SU1695150A1

SU1695150A1 - Устройство дл измерени разности температур

Info

Publication number: SU1695150A1
Application number: SU894715111A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Коровин
Original assignee: Специальное конструкторское бюро по приборостроению и средствам автоматизации
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1991-11-30

Abstract

Изобретение относитс к термометрии и позвол ет повысить точность измерени разности температур Ток от источника 4 тока протекает через последовательно соединенные термопреобразователи 1 и 2 сопротивлени . Выходной сигнал первого термопреобразовател сопротивлени 1 поступает на первый вход измерительного усилител 14. Выходной сигнал второго тер- мопрёобразовател 2 сопротивлени усиливаетс операционным усилителем 11 и поступает на второй вход измерительного усилител 14, на выходе которого образуетс сигнал, пропорциональный разности, температур. 1 ил.

Description

Изобретение относится к термометрии и может быть использбвано в устройствах для измерения температуры с применением в качестве датчиков.температуры термочувствительных резисторов при дистанционном подключении их к приборам контроля и регулирования.

Цель изобретения - повышение точности измерения разности температур.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема устройства.

Оно содержит первый и второй термопреобразователи 1 и 2 сопротивления, объединенные в термочувствительный полумост 3, источник 4 тока, первую трехпроводную соединительную линию из проводов 5 (первый), 6 (второй),7 (третий), вторую трехпроводную соединительную линию из проводов 8 (первый), 9 (второй), 10 (третий), Устройство также содержит операционный усилитель 11, резистивный делитель из резисторов 12 и 13, измерительный усилитель 14, первый вход 15 которого является неинвертирующим, а второй вход 16 инвертирующим, при этом отношение коэффициентов усиления по первому и второму входам равно минус 2.

Измерительный усилитель 14 содержит операционный усилитель 17, резистивный делитель на четырех резисторах 18-21, дополнительный резистор 22 для регулировки коэффициента усиления синхронно по обоим входам. Первый вход измерительного усилителя соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 17, при этом он является неинвертирующим. Второй вход измерительного усилителя 14 соединен со вторым отводом резистивного делителя 18-21, при этом он является инвертирующим.

Регулировочный резистор 22 включен между первым и третьим отводами резистивного делителя 18-21. Первые и вторые провода 5, 6, 8 и 9 соединительных линий являются токовыми, а третьи провода 7, 10 соединительных линий являются потенциальными. Ток источника 4 тока обозначим через ί. Сопротивления первого и второго термопреобразователей 1,2 обозначены через Rtl, R<2, соответственно. Сопротивления резисторов будем обозначать через R с индексом, соответствующим номеру на чертеже. Для каждой из соединительных линий сопротивления проводов будем считать одинаковым, т.е. R5 = R6 = R7; R8 - R9 = R10. В устройстве должны быть выполнены соотношения R12 = R13 » R9. Равенство здесь' необходимо для выполнения условия компенсации сопротивлений проводов 8, 9 пер вой соединительной линии, а неравенство для уменьшения оттока тока источника 4 тока в резистивный делитель, пропорционального падению напряжения на проводе 9.

Обозначим напряжения на входах 15,16 измерительного усилителя 14 через U15. U16.

Устройство работает следующим образом.

Выходной полумостовой измерительный усилитель работает в соответствии с равенством

Ц_ВЫх = (2 · U15-U16)K = = [U15-(U16-U15)]K, (1) где К - модуль коэффициента усиления измерительного усилителя по второму входу.

В дальнейшем будет пренебрегать током через резистивный делитель 12,13, равным:

^{1 =} R 9 + R 12 ’ ^{1 =} , R 12 ' ¹ ¹ R9 где I - ток источника 4 тока.

Выше было показано, что должно быть выполнено неравенство R12 » R9. Тогда 1=0.

Далее необходимо выразить величины U15: U1.6-U15.

Напряжение U15 определим по формуле

U15 = I ( R<1 + R5) (3)

На элементах 11-13 по существу собран неинвертирующий усилитель с коэффициентом 2 усиления, общей шиной которого является первый вывод источника 4 тока. Эту функциональную группу можно рассматривать и как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления минус 1, общей шиной которого является неинвертирующий вход операционного усилителя 11.

После этих замечаний можно записать

U16-U15 = I (R_t2+ R6). (4)

После подстановки равенства (3), (4) в выражение (1) с учетом равенства R5 « R6 получим и_вых => l(R_t1-R_t2)K = ί ДТ1-Т2), (5) где Т1, Т2 - измеряемые температуры первым и вторым термопреобразователями сопротивления соответственно; .

β - коэффициент преобразования, равный 0,214 Ом/°С для медного термопреобразователя сопротивления с номинальной статической характеристикой преобразования 5 Ом.

Рассчитаем коэффициент усиления измерительного усилителя 14. В нем необходимо выполнить следующие соотношения R18 = R19; R20 = R21. С учетом этого как результат можно записать „ _ 2 R 22 + R 18

R20

Из выражения (5) видно, что коэффициент усиления наиболее удобно регулировать резистором R22, не связанным никакими другими соотношениями ни с одним из остальных резисторов измерительного усилителя 14. Объединив выражения (5), (6),получим . _д , 2 R 22 + R 18 , . х

U.„=l/S(------+ 1) _р) (Т 1 -Т2 ).

+ 1 (6)

Выражение (7) является линейным относительно разности температур. Правую точку диапазона измерения можно подстра- 30 ивать резистором R22 или изменением тока 4 источника. Левую же (настройка на нуль) можно настраивать известными приемами: включением малых резисторов последовательно с проводом 5 или 9 соединительных 35 линий. Выражение (7) подтверждает повышение измерения предложенным устройством за счет того, что исключена нелинейность преобразования; скомпенсировано влияние сопротивления проводов соедини- до тельных линий; практически исключены оттоки тока источника, благодаря этому через термопреобразователи сопротивления 1, 2 протекает один и тот же ток; исключено также шунтирование термопреобразователей сопротивления 1. 2 как по отдельности, так и в общем термочувствительного полумоста 3.

Claims

Формула изобретения

5 Устройство для измерения разности температур, содержащее первый термопреобразователь сопротивления, через первый провод первой трехпроводной соединительной линии подключенный к общей шине 10 устройства, а через’второй провод первой трехпроводной соединительной линии и первый провод второй трехпроводной соединительной линии - к второму термопреобразователю сопротивления, подкпючен15 ному к второму проводу второй трехпроводной соединительной линии, резистивный делитель из двух резисторов, средней точкой соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя, измерительный 20 усилитель, выход которого является выходом устройства, и источник тока, один из выводов которого подключен к общей шине устройства, при этом третий провод первой трехпроводной соединительной линии под25 ключей.к общей точке первого термопреобразователя сопротивления и второго провода первой трехпроводной соединительной линии, а третий провод второй соединительной линии - к общей точке второго термопреобразователя сопротивления и второго провода второй трехпроводной соединительной линии, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, первый вывод резистивного делителя соединен с вторым выводом источника тока и вторым проводом второй трехпроводной соединительной линии, неиноертиру ющий вход операционного усилителя подключен к третьему проводу второй соединительной линии, третий провод первой соединительной линии соединен с первым входом измерительного усилителя, подключенного вторым входом к выходу операционного усилителя и второму выводу рези45 стивнбго делителя.