SU1589079A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет повысить точность измерени  температуры при использовании термоэлектрических преобразователей. Устройство содержит операционный усилитель 5, на один вход которого подаетс  сигнал с дифференциальной термопары 1, пропорциональный разности измер емой температуры и температуры окружающей среды, а на другой - компенсирующий сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды. При этом термочувствительный элемент, выдел ющий сигнал об изменении температуры окружающей среды, выполнен на стабисторе 7 и имеет тепловой контакт с опорным спаем 3 и свободными концами 4 дифференциальной термопары 1 через металлические пластинки, повтор ющие форму корпусу стабистора. 2 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в системах изменени  температуры с помощью термоэлектрических преобразователей (термопар) с автоматической компенсацией изменений термоЭДС их холодного спа  при изменении температуры окружающей среды.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений температуры.

На фиг. 1 приведена электрическа  схема

3 спаев, т.е. разности измер емой температуры и температуры окружающей среды. Этот сигнал в виде напр жени  подаетс  на первый вход операционного усилител  5. Сигнал, пропорциональный температуре ок- ружающей среды, формируетс  в виде падени  напр жени  на стабисторе 7, которое линейно измен етс  при изменении температуры стабистора, вызванном изменением температуры окружающей среды. При этом

предложенного устройства; на фиг. 2 -конст- Ю стабистор 7, опорный спай 3 и свободные

концы 4 дифференциальной термопары I наход тс  в практически одинаковых температурных услови х и, ввиду малой массы

руктивное размещение элементов его термочувствительного узла.

Устройство содержит дифференциальную термопару 1 с рабочим спаем 2, опорным спаем 3 и свободными концами 4, операционный усилитель 5, к одному входу которого подключена дифференциальна  термопара 1, последовательно включенные токоограни- чивающий резистор 6 и стабистор 7, резисторы 8- 1}.

Посто нные резисторы 9 и 10 и переменный резистор 11, движок которого соединен с вторым входом операционного усилител  5, образуют опорный делитель напр жени , подключенный как и последовательно соединенные токоограничивающий резистор 6 и стабистор 7 к стабилизированному источнику посто нного тока (не показан). Резистор 8 вместе с резистором 9, вход щим в состав опорного делител  напр жени , образуют масштабирующий делитель напр жени , вход которого подключен к общей точке соединени  выводов стабистора 7 и токоограничивающего резистора 6.

Опорный спай 3 дифференциальной термопары 1 вместе с ее свободными концами 4 и стабистор 7 конструктивно объединены в один термочувствительный узел, воспринимающий температуру окружающей реды. Опорный спай 3 дифференциальной термопары 1 с одной стороны и один ее свободный конец с другой стороны припа ны к тонким металлическим пластинкам 12, выполненными , например, из меди толщиной 0,2 мм. Последние повтор ют форму корпуса стабистора 7 и контактируют с ним через теплопровод щие изолирующие прослойки (не показаны). Второй свободный конец 4

быстро откликаютс  на все изменени  температуры окружающей среды. Падение напр жени  на стабисторе 7 с помощью делител  из резисторов 8 и 9 приводитс  в один масщтаб в термоЭДС дифференциальной термопары 1, смещиваетс  с задающим напр жением опорного делител  (резисторы 20 9-11) и с движка переменного резистора 11 подаетс  на второй вход операционного усилител  5. На выходе операционного усилител  5 выдел етс  разностный сигнал, завис щий только от температуры рабочего спа  2 дифференциальной термопары 1 и не завис щий от изменени  температуры окружающей среды.

25

В зависимости от конкретного назначени  в предложенном устройстве можно реа3Q лизовать три основных режима его работы. В первом режиме при сравнительно неболь- щом коэффициенте усилени - операционного усилител  5 напр жение на выходе последнего пропорционально измер емой температуре во всем диапазоне ее изменени . Во

35 втором режиме при большом коэффициенте усилени  операционного усилител  5 последний работает как компаратор напр жени . В этом режиме движок потенциометра (резистора 11) перемещают при измерении температуры до тех пор, пока не сравн ютс  напр жени  на двух входах операционного усилител  5. Отсчет значени  измер емой температуры в этом случае производитс  по щкале (не показана), совмещенной с движком потенциометра-резистора П. В

40

дифференциальной термопары 1 соедин ет- 45 третьем режиме предложенное устройство

с  непосредственно с корпусом стабистора (металлическим корпусом ). В случае пластмассового корпуса стабистора второй свободный конец 4 термопары 1 припаиваетс  непосредственно к выводу стабистора 4, как можно ближе к его корпусу, а металлические пластинки 12 контактируют с корпусом стабистора непосредственно, т.е. без изолирующих прослоек.

