SU1760374A1

SU1760374A1 - Устройство дл измерени температуры

Info

Publication number: SU1760374A1
Application number: SU904870004A
Authority: SU
Inventors: Александр Тимофеевич Пасечник; Борис Павлович Петлеванов; Георгий Георгиевич Харченков; Александр Борисович Шубин
Original assignee: Институт проблем управления
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Изобретение относитс к области контрол температуры и может быть использовано в системах контрол и управлени технологическими процессами. Устройство при относительной простоте имеет высокую чувствительность и абсолютную линейность шкапы. Повышение чувствительности достигаетс применением мостовой схемы с двум термопреобразовател ми в противоположных плечах. Линейность устройства обеспечиваетс питанием мостовой схемы от источника тока. Непосредственное подключение выходного операционного усилител к измерительной диагонали моста позвол ет получить высокую чувствительность и не предъ вл ть высокие требовани к элементам устройства. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к области измерительной техники и, в частности к устройствам измерени температуры с помощью термопреобразователей сопротивлени .

Известно устройство дл измерени температуры, содержащее термопреобразователь , сопротивлени , источник тока, п ть резисторов и измерительный прибор 1. Недостатком устройства вл етс низка чувствитепьность, св занна , во-первых , с малым изменение напр жени на термопреобрззователе и, во-вторых, с весьма малыми токами, которуе можно использовать ал образовани разности напр жений на усилителе В случае увеличени токов возникают нелинейные искажени ,

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, вл етс устройство дл измерени температуры 2, содержащее источник опорного напр жени , отрицательный вывод которого соединен с общей шиной рсзистивный мост с двум

резисторами и первым термопреобразовз- телем, включенным между первыми точками диагонали питани и измерительной диагонали моста, третий резистор, два операционных усилител , неинвертирующий вход второго из которых подключен к первой точке измерительной диагонали моста

Недостатком этого известного устройства дл измерени температуры, содержащего один термопреобразовател температуры, вл етс невысока точность. Это обусловлено тем, что сигнал с выхода усилител , имеющий приращение пропорциональное изменению сопротивлени. термопреобразовател , подаетс на измерительную диагональ с коэффициентом существенно меньшим единицы, что понижает чувствительность устройства, а. следовательно, и точность Кроме того, от источника опорного напр жени оерегс ток значительной величины, что у лркн ет схему источника. Это устройство до.. но пиСО

гатьс от двух источников разной пол рности , присоединенных к общей шине.

Цель изобретени - повышени. чувствительности и упрощение устройства.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени температуры, содержащее источник опорного напр жени , отрицательный выход котооого соединен с общей шиной, резистивный мост с двум резисторами и первым термопреобразователем , включенным между первыми точками диагонали питани и измерительной диагонали моста, третий резистор, два операционных усилител , неинвертирующий вход второго из которых подключен к первой точке измерительной диагонали моста , введены второй термопреобразователь , включенный между вторыми точками диагонали питани и измерительной диагонали моста, и измеритель тока, включенный в цепь отрицательной обратной св зи второго операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен с второй точкой измерительной диагонали моста,, втора точка диагонали питани которого подключена к инвертирующему входу первого операционного усилител и через третий резистор - к общей шине, неинпертирующий оход первого операционного усилител соединен с положительным выходом источника опорного напр жени , а выход - с первой точкой диагонали питани моста.

Существенными отличительными признаками в указанной выше совокупности вл ютс наличие второго термопреобразовател , включенного между вторыми точками диагонали питани и измерительной диагонали моста, и измерител тока, включенного в цепь отрицательной обратной св зи второго операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен с второй точкой измерительной диагонали моста, втора точка диагонали питани которого подключена к инвертирующему входу первого операционного усилител и через третий резистор - к общей шине, неинвертирующий вход первого операционного усилител соединен с положительным выходом источника опорного напр жени , а выход-с первой точкой диагонали питани моста. Подключение второй точки измерительной диагонали моста непосредственно к суммирующей точке второго операционного усилител приводит к тому, что при разбалансе моста на суммирующую точку течет значительный ток, который удваиваетс в результате включени второго термо- преобрззопчюп и линеаризуетс токовым резистором. Э ю т ток без каких-либо дополнительных усмлп1С. ч-.ных схем и св занных

с ними погрешностей индицируетс измерителем тока в цепи обратной св зи второго операционного усилител .

