Устройство для измерения температуры

/ А вы дожди, ОПИСАНИЕ РЕСПУБЛИ БЕПАРУСЬ (19) ВУ (П) 3360 ИЗОБРЕТЕНИЯ а (13) (31(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ комитвт РЕСПУЫШКИ БЕЛАРУСЬ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(71) Заявитель Полоцкшй государственный университет (ВУ)(73) Патентообладатель Полоцкий государст венный университет (ВУ)Устройство для Измерения температуры, содержащее мостовую схему с термопреобразователем сопротивления в одном из плеч, источник питания, соединенный с диагональю питания мостовой схемы, и измеритель напряжения, отличающееся тем, что в него введено делительное устройство, первый вход которого подключен к измерительной диагонали мостовой схемы, его второй вход подключен к плечу мостовой схемы, присоединенному последовательно с термопреобразователем сопротивления к источнику питания, а выход соединен с измерителем напряжения.О Изобретение относится к термометрии, а именно к той ее части, в которой измерение температуры осуществляется с помощью термопреобразователей сопротивления и может быть г использовано как в производственных условиях, так и в быту. Известны устройства для измерения температуры, в которых термопреобразователи сопро 9) тивления включаются в уравновешивающиеся мостовые схемы 1. Эти устройства сложны в изготовлении и, как следствие, имеют высокую стоимость и невысокую надежность. Известны также устройства для измерения температуры, в которых термопреобразователи Ч сопротивления включаются в неуравновешивающиеся мостовые схемы, реализация которых значительно проще 1.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему с термопреобразователем сопротивления в одном из плеч, источник питания, соединенньпй с диагональю питания мостовой схемы и измеритель напряжения, соединенный с измерительной диагональю мостовой схемы 1.Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения вследствие нелинейной зависимости между напряжением на измерительной диагонали и сопротивлением термопреобразователя, а также зависимости напряжения на измерительной диагонали от напряжения источника питания, Задачей изобретения является повышение точности измерения за счет исключения нелинейной зависимости между напряжением, представляющим результат измерения, и сопротивлением термопреобразователя, а также исключения зависимости напряжения, представляющего результат Измерения, от напряжения источника питания.Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему с термопреобразователем сопротивления в одном из плеч, источник питания, соединенный с диагональю питания мостовой схемы, и измеритель напряжения, в отличие от прототипа, введено делительное устройство, первый вход которого подключен к измерительной диагонали мостовой схемы, второй вход подключен к плечу мостовой схемы,присоединенному последовательно с термопреобразователем сопротивления к источнику питания, а выход соединен с измерителем напряжения.Схема устройства для измерения температуры приведена на чертеже.Устройство содержит источник питания 1, образцовые резисторы 2, 3, 4, термопреобразователь сопротивления 5, делительное устройство 6 и измеритель напряжения 7. Образцовые резисторы 2, 3, 4, термопреобразователь 5 образуют четырехплечную мостовую схему. Диагональ питания этой схемы соединена с источником питания 1. делительное устройство 6 первым входом подключено к измерительной диагонали мостовой схемы, вторым входом подключено к плечу мостовