Устройство для измерения температуры
Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения температуры при использовании термоэлектрических преобразователей. Устройство содержит операционный усилитель 5, на один вход которого подается сигнал с дифференциальной термопары 1, пропорциональный разности измеряемой температуры и температуры окружающей среды, а на другой - компенсирующий сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды. При этом термочувствительный элемент, выделяющий 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, повторяющие форму корпусу стабистора. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1589079 д 1 (51)5 G 01 К 7/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ кИИИИ упl($ Fi
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4439959/24-10 (22) 28.04.88 (46) .30.08.90. Бюл. № 32 (75) В.И. Машкин, Е.И. Устинов и К.П. Митрофанов (53) 536.5(088.8) (56) Патент США № 4488824, кл. G 01 К 7/12, опублик. 18.12.84.
Патент США № 3903743, кл. G 01 К 7/12, опублик. 09.09.75. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения температуры при использовании термоэлектрических преобразователей. Устройство содержит операционный усилитель
5, на один вход которого подается сигнал с дифференциальной термопары 1, пропорциональный разности измеряемой температуры и температуры окружающей среды, а на другой — компенсирующий сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды. При этом термочувствительный элемент, выделяющий 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, повторяющие форму корпуса стабистора. 2 ил.
1589079
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах изменения температуры с помощью термоэлектрических преобразователей (термопар) с автоматической компенсацией изменений тсрмоЭДС их холодного спая при изменении температуры окружающей среды.
Целью изобретения является повышение точности измерений температуры.
На фиг: 1 приведена электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 — конструктивное размещение элеглентов 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 дифференциальная термопара 1, последовательно включенные токоограничивающий резистор 6 и стабнстор 7, резисторы 8 — 11.
Постоянные резисторы 9 и 10 и переменный резистор 11, движок которого соединен с вторым входом операпионного усилителя
5, образуют опорный делитель напряжения, подключенный как и последовательно соединенные токоограничивагощий резистор 6 и стабистор 7 к стабилизированному источнику постоянного тока (не показан).
Резистор 8 вместе с резистором 9, входящим в состав опорного делителя напряжения, образуют масштабирующий делитель напряжения, вход которого подключен к общей точке соединения 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 термочувствительньгй узел, воспринимающий температуру окружающей реды.
Опорный спай 3 дифференциальной термопары 1 с одной стороны и один ее свободный конец с другой стороны припаяны и тонким металлическим пластинкам 12, выполненными, например, из меди толщиной
0,2 мм. Последние повторяют форму корпуса стабистора 7 и контактируют с ним через теплопроводягцие изолируюгцие прослойки (не показаны). Второй свободный конец 4 дифференциальной термопарь. 1 соединяется непосредственно с корпусом стабистора (металлическим корпусом). В случае пластмассового корпуса стабистора второй свободный конец 4 термопары 1 припаивается 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.
Устройство работает следующил образом.
На выходе дифференциальной термопары
1 генерируется сигнал, пропорциональный разности температур рабочего 2 и опорного
3 спаев, т.е. разности измеряемой температуры и температуры окружающей среды.
Этот сигнал в виде напряжения подается на первый вход операционного усилителя 5.
Сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды, формируется в виде падения напряжения на стабисторе 7, которое линейно изменяется при изменении температуры стабистора, вызванном изменением температуры окружающей среды. При этом стабистор 7, опорный спай 3 и свободные концы 4 дифференциальной термопары 1 находятся в практически одинаковых температурных условиях и, ввиду малой массы быстро откликаются на все изменения температуры окружающей среды. Падение напряжения на стабисторе 7 с помощью делителя из резисторов 8 и 9 приводится в один масштаб в термоЭДС дифференциальной термопары 1, смешивается с задающим напряжением опорного делителя (резисторы
9 — 11) н с движка переменного резистора
11 подается на второй вход операционного усилителя 5. На выходе операционного усилителя 5 выделяется разностный сигнал, зависящий только от температуры рабочего спал 2 дифференциальной термопары 1 и не зависящий от изменения температуры окружающей среды.
ЗО
5
В зависимости от конкретного назначения в предложенном устройстве можно реализовать три основных режима его работы.
В первом режиме при сравнительно небольшом коэффициенте усиления операционного усилителя 5 напряжение на выходе последнего пропорционально измеряемой температуре во всем диапазоне ее изменения. Во втором режиме при большом коэффициенте усиления операционного усилителя 5 последний работает как компаратор напряжения.
В этом режиме движок потенциометра (резистора 11) перемещают при измерении температуры до тех пор, пока не сравняются напряжения на двух входах операционного усилителя 5. Отсчет значения измеряемой температуры в этом случае производится по шкале (не показана), совмещенной с движком потенциометра-резистора 11. В третьем режиме предложенное устройство может быть использовано как сигнализатор превышения температуры или ее понижения относительно заданного значения.
В этом режиме коэффициент усиления операционного усилителя 5 выбирается достаточно большим. Заданное значение температуры устанавливается движком потенциометра-резистора 11, а изменение температуры фиксируется по изменению выходного сигнала операционного усилителя 5. Во всех трех режимах компенсация термоЭДС опорного спая 3 дифференциальной термопары
1 при изменении температуры окружающей среды осуществляется аналогично описанному.
1589079 иг.
Составитель В. Голубев
Редактор Е. Копча Техред А. Кравчук Корректор А. Осауленко
Заказ 2532 Тираж 508 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
i! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская на 6.. д. 4/5
Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О!
Формула изобретения
Устройство для измерения температуры, содержащее дифференциальную термопару, подключенную к одному входу операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходом опорного резистивного делителя напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно включенные стабистор и токоограничивающий резистор и масштабирующий резистивный делитель напряжения, вход которого подключен к общей точке соединения стабистора и токоограничивающего резистора, а одно его плечо включено в состав опорного резистивного делителя напряжения, при этом стабистор, опорный спай и свободные концы дифференциальной термопары размещены в тепловом контакте между собой через введенные тепловыравнивающие металлические пластинки, установленные «а корпусе стабистора и повто1О ряющие его форму.
