SU1332162A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к температурным измерени м. Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры и надежности устройства путем обеспечени  контрол  работоспособности и термокомпенсадии температурного ухода параметров элементов устройства . Когда на один из входов элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 18 сигнал с уровнем логической 1 поступает с выхода делител  12 частоты, на выходе демодул тора 8 увеличиваетс  сигнал, т.к. в это врем  выходной сигнал коммутато-. ра 10 фазы формируетс  элементом 2-2И-2ИЛИ-НЕ 18 из проинвертированно- го инвертером 17 выходного сигнала генератора 2 частоты. Блок 1 контрол  вырабатывает сигнал, привод щий к уменьшению выходного сигнала демодул тора 8. Если на выходе делител  12 частоты устанавливаетс  сигнал с уровнем логического О, то поступа  на один из входов элемента 2-2И-2ИЛИ- НЕ 18, он запрещает прохождение сигналов с выхода генератора 2 частоты через эти входы. 1 ил. (/)

Description

1

Изобретение относитс  к температурным измерени м, а именно к устройствам дл  измерени  температуры посредством термоэлектрического преоб- разовател  с компенсацией термо-ЭДС свободного спа  преобразовател .

Целью изобретени   вл етс  повьше ние точности измерени  температуры и надежности устройства путем обес- печени  контрол  работоспособности и термокомпенсации температурного ухода параметров элементов устройства .

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство дл  измерени  температуры содержит блок 1 контрол , генератор 2 частоты, термоэлектрический преобразователь 3, схему 4 управле- ни  модул тор 5, схему 6 термокомпенсации , усилитель 7 переменного тока, демодул тор 8 и регистратор 9. В состав блока I контрол  вход т коммутатор 10 фазы, схема 11 опорного напр жени  и делитель 12 частоты.

Схема 4 управлени  выполнена на операционном усилителе 13, усилитель

7переменного тока - на операционном усилителе 14, а демодул тор 8 - на операционном усилителе 15.

В состав коммутатора 10 фазы вход т два инвертора 16 и 17, элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ 18 и элемент И 19, один вход которого соединен с выходом элемента 18, а другой вход соединен с Ьиной Сигнал контрол . Выход элемента И 19 соединен с базой транзистора 20 схема 11 опорного напр жени  коллектор данного транзистора через первичную обмотку трансформатора 21, диод 22 и резистор 23 подключен к выходу источника питани  (не показан ) . Выводы вторичной обмотки трансформатора 21 через диоды 24 и 25 подключены к резистивному делителю 26 модул тора, соединенному через ключи 27 и 28 с крайними выводами первой обмотки выходного трансформатора 29.

8схеме 6 термокомпенсации, предназ наченной дл  термокомпенсации термо- ЭДС свободных выводов термоэлектрического преобразовател  3 и температурного ухода параметров радиоэлементов устройства и выполненной на использовании свойства изменени  падени  напр жени  на Р-п переходах диодов 30,1,...,30.п под воздействием окружающей температуры, вывод подвиж

5

1

0

5

0

0

5

0

5

0

5

622

ного контакта резистора 31 через вторичную обмотку трансформатора 29 подключен к неинвертирующему входу опе- рационого усилител  14 усилител  7 переменного тока. Два оставшихс  вывода резистора 31 подключены к выводам последовательно соединенных диодов 30.1,...ЗО.п, при этом один из выводов резисто,ра 31 соединен с плюсом диода 30«1 и через резистор 32 - с минусом стабилитрона 33 в точ- ке соединени  последнего с резисторами 32 и 34, а. второй вывод резистора 31 соединен с минусом диода ЗО.п и плюсом стабилитрона 33 и шиной Корпус . Минус стабилитрона 33 через резистор 34 подключен к плюсу источника питани  Е|. (не показано).

Выход генератора 2 частоты подключен к неинвертирующему входу операционного усилител  13, второй вход которого соединен с шиной Корпус, а выход - через резистор 35, переход база-эмиттер транзистора 36, резистор 37 подключен к последовательно соединенным первичным обмоткам трансформаторов 38 и 39 соответственно. При этом точка соединени  эмиттера транзистора 36 и резистора 37 подключена через резистор 40 к плюсу источника питани , а коллектор транзистора 36 соединен с минусом источника питани , Второй вывод первичной обмотки трансформатора 39 подсоединен к шине Корпус. Вторичные обмотки трансформаторов 38 и 39 соединены по двухпроводной линии св зи с управл ющими входами ключей 26 и 27 модул тора 5 и ключа 41 демодул тора 8 соответственно.

