SU1312405A1 - Thermoresistive temperature meter with digital indication - Google Patents

Thermoresistive temperature meter with digital indication Download PDF

Info

Publication number
SU1312405A1
SU1312405A1 SU853894590A SU3894590A SU1312405A1 SU 1312405 A1 SU1312405 A1 SU 1312405A1 SU 853894590 A SU853894590 A SU 853894590A SU 3894590 A SU3894590 A SU 3894590A SU 1312405 A1 SU1312405 A1 SU 1312405A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
bridge circuit
temperature
generator
thermistor
frequency generator
Prior art date
Application number
SU853894590A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Иванович Осокин
Николай Дмитриевич Дубовой
Владимир Николаевич Поротов
Юрий Георгиевич Тризин
Original Assignee
Московский институт электронной техники
Предприятие П/Я В-2438
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 Московский институт электронной техники, Предприятие П/Я В-2438 filed Critical Московский институт электронной техники
Priority to SU853894590A priority Critical patent/SU1312405A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1312405A1 publication Critical patent/SU1312405A1/en

Links

Landscapes

  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерению температуры и может быть использовано в автоматизированных системах измерени  и контрол  температуры окружающей среды. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Устройство содержит мостовую схему 1, усилитель 2 разбаланса мостовой схемы 1 с термочувствительным элементом R, генератор 3 управл емой частоты, формирователь 4 бипол рных импульсов, аттенюатор 5 импульсного сигнала, регулируемый источник 6 напр жени  посто нного тока, генератор 7 опорной частоты, Бычитатель 8 импульсных последовательностей и измеритель 9 частоты . Введение новых элементов и образование новых св зей между элементами устройства позвол ет компенсировать нелинейность характеристики термочувствительного элементе R-p и . позвол ет использовать устройство дл  контрол  быстромен ющихс  температур . 1 ил. с б (/) Ll.JThe invention relates to temperature measurement and can be used in automated systems for measuring and controlling ambient temperature. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The device contains a bridge circuit 1, an unbalance amplifier 2 of a bridge circuit 1 with a temperature-sensitive element R, a controlled frequency generator 3, a shaper of 4 bipolar pulses, a pulsed signal attenuator 5, an adjustable DC voltage source 6, a reference frequency generator 7 pulse sequences and frequency meter 9. The introduction of new elements and the formation of new connections between the elements of the device allows to compensate for the non-linearity of the characteristics of the temperature-sensitive element R-p and. allows the use of a device for controlling rapidly changing temperatures. 1 il. with b (/) Ll.J

Description

113113

Изобретение относитс  к измерению температур и может быть использовано в автоматизированных система}с рени  и контрол  температуры окрул аю- щей среды.The invention relates to temperature measurement and can be used in an automated system with rhenium and temperature control of the surrounding medium.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

На чертеже представлена блок-схема терморезистивного измерител  температуры с цифровым отсчетом.The drawing shows a block diagram of a thermal resistance temperature meter with a digital readout.

Терморезистивный измеритель температуры с цифровым отсчетом содержит мостовую схему 1 с терморезистором R в одном из ее плеч, подключенную своим выходом к входу усилител  разбаланса мостовой схемы 2, генераторThermal resistance temperature meter with digital readout contains a bridge circuit 1 with a thermistor R in one of its arms, connected by its output to the input of the unbalance amplifier of the bridge circuit 2, a generator

3управл емой частоты, формирователь3 controlled frequency shaper

4бипол рных импульсов, аттенюатор 5 импульсного сигнала 5, регулируемый источник 6 напр жени  посто нного тока, генератор 7 опорной частоты, вычитатель 8 импульсных последовательностей , измеритель 9 частоты.4 bipolar pulses, an attenuator 5 of a pulse signal 5, an adjustable source 6 of DC voltage, a generator 7 of the reference frequency, a subtractor of 8 pulse sequences, a meter 9 of frequency.

. Терморезистивный измеритель температуры с цифровым отсчетом работает следующим образом.. Thermal resistance temperature meter with digital readout works as follows.

