму входу схемы ИЛИ, выход которой соединен с управл ющим входом реверсивного счетчика. На чертеже представлена функцио- нальна  схема устройства.

3

Устройство содержит два термопреобразовател  1 и 2 сопротивлени , два дополнительных ключа 3 и 4, выполненных , например, на транзисторах и резисторах, конденсатор 5, делитель напр жени  на резисторах 6 и 7, дифференциальный усилитель 8, преобразователь 9 уровн , например усилитель с заданным коэффициентом усилени  и выходным сопротивлением , генератор 10 опорной частоты, ключ 11, реверсивный счетчик 12, триггеры 13-15, схему ИЛИ 16, блок 17 индикации и блок 18 управлени .

Устройство работает следуюгцим образом.

На выходе дифференциального усилител  8, работающего в режиме ограничени , формируетс  последовательность пр моугольных импульсов.

Пусть в начальный момент времени напр жение на, выходе усилител  В становитс  положительным. При этом открываетс  ключ 3, и конденсатор 5 начинает зар жатьс  через термопреобразователь 1 сопротивлени .

Напр жение на первом входе усилител  8 становитс  равным

и.и .

.R,.R -о где Е и Е - сопротивление резисторов 6 и 7j Ug - напр жение ограничени 

усилител  8.

Напр жение на втором входе усилител  измен етс  по экспоненциальному закону

t

) ),

где и (01 - напр жение на конденсаторе 5 в начальный момент времени,

(f,M -.

Ку - сопротивление термопреобразовател  1 при температуре е ,

С - емкость конденсатора 5,

t - врем .

В момент времени t , когда напр жение и достигнет значени  U , напр жение на выходе усилит€ш  8 становитс  отрицательным. Таким образом на выходе усилител  8 формируетс 

143994

положительный

импульс, длительно- стью

U2Когда напр жение на выходе усилител  8 становитс  отрицательным, ключ 3 закрываетс , а ключ 4 открываетс , и конденсатор 5 зар.-жаетс  через термопреобразователь 2 сопротивлени . При этом происходит формирование отрицательного импульса с длительностью

()

2 Последовательность пр моугольных импульсов с выхода усилител  8 через

преобразователь 9 уровн  поступает на первый вход схемы ИЛИ и счетный вход триггера 15. (Преобразователь 9 уровн  необходим дл  согласовани  выхода усилител  с входами цифровых микросхем).

По команде с блока 18 управлени  на информационном выходе счетчика 12 и пр мом выходе триггера 13 устанавливаетс  сигнал логического нул ,

0 а на выходе триггера 14 - сигнал

логической единицы, который поступает на вход разрешени  счета триггера 15. При поступлении на счетный вход триггера 15 переднего фронта

5 первого положительного импульса с выхода преобразовател  9 уровн  на его выходе устанавливаетс  сигнал логической единицы, который открывает ключ 11, и импульсы с генератора 10 опорной частоты начинают

поступать на счетный вход реверсивного счетчика 12. При этом счетчик 12 включаетс  на суммирование, так как на его управл ющий вход с выхода

5 схемы ИЛИ 16 поступает сигнал 1. При по влении отрицательного фронта на выходе преобразовател  9 уровн  реверсивный счетчик переключаетс  на вычитание, так как на выходе

0 схемы ИЛИ 16 устанавливаетс  сигнал О. При поступлении второго положительного фронта на счетный вход триггера 15 на пр мом вьпсоде его устанавливаетс  сигнал О, на инверсном - 1, ключ 11 закрываетс , а положительный фронт, поступивший на счетньй вход триггера 14, устанавливает на его выходе О, запре5 .

щающий переключение триггера 15. Результат измерени , полученный в реверсивном счетчике 12, отображаетс  блоком 17 индикации.

Если длительность отрицательного импульса больше длительности положительного , то в процессе работы реверсивного счетчика 12 на вычитание он устанавливаетс  в нулевое состо ние, а на выходе Переноса по вл етс  сигнал 1. В этом случае на пр мом выходе триггера 13 устанавливаетс  сигнал 1, на инверсном - О, что соответствует отрицательному знаку результата измерени , а реверсивный счетчик переключаетс  на суммирование, так как на выходе схемы ИЛИ 16 по вл етс  сигнал 1. Окончание измерени  происходит аналогично.

Таким образом, при линейной зави симости сопротивлени  термопреобразователей 1 и 2 от температуры число импульсов, полученное в реверсив

К)3994

ном счетчике 12, пропорционально раз ,ности измер емых температур

..N

()

где fg - частота генератора-10-,

d- - температурный коэффициент сопротивлени  термопреобразователей 1 и 2;

RO - сопротивление термопреобразователей 1 и 2 при . Наличие новых элементов (триггеров , схемы ИЛИ, дифференциального усилител , дополнительных ключей, делител  напр жени ) выгодно отличает предлагаемое устройство от известного , так как позвол ет повысить точность измерени  разности температур и его надежность.

Устройство может быть целиком выполнено на микромощных серийных микросхемах , что позвол ет значительно уменьшить его энергопотребление, а также габариты и вес.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее два термопреобразователя сопротивления, первые выводы которых ^соединены между собой, конденсатор, генератор опорной частоты, выход которого через ключ соединен со счетным входом реверсивного счетчика, информационный выход которого соединен с входом блока индикации, а установочный вход подключен к выходу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три триггера, схема ИЛИ, два допол- нительных ключа, делитель напряжения на резисторах, преобразователь уровня и дифференциальный усилитель, первый вход которого через конденсатор соединен с общей шиной устройства и непосредственно с первыми выводами термопреобразователей сопротивления , вторые выводы которых соответственно через дополнительные ключи подключены к выходу усилителя, а второй вход дифференциального усилителя соединен со средней точкой делителя напряжения, включенного между общей шиной устройства и выходом усилителя, соединенным через преоб- g разователь уровня с первым входом схемы ИЛИ и счетным входом первого триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу ключа, а вход разрешения счета и инверсный выход подключены соответственно к выходу и счетному входу второго триггера, установочный вход Которого соединен с выходом блока управления и первым входом третьего триггера , второй вход которого соединен с выходом. переноса реверсивного счетчика, а инверсный и прямой выходы подключены соответственно к знаковому входу блока индикации и второму входу схемы ИЛИ, выход которой соединен с управляющим входом реверсивного счетчика.