может быть использовано как сигнализатор превыщени  температуры или ее понижени  относительно заданного значени . В этом режиме коэффициент усилени  операционного усилител  5 выбираетс  доста50 точно больщим. Заданное значение темпе ратуры устанавливаетс  движком потенциометра-резистора 11, а изменение температуры фиксируетс  по изменению выходного сигнала операционного усилител  5. Во всех трех режимах компенсаци  термоЭДС опорУстройство работает следующим образом .

На выходе дифференциальной термопарь 1 генерируетс  сигнал, пропорциональный разности температур рабочего 2 и опорного

3 спаев, т.е. разности измер емой температуры и температуры окружающей среды. Этот сигнал в виде напр жени  подаетс  на первый вход операционного усилител  5. Сигнал, пропорциональный температуре ок- ружающей среды, формируетс  в виде падени  напр жени  на стабисторе 7, которое линейно измен етс  при изменении температуры стабистора, вызванном изменением температуры окружающей среды. При этом

стабистор 7, опорный спай 3 и свободные

концы 4 дифференциальной термопары I наход тс  в практически одинаковых температурных услови х и, ввиду малой массы

быстро откликаютс  на все изменени  температуры окружающей среды. Падение напр жени  на стабисторе 7 с помощью делител  из резисторов 8 и 9 приводитс  в один масщтаб в термоЭДС дифференциальной термопары 1, смещиваетс  с задающим напр жением опорного делител  (резисторы 9-11) и с движка переменного резистора 11 подаетс  на второй вход операционного усилител  5. На выходе операционного усилител  5 выдел етс  разностный сигнал, завис щий только от температуры рабочего спа  2 дифференциальной термопары 1 и не завис щий от изменени  температуры окружающей среды.

В зависимости от конкретного назначени  в предложенном устройстве можно реализовать три основных режима его работы. В первом режиме при сравнительно неболь- щом коэффициенте усилени - операционного усилител  5 напр жение на выходе последнего пропорционально измер емой температуре во всем диапазоне ее изменени . Во

втором режиме при большом коэффициенте усилени  операционного усилител  5 последний работает как компаратор напр жени . В этом режиме движок потенциометра (резистора 11) перемещают при измерении температуры до тех пор, пока не сравн ютс  напр жени  на двух входах операционного усилител  5. Отсчет значени  измер емой температуры в этом случае производитс  по щкале (не показана), совмещенной с движком потенциометра-резистора П. В

третьем режиме предложенное устройство

может быть использовано как сигнализатор превыщени  температуры или ее понижени  относительно заданного значени . В этом режиме коэффициент усилени  операционного усилител  5 выбираетс  достаточно больщим. Заданное значение температуры устанавливаетс  движком потенциометра-резистора 11, а изменение температуры фиксируетс  по изменению выходного сигнала операционного усилител  5. Во всех трех режимах компенсаци  термоЭДС опорного спа  3 дифференциальной термопары 1 при изменении температуры окружающей среды осуществл етс  аналогично описанному .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  температуры, содержащее дифференциальную термопару, подключенную к одному входу операционного усилител , второй вход которого соединен с выходом опорного резистивного делител  напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены последовательно включенные стабистор и токоограничивающий резистор и масштн:

   II 1 /1Л|1 Д 1У1ДЛЧ , -- ™,.-.- --

   бирующий резистивный делитель напр же-

   t

   р ющие его форму.

   ни , вход которого подключен к общей точке соединени  стабистора и токоограничиваю- щего резистора, а одно его плечо включено в состав опорного резистивного делител 

   напр жени , при этом стабистор, опорный спай и свободные концы дифференциальной термопары размещены в тепловом контакте между собой через введенные тепловырав- нивающие металлические пластинки, установленные на корпусе стабистора и повто

   Фиг.2