Блоки 1-5 образуют самобалансирующуюс  мостовую схемур обеспечивающую изотермический режим работы термо- 11езистора R (т.е. посто нство его температуры), при воздействии на него любых внешних возмущающих факторов . Напр жение разбаланса моста после усилени  усилителем 2 увеличивает частоту генератора 3 до тех пор, пока под воздействием пр моугольных импульсов, поступающих на мост с формировател  4, мост не сбалансируетс Blocks 1-5 form a self-balancing bridge circuit providing an isothermal mode of operation of the thermistor R (i.e. the constancy of its temperature), when exposed to any external disturbing factors. The voltage of the unbalance of the bridge after amplification by amplifier 2 increases the frequency of generator 3 until the bridge is balanced by the action of rectangular pulses arriving at the bridge from driver 4.

При этом при посто нстве амплитуды и и длительности Г питающих импульсов выходна  частота Fg, генера- .тора 3 св зана с мощностью Р разогрева терморезистора R линейной зависимостьюAt the same time, when the amplitude and the duration G of the supplying pulses are constant, the output frequency Fg, of generator 3, is connected to the heating power P of the thermistor R by a linear dependence

8ЫЛ8

- JLML Sp- JLML Sp

(1)(one)

где R - сопротивление терморезисторов в выбранной рабочей точке, определ емое резис- торами плеч моста;where R is the resistance of the thermistors at the selected operating point determined by the bridge shoulder resistors;

о Тabout t

р ,т2 г- чувствительность мостовойp, t2 g - sensitivity pavement

схемы по мощности. При воздействии на терморезистор измен ющейс  температуры окружающей среды, адекватной дополнительной мощности его разогрева, равной йР, пер24052 power schemes. When a thermistor is subjected to a varying ambient temperature that is adequate to the additional power of its heating, equal to РР, the first 24052

воначально происходит разбаланс моста ,. Однако возникающий сигнал разбаланса приводит к изменению частоты генератора 3, а следовательно, и кbridge imbalance occurs initially,. However, the resulting signal unbalance leads to a change in the frequency of the generator 3, and hence to

5 изменению мощности разогрева терморезистора R импульсным сигналом также на величину &, благодар  чему мост возвращаетс  в сбалансированное состо ние .5, the change in the heating power of the thermistor R by a pulse signal is also an & signal, so that the bridge returns to a balanced state.

fO При этом изменение частоты генератора 3 с учетом выражени  (1) определ етс  соотношениемfO In this case, the change in the frequency of the generator 3, taking into account expression (1), is determined by the relation

J5J5

uF.uF.

Sp. ivP.Sp. ivP.

(2)(2)

Поскольку терморезистор находитс  Б изотермическом режиме, т.е. работает в одной точке своей характеристики , функци  преобразовани  мостовойSince the thermistor is in the B isothermal mode, i.e. works at one point of its characteristic, the pavement transformation function

схемы по мощности теоретически абсолютно линейна при любой нелинейности характеристики терморезистора.power schemes are theoretically absolutely linear with any non-linearity of the thermistor characteristic.

Известно, что изменение температуры окружающей среды на U.T эквивалентно подаче на терморезистор (или отбора от него) дополнительной мощности его разогрева ДР, определ емой соотношениемIt is known that a change in the ambient temperature by U.T is equivalent to the supply to the thermistor (or selection from it) of the additional power of its heating DR, defined by the ratio

30thirty

ЬР H.&(LR H. & (

(3)(3)

где Н BT/°CJ - посто нна  рассе ни where H BT / ° CJ is constant dissipated

терморезистора.thermistor.

Следовательно, изменение темпера- туры окружающей среды вызывает линейное изменение частоты генератора 3, которое, с учетом выражений (2 и 3), определ етс  соотношениемConsequently, a change in the ambient temperature causes a linear change in the frequency of the generator 3, which, taking into account expressions (2 and 3), is determined by the ratio

4040

uF,, u0-H Sp.uF ,, u0-H Sp.

