SU857739A1

SU857739A1 - Device for measuring temperature difference

Info

Publication number: SU857739A1
Application number: SU782695299A
Authority: SU
Inventors: Павел Алексеевич Дехтярчук; Богдан Иванович Кудлак
Original assignee: Ивано-Франковское Специальное Конструкторское Бюро Средств Автоматизации
Priority date: 1978-12-12
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1981-08-23

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУРЫ(54) DEVICE FOR MEASURING DIFFERENCE TEMPERATURE

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в различных отрасл х промышленности дл определени разности температуры, например в тешгосчетчиках, используемых дл подсчета тепловой энергии жидкого теплоносител . Известно устройство дл измерени разности температур, содержащее мостовую схему, в смежные плечи которой включены термометры сопротивлений, а в измерительную диагональ моста включен усилитель с отрицательной обрат ной св зью. Дл устранени нелинейности выходной характеристики мостовой схемы используетс дополнительный термометр сопротивлени , включенный либо параллельно питающей диагонали моста, либо в цепь обратной св зи усилител 1. Существенным недостатком этого устройства вл етс то, что оно требует установки дополнительного датчика температуры, что усложн ет схему измерени и ее настройку. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс устройство, содержащее первый и второй датчики температуры, выполненные в виде термометров сопротивлени , включенные в смежные плечи моста, дополнительные резисторы моста и усилитель с отрицательной обратной св зью 2. Однако наличие в известном устройстве до полнительных резксторов мостовой схемы вызывает дополнительную погрешность измерени при изменении внещних условий. Кроме того, зависимость выходного сигнала от разности температур в достаточно щироком динамическом диапазоне получаетс нелинейной. Цель изобретени - повыщение точности и расщирение диапазона измер емых температур. Эта цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени разности температур, содержащее первый и второй датчики температуры , выполненные в виде термометров сопротивлени , усилитель с отрицательной обратной св зью, введены источник стабилизированного посто нного тока, второй усилитель блок вычитани , согласующие резисторы и резисторы обратной св зи, причем источник тока , первый и второй термометры сопротив- .The invention relates to a measurement technique and can be used in various fields of industry to determine the temperature difference, for example, test meters used to calculate the thermal energy of a heat transfer fluid. A device for measuring the temperature difference is known, which contains a bridge circuit, in the adjacent arms of which resistance thermometers are included, and an amplifier with negative feedback is included in the measuring diagonal of the bridge. To eliminate the nonlinearity of the output characteristic of the bridge circuit, an additional resistance thermometer is used, connected either in parallel to the supply diagonal of the bridge or in the feedback circuit of amplifier 1. A significant disadvantage of this device is that it requires the installation of an additional temperature sensor, which complicates the measurement circuit its setting. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device comprising first and second temperature sensors made in the form of resistance thermometers included in the adjacent arms of the bridge, additional bridge resistors and an amplifier with negative feedback 2. However, the presence in the known device Additional bridge circuit causes additional measurement error when external conditions change. In addition, the dependence of the output signal on the temperature difference in a sufficiently wide dynamic range is non-linear. The purpose of the invention is to increase the accuracy and broaden the range of measured temperatures. This goal is achieved in that a device for measuring the temperature difference, containing the first and second temperature sensors, made in the form of resistance thermometers, an amplifier with negative feedback, introduces a stabilized DC source, a second amplifier, a subtraction unit, matching resistors and feedback resistors connection, with the current source, the first and second resistance thermometers.

385385

лени соединены последовательно, вход первого , усилител через согласующий резистор соединен с точкой соединени источника тока и второго термометра сопротивлени , вход второго усилител через согласующий резистор соединен с общей точкой первого и второго термометров сопротивлени , выход первого и выход второго усилителей через согласующие резисторы соединены соответствен- , но с неинвентиругощим и инвентирующимThey are connected in series, the input of the first amplifier is connected to the connection point of the current source and the second resistance thermometer through a matching resistor, the input of the second amplifier is connected to a common point of the first and second resistance thermometers through the matching resistor, and the output of the second amplifier is connected but with non-ventilation and injecting

входами блока вычитани , причем сопротивлени согласующих резисторов и резисторов обратной св зи выбраны из соотНощени коэффициента передачи по инвертирующему и неинвертирующему каналам 1:2.the inputs of the subtraction unit, and the resistances of the terminating resistors and the feedback resistors are selected from the corresponding transmission coefficient of the inverting and non-inverting channels 1: 2.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство дл измерени разности температур содержит источник 1 тока, термометры 2 и 3 сопротивлени , соединенные последовательно , операционные усилители 4 и 5, блок 6 вычитани , согласующие резисторы 7-10 и резисторы Jl-16 обратной св зи.The device for measuring the temperature difference contains a current source 1, thermometers 2 and 3 resistance connected in series, operational amplifiers 4 and 5, subtraction unit 6, matching resistors 7-10 and feedback resistors Jl-16.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

Падени напр жений, выдел ющиес на термометрах 2 и 3 сопротивлени при протекании тока от источника 1 поступают на неинвертирующие входы операционных усилителей 4 и 5, охваченных отрицательной обратной св зью через резисторы И и 12.The voltage drops emitted by the thermometers 2 and 3 of the resistance when current flows from the source 1 are fed to the non-inverting inputs of the operational amplifiers 4 and 5, covered by negative feedback through the resistors And and 12.

Выходные напр жени усилителей 4 и 5 определ ютс выражени ми ()K4, Uj - I 1.5 , где 3 - ток источника 1 тока; Ч VI Ra сопротивлени термометров 2 и 3 сопротивлени соответственно; К мКс- коэффициент передачи операционны усилителей 4 и 5 соответствершо. Коэффициенты передачи операционных уси лителей 4 и 5 определ ютс выражени ми V ilJLL ll. .R 45 - 14 + где сопротивлени резисторов II - 15 соответственно. Подставив значени коэффициентов переда чи в формулы (I) и (2) получаем U.I(R3-.R.).- (5) 15 Rl --Ri-t .The output voltages of amplifiers 4 and 5 are determined by the expressions () K4, Uj - I 1.5, where 3 is the current of current source 1; H VI Ra resistance thermometers 2 and 3 resistance, respectively; To mKs, the transmission coefficient of the operational amplifiers 4 and 5 is appropriate. Transmission factors of operational amplifiers 4 and 5 are determined by the expressions V ilJLL ll. .R 45 - 14 + where the resistances of resistors II are 15, respectively. Substituting the values of transfer coefficients into formulas (I) and (2), we obtain U.I (R3-.R.) .- (5) 15 Rl -Ri-t.

Коэффициенты передачи вычитающего устройства 6 по Kg пр мому К и инверсному ч каналам определ ютс соотношени миThe transfer coefficients of the subtractor 6 for Kg to the direct K and inverse h channels are determined by the relations

1Ь1b

(7) (8)(7) (8)

гдеЯд Я д Я э иRjj conpoTHBneHHH соответственно резисторов 9, 10, 13 и 16.where Poison I am Ya and Rjj conpoTHBneHHH respectively resistors 9, 10, 13 and 16.

Напр жение на выходе блока 6 вычитани определ етс соотношениемThe voltage at the output of subtraction unit 6 is determined by the ratio

... ...

4545

,,, 1оСЯ,) f. ЬзЙ141Мто.,,, 1ºС), f. LYY141Mto.

) K,I()-KaIRaСО) ) K, I () - KaIRaCO)

V )(), V) ()

) к.) k.

М9M9

W - Ri3(Ri4- R-ч)W - Ri3 (Ri4- Rh)

C-l-i)C-l-i)

R, R4 В св зи с тем, что коэффициенты Kj и К2 независимы между собой, всегда имеетс возможность выбрать значени сопротивлений резисторов таким образом, чтобы выполн лось условие Кг 2к1. При этом формулу (9) можно переписать в виде Ug-k.,TK.K IH5-2K n i-K ,I(.)(3) т.е. получаем линейную зависимость выходного сигнала от разности температур. Погрещность измерени температуры по предлагаемой схеме не превышает 0,1% в диапазоне измер емых температур от 20 до 150°С. Измен коэффициенты передачи операционных усилителей можно вводить коррекцию характеристики преобразовани входных сигналов , необходимую дл учета факторов, вли ющих на погрешность измерени .R, R4 Due to the fact that the coefficients Kj and K2 are independent of each other, it is always possible to choose the values of the resistances of the resistors in such a way that the condition Kg 2k1 is fulfilled. In this case, formula (9) can be rewritten as Ug-k., TK.K IH5-2K n i-K, I (.) (3) i.e. we obtain a linear dependence of the output signal on the temperature difference. The accuracy of temperature measurement according to the proposed scheme does not exceed 0.1% in the range of measured temperatures from 20 to 150 ° C. By changing the transmit gains of the operational amplifiers, you can enter the correction of the input signal conversion characteristic necessary to take into account the factors affecting the measurement error.

Claims

Claim

An apparatus for measuring temperature differences comprising a first and second temperature sensors are embodied as resistance thermometers amplifier nega- ₅ dative feedback featuring e e c i in that, to improve 'accuracy and expand the measured temperature range, the apparatus a stabilized direct current source, a second amplifier, a subtraction unit, terminating resistors and feedback resistors are introduced, the current source, the first and second resistance thermometers connected in series, the input is first through the matching resistor * 5 is connected to the connection point of the current source and the second resistance thermometer, the input of the second amplifier is connected through the matching resistor to the common point ^{of the} first and second resistance thermometers, the output of the first and the output of the second amplifiers are connected through matching resistors respectively, with non-inverting and inverting inputs of the subtraction unit, and the resistances of the matching resistors and feedback resistors are selected from the ratio of the transfer coefficient for the inverting and non-inverting channels 1: 2, *