Усилитель переменного тока предназначен дл  усилени  переменного напр жени , поступающего с выхода модул тора 5, и вьтолнен на базе операционного усилител  14, резисторов 42 - 44 и конденсатора 45.

Демодул тор предназначен дп  преобразовани  импульсного напр жени  в .посто нное и выполнен на следующих элементах: ключе 41, конденсаторах 46 и 47, резисторах 48 - 52 и операционном усилителе 15.

В качестве регистратора 9 можно использовать любое устройство, позвол ющее фиксировать посто нное напр жение .

Устройство работает следующим образом .

3

Сигнал с выхода термоэлектрического преобразовател  3 в виде напр жени  посто нного тока, величина которого пропорциональна значению температуры в контролируемой среде, через модул тор 5, преобразующий посто нное напр жение термопреобразовател  3 в переменное и выдел ющеес  на вторичной обмотке трансформатора 29, поступает на неинвертирующий вход усилител  7 переменного тока, где оно усиливаетс  и поступает на вход демодул тора 8. Необходима  величина коэффициента усилени  устанавливает- с  путем регулировани  величины сопротивлени  резистора 42 усилител  переменного тока. Демодул тор 8 преобразует отрицательный полупериод напр жени  в посто нное напр жение, пропорциональное измер емой температуре , поступающее на регистратор 9.

Сигналы с выхода генератора 2 частоты через операционный усилитель 13 и змиттерный повторитель на транзис- торе 36 схемы А управлени  поступают на последовательно соединенные первичные обмотки трансформаторов 38 и 39. Со вторичных обмоток трансформатора 38 сигналы управлени  подаютс  на управл ющие входы ключей 28 и 27 модул тора 5, а со вторичной обмотки трансформатора 39 - на управл ющий вход ключа 41 демодул тора 8.

Ключи 27 и 28 включаютс  сигналами управлени  в противоположные полупериоды , вследствие этого в первичных обмотках трансформатора 29 возникает переменный ток.

Ключ 41 включаетс  синфазно с ключом 27 в моменты времени, соответствующие отрицательному полупериоду переменного напр жени  на вторичной обмотке трансформатора 29.

На неинвертирующий вход усилител  7 переменного тока через вторичную обмотку трансформатора 29 модул тора 5 поступает сигнал с выхода схемы 6 термокомпенсации, компенсирующий тер мо-ЭДС свободного спа  термоэлектрического преобразовател  3 и темпера- турньгй уход элементов схемы устройства . Этот сигнал в виде напр жени  посто нного тока передаетс  усилителем 7 переменного тока без изменени  на вход демодул тора 8. Поскольку на этот же вход демодул тора 8 с выхода усилител  7 одновременно поступает и усиленное переменное напр жение.

g о

5 о

0

5

5

162отрицательный полупериод которого преобразуетс  в посто нное напр жение , то в демодул торе 8 происходит их суммирование, в результате чего на выходе последнего устанавливаетс  посто нное напр жение, из которого исключено напр жение ощибки, обусловленное температурной нестабильностью элементов схемы. Перемеща  подвижной вывод потенциометра 31, можно уста-. навливать различные уровни выходных напр жений схемы 6 термокомпенсацин и соответственно получать различные, пропорциональные им, температурные приращени  напр жений.

Регулирование и первоначальна  установка выходного сигнала устройства осупдествл етс  путем установки с помощью переменного резистора 49 демодул тора 8 необходимого уровн  выходного сигнала при предельном значении выходного сигнала термоэлектрического преобразовател  3.

Проверка работоспособности устройства на неработающем объекте осуществл етс  посредством блока 1 контрол , дл  чего на один из входов элемента И 19 коммутатора 10 фазы подаетс  внещний сигнал Контроль в виде потенциала с уровнем логической 1. На другой вход элемента И 19 с момента включени  питани  устройства че-. рез элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ 18 коммутатора 10 фазы поступают сигналы с выхода генератора 2 частоты.

С выхода элемента И 19 коммутатора 10 фазы управл ющие сигналы с частотой генератора 2 частоты начинают поступать на вход транзистора 20 схемы 11 опорного напр жени , что приводит к возникновению на вторичной обмотке трансформатора 21 переменного напр жени , которое вызывает протекание тока через делитель 26 напр жени  в течение одного полупериода сигнала с выхода генератора 2 частоты .