(4)(four)

Таким образом, текущее значение температуры окружающей среды 0 (t) св зано линейной функциональной зависимостью -с выходной частотой генератора 3, т.е. Fg(,| (t) К9 (t). , Однако из соотношени  (4) следует, что коэффициент К может принимать различные значени  при замене терморезистора R- одного экземпл ра на ругой, что обусловлено разбросом значени  посто нной рассто ни  Н терорезистора в широких пределах даже, дл  терморезисторг одного и того жеThus, the current value of the ambient temperature 0 (t) is related to the linear functional dependence of -c with the output frequency of the generator 3, i.e. Fg (, | (t) K9 (t)., However, from relation (4) it follows that the coefficient K may take different values when the thermistor R is replaced by one instance with another, which is due to the spread of the constant value of the H resistor in wide limits even for the thermistor of the same

типа.type

Чтобы обеспечить посто нное, конкретное значение коэффициента передачи К дл  всех возможных экземпл ров терморезисторов даьгного типа, междуIn order to provide a constant, specific value of the transmission coefficient K for all possible instances of dyagny type thermistors, between

формирователем А импульсов и входной диагональю моста 1 установлен аттенюатор 5, который обеспечивает регулировку амплитуды импульсов питани  моста и, как следует из соотношени  (1), изменение его чувствительности Sy.pulse generator A and the input diagonal of bridge 1, an attenuator 5 is installed, which provides adjustment of the amplitude of the supply pulses of the bridge and, as follows from relation (1), a change in its sensitivity Sy.

Таким образом, мен   с помощью аттенюатора 5 амплитуду импульсов питани  моста, можно обеспечить требуе мое значение коэффициента преобразовани  К мостовой схемы, а следовательно , и всего измерительного устройства в целом, при любых значени х посто нной рассе ни  Н терморезисто- pa, т.е. исключить мультипликативную погрешность измерени .Thus, by varying the amplitude of the bridge supply pulses using an attenuator 5, it is possible to provide the required value of the conversion coefficient K for the bridge circuit and, consequently, for the entire measuring device as a whole, for any values of the constant dissipation of the thermoresistor, i.e. . eliminate multiplicative measurement error.

Регулируемый источник 6 напр жени  обеспечивает дополнительную мощность разогрева терморезистора. Это позвол ет значительно уменьшить мощность разогрева терморезистора импульсным напр жением и тем самым.значительно повысить чувствительность мостовой схемы. Это объ сн етс  тем что основна  теплова  энерги , необходима  дл  балансировки мостовой схемы, поступает на терморезистор с регулируемого источника напр жени  посто нного тока. И только часть .энергии .u0, определ ема  диапазоном измер емых температур u9 и значением посто нной рассе ни  Н терморезистора, обеспечиваетс  импульсным сигналом, который несет в себе информацию о текущем значении температуры окружающей среды. А поскольку значение лР, как правило, во много раз меньше суммарной энергии Р необходимой дл  балансировки мосто- вой схемы, то чувствительность устройства повышаетс  также во многоAdjustable voltage source 6 provides additional power for heating the thermistor. This makes it possible to significantly reduce the heating power of a thermistor by pulsed voltage and thereby significantly increase the sensitivity of the bridge circuit. This is due to the fact that the main thermal energy, which is necessary for balancing the bridge circuit, is supplied to the thermistor from an adjustable source of direct current voltage. And only a part of the energy .u0, determined by the range of measured temperatures u9 and the value of the constant dissipation H of the thermistor, is provided by a pulse signal that carries information about the current value of the ambient temperature. And since the value of LR, as a rule, is many times less than the total energy P necessary for balancing the bridge circuit, the sensitivity of the device also increases by many times.

у РЕ л раз п - раз).at PE l times n - times).

Кроме того, регулируемьш источник напр жени  6 обеспечивает компенсацию разброса начальной мощности разогрева терморезистора в рабочей точке , т.е. исключает аддитивную погрешность измерени .In addition, the adjustable voltage source 6 compensates for the variation in the initial heating power of the thermistor at the operating point, i.e. eliminates additive measurement error.

Настройка измерител  происходит следующим образом.Setup of the meter is as follows.

С помощью аттенюатора 5 обеспечиваетс  требуемое значение коэффициенWith the help of an attenuator 5 the required value of the coefficient

та преобразовани  К мостойУthat transform to the bridge

вой схемы, т.е. обеспечиваетс  требуемое значение ЛР изменени  выходноscheme, i.e. the required LR value is provided

частоты мостоврй схемы при вполне конкретном значении изменени  температуры окружающей среды А9 .the frequency of the bridge circuit at a very specific value of the change in ambient temperature A9.

Затем, мен   дополнительную мощность разогрева терморезистора с помощью регулируемого источника 6 напр жени , добиваютс  такого значени  выходной частоты Fg,,, мостовой схемы при котором разностна  частота на выходе вычитател  8 импульсных последовательностей соответствует текущему значению температуры окружающей среды 9 (t).Then, the additional heating power of the thermistor with the help of the regulated voltage source 6 is changed, the output frequency Fg ,, .. is achieved, the bridge circuit in which the difference frequency at the output of the subtractor 8 of the pulse sequences corresponds to the current value of the ambient temperature 9 (t).

После данных настроек измеритель готов к работе и его показани , т.е. результаты измерени  выходного сигнала вычитател  8 импульсных исследо- вательностей с помощью измерител  9 частоты однозначно определ ют текущее значение температуры окружающей среды 9 (t).After these settings, the meter is ready for operation and its indication, i.e. the results of measuring the output signal of the subtractor 8 pulsed probes using the frequency meter 9 unambiguously determine the current value of the ambient temperature 9 (t).

Поскольку разогрев терморезистора происходит посто нным и импульсным напр жением дл  исключени  коррел ционной св зи между этими напр жени ми (т.е. исключени  вли ни  на коэффициент преобразовани  К мостовой схемы напр жени  посто нного тока регулируемого источника 6 напр жени ) , импульсные сигналы, формируемые формирователем импульсов, должны быть бипол рны и не содержать посто нной составл ющей.Since the heating of the thermistor is constant and pulsed to eliminate the correlation between these voltages (i.e., to eliminate the effect on the conversion factor K of the DC voltage source of the regulated voltage source 6 to the bridge circuit) formed by the pulse shaper must be bipolar and do not contain a constant component.

Поскольку повышение температуры окружающей среды вызывает уменьшение выходной частоты мостовой схемы (и наоборот), выходна  частота генератора 7 опорной частоты должна быть больше максимально возможной частоты вых диапазоне измер емых температур .Since an increase in the ambient temperature causes a decrease in the output frequency of the bridge circuit (and vice versa), the output frequency of the reference frequency generator 7 must be greater than the maximum possible frequency in the measured temperature range.

, Достоинством предлагаемого устройства  вл етс  также его высокое быстродействие , за счет того, что терморезистор находитс  в изотермическом режиме, т.е. его температура практически посто нна за счет охвата терморезистора отрицательной обратной св зью по мощности. В этом случае экви- валентна  посто нна  времени мостовой схемы Т,ц в Kgj. раз меньше тепловой посто нной времени терморезистора С (K,,j. - коэффициент отрицательной обратной св зи мостовой схемы), т.е. практически сотни раз меньше значени  Г . Это позвол ет использовать предлагаемое устройство дл  контрол  быстромен ющихс  температур.The advantage of the proposed device is also its high speed, due to the fact that the thermistor is in isothermal mode, i.e. its temperature is almost constant due to negative power feedback from the thermistor. In this case, is equivalent to the time constant of the bridge circuit T, c in Kgj. times less than the thermal time constant of thermistor C (K ,, j. is the coefficient of negative feedback of the bridge circuit), i.e. almost a hundred times less than the value of. This allows the proposed device to be used to control rapidly changing temperatures.