Оригинальное подключение входов

операционных усилителей позвол ет питать устройство от одного источника питани (в прототипе-два источника питани ). Источник опорного напр жени работает без нагрузки током, что позвол ет упростить его

конструкцию.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства дл измерени температуры .

Устройство содержит операционные

усилители 1 и 2, источник питани 3, источник опорного напр жени 4, резисторы 5 и 6, термопреобразователи 7 и 8, токовый резистор 9 и измеритель тока 10.

Устройство работает следующим образом .

Выход операционного усилител 1 подключен к первой точке питани измерительного моста и напр жение на его выходе

поддерживаетс на таком уровне, чтобы ток от второй точки питани моста Is через сопротивление Rg равн лс посто нной величине

30

,

где Do - напр жение источника опорного напр жени . Целесообразно выбирать Do Q,5Un, где Un - напр жение источника

литани , равное номинальной разности питающих напр жений используемых типов операционных усилителей. Второй опера- цибнный усилитель образует такой ток в цепи обратной св зи Но, чтобы напр жение во

второй точке измерительной диагонали равн лось бы напр жению в первой точке. Обозначим

45

Д R. Целесообразно выбирать .

50 По закону Киргофа дл точек 1 и 2 измерительной диагонали можно написать

I5 l8+ho.

Дл точки 2 питани моста имеет соотношение

19 16+18.

Кроме того, из услови равенства потенциалов в точках 1 и 2 измерительной диагонали имеем соотношени :

(R0+AR); is(Ro+ ARHeRo.

Таким образом получаем систему уравнений:

5 l8+Ho Ig l6+l8

(Rc+AR) le(Ro+AR)--leRo

Здесь э сопзт. Разреша систему относительно тока Но, получим

Но

AR Ig RO

Изобретение иллюстрируетс следующими примерами дл медных термопреобразователей - A ,0004 1 /°С.

Прин в мка, получим чувствительность 40 мка/°С Если используетс микроамперметр со шкалой 100 мка, то вс шкала устройства будет равна 2,5°С, причем это получено без применени дорогих высокоточных усиливающих элементов.

Как видно из схемы, основную погрешность измерени дает дрейф смещени второго операционного усилител . Провод аналогичные выкладки, с учетом смещени получим

AR Iq

2D Ro

где D - смещение входных напр жений операционного усилител Пусть ом.

Дл общедоступных, дешевых операционных усилителей мкВ/°С, тогда погрешность от прогрева схемы составит 0,025°С/ПС, что и показывает качеством точность схемы.

Таким образом, несмотр на простоту схемы и отсутствие высокоточных элементов , насто щее устройство длт измерени температуры, как это показано выше, имеет

высокую чувствительность и точность измерени .

Claims

Формула изобретени Устройство дл измерени температуры , содержащее источник опорного напр жени , отрицательный выход которого соединен с общей шиной, резистивный мост с двум резисторами и первым термопреобразователем , включенным между первыми точками диагонали питани и измерительной диагонали моста, третий резистор, два операционных усилител , неинвертирующий вход второго из которых подключен к первой точке измерительной диагонали моста , отличающеес тем, что, с целью

упрощени устройства и повышени чувствительности , в него введены второй термопреобразователь , включенный между вторыми точками диагонали питани и измерительной диагонали моста, и измеритель тока, включенный в цепь отрицатель- ной обратной св зи второго операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен с второй точкой измерительной диагонали моста, втора точка диагонали

питани которого подключена к инвертирующему входу первого операционного усилител и через третий резистор - к общей шине, неинвертирующий вход первого операционного усилител соединен с положительным выходом источника опорного напр жени , а выход - с первой точкой диагонали питани моста.

3

4+

XT 40A/