При открытом ключе 28 ток протекает по цепи: диод 25, ключ 28, первична  обмотка трансформатора 29, термоэлектрический преобразователь 3, средн   точка резистивного делител  26, диод 25, а когда открыт ключ 27 по другой дополнительной цепи: средн   точка резистивного делител  26, термоэлектрический преобразователь 3, первична  обмотка трансформатора 29, ключ 27, диод 25.

Дополнительные токи через ключ 28 и первичную обмотку трансформатора 29 или через первичную обмотку трансформатора 29 и ключ 27 соответственно уменьшают или увеличивают величину токов в первичных обмотках трансформатора 29, обусловленных действием сигнала с выхода термоэлектрического преобразовател  3.

Если врем  возникновени  и дополнительного протекани  тока совпадает т.е. происходит синфазно со временем вкл1эчени  ключа 27,то величина тока 1ерез первичную обмотку трансформато ра 29 модул тора 5 возрастает, вследствие чего выходной сигнал демодул тора 8 возрастет..

Если врем  возникновени  и протекани  дополнительного - тока происхо- дит синфазно со временем включени  ключа 28, то величина тока, протекающего через первичную обмотку трансформатора 29модул тора 5, обусловленна  величиной сигнала с выхода термо- электрического преобразовател  3, уменьшаетс , вследствие чего выходной сигнал демодул тора 8 также уменьшаетс . Поэтому при известном заранее уровне опорного напр жени  вторичной обмотки трансформатора 21 регистратор 9 зафиксирует пропорционально этому уровню увеличение или уменьшение уровн  выходного сигнала демодул тора 8.

Длительность времени выдачи увеличенного или уменьшенного выходного сигнала демодул тора 8 определ етс  длительностью сигнала с уровнем логической 1, поступающего на один из входов элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 18 коммутатора 10 фазы непосредственно с выхода делител  12 частоты или через инвертор 16 коммутатора 10 фазы блока 1 контрол .

Например, когда на один из входов элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 18 сигнал с уровнем логической 1 поступает непосредственно с выхода делител  12 частоты, то на выходе демодул тора 8 будет увеличенный сигнал, так как в это врем  выходной сигнал коммутатора 10 фазы формируетс  элементом 2 2-2И-2ИЛИ-НЕ 18 из проинвертированно- го инвертором 17 выходного сигнала генератора 2 частоты. При этом блоком 1 контрол  вырабатываетс  сигнал привод 1ций к уменьшению выходного

Q

5

0 5 Q

5

5

0

5

62

сигнала демодул тора 8. Если на выходе делител  12 частотыустанавливаетс , сигнал с уровнем логического нул , то, поступа  на один из входов И элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 18, он запрещает прохождение сигналов с выхода генератора 2 частоты через эти входы. Однако сигнал, проинвертированный инвертором 16 и поданный на один из другой пары входов И элемента 18, разрешает сигналам с выхода генератора 2 ча(;тоты проходить на выход элемента 18, что ведет к увеличению выходного напр жени  демодул тора 8.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство рд  измерени  температуры , содержащее термоэлектрический преобразователь, модул тор, усилитель переменного тока, выход которого через демодул тор подключен к регистратору , генератор частоты, о т- личающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и надежности устройства, в него введены схема термокомпенсации, схема управлени , блок контрол , состо ш 1й из последовательно включенных делител  частоты, коммутатора фазы и схемы опорного напр жени , при этом модул тор состоит из двух транзисторных ключей, резистивного делител  и вы- ,. ходного трансформатора, крайние выводы первичной обмотки которого соответственно через транзисторные ключи соединены с крайними выводами резистивного делител , средн   точка которого соединена с первым выводом термоэлектрического преобразовател , второй вьгоод которого подключен к среднему выводу первичной обмотки выходного трансформатора, выводы вторичной обмотки которого подключены соответственно к выходу схемы термокомпенсации и входу усилител  переменного тока, причем крайние выводы резистивного делител  соединены с выходом схемы опорного напр жени  блока контрол , а входы его делител  частоты и второй вход коммутатора фазы соединены с выходом генератора частоты и входом схемы управлени  выходы которой соединены соответственно с управл ющими входами ключей модул тора и управл ющим входом демодул тора .