5ГЗ5ГЗ

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Терморезистивный измеритель температуры с цифровым отсчетом, содер- жащий мостовую схему с терморезистором в одном из ее плеч, подключенную измерительной диагональю к входу усилител  разбаланса мостовой схемы, источник напр жени , соединенный с диагональю питани  моста,.о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  з.а счет компенсации нелинейности характеристики термочувствительного элемента, в него введены генератор опорной частоты, последовательно соединенные генератор управл емой частоты, вычи56A thermo resistive temperature meter with a digital readout, containing a bridge circuit with a thermistor in one of its arms, connected by a measuring diagonal to the input of an unbalance amplifier of the bridge circuit, a voltage source connected to the diagonal of the bridge power supply. and so that, in order to improve the accuracy of the measurement. To compensate for the nonlinearity of the characteristics of the temperature-sensitive element, a reference frequency generator, connected in series with a controlled frequency generator, calculated татель импулЕэсньгх последовательностей и измеритель частоты, последовательно соединенные формирователь бипол рных импульсов и аттенюатор импульсного сигнала, причем выход усилител  разбаланса мостовой схемы соединен с входом генератора управл емой частоты, выход которого соединен с входом формировател  бипол рных импульсов , выход генератора опорной частоты подключен к второму входу вычитател  импульсных последовательностей , выход аттенюатора импульсного сигнала подсоединен к диагонали питани  моста, а источник напр жени  вьтолнен регулируемым .an impulse sequence generator and a frequency meter connected in series to a bipolar pulse generator and a pulse signal attenuator, the output of the unbalance amplifier of the bridge circuit connected to the input of the controlled frequency generator, the output of which is connected to the input of the bipolar pulse former, the output of the reference frequency generator is connected to the second input the pulse sequence subtractor, the pulse signal attenuator output is connected to the diagonal of the bridge power supply, and the voltage source is adjustable.
SU853894590A 1985-05-14 1985-05-14 Thermoresistive temperature meter with digital indication SU1312405A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853894590A SU1312405A1 (en) 1985-05-14 1985-05-14 Thermoresistive temperature meter with digital indication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853894590A SU1312405A1 (en) 1985-05-14 1985-05-14 Thermoresistive temperature meter with digital indication

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1312405A1 true SU1312405A1 (en) 1987-05-23

Family

ID=21176900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853894590A SU1312405A1 (en) 1985-05-14 1985-05-14 Thermoresistive temperature meter with digital indication

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1312405A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 664052, кл. G 01 R 7/24, 1979. Авторское свидетельство СССР № 1000786. кл. G 01 К 7/24, 1983. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2267417A1 (en) Sensor temperature control in a thermal anemometer
US4189778A (en) Method and instrumentation for the measurement of parameters of system devices
CA1125407A (en) Differential measuring system
US5150611A (en) Flow sensor
US2329841A (en) Temperature measuring instrument
US3076338A (en) Pulsed resistance thermometers
US2750547A (en) Electrical measuring apparatus
SU1312405A1 (en) Thermoresistive temperature meter with digital indication
US2577543A (en) Power measuring system
US4161678A (en) Servo-system
US3632985A (en) Thermocouple bridge temperature control
SU1151834A1 (en) Device for measuring temperature (its versions)
SU1064245A1 (en) Device for measuring transistor transitional thermal characteristics
SU1190207A1 (en) Device for measuring temperature
SU1120179A1 (en) Temperature measuring device
SU1107064A1 (en) Device for converting rms value of ac voltage to dc voltage
SU1638568A1 (en) Device for compensating thermocouple cold junction temperature variation effects
SU1500859A1 (en) Device for measuring instantaneous values of pulsating temperatures of flows
JPH1096703A (en) Heat conduction parameter sensing method with resistor, and sensor circuit
SU1645861A1 (en) Device for pressure measurement
SU1231470A1 (en) Thermistor power meter
SU482687A1 (en) Thermocouped variable pressure transducer
SU979894A1 (en) Time-pulse temperature meter (its versions)
SU1464050A1 (en) Digital thermometer
SU1223060A1 (en) Device for measuring index of thermal inertia of resistance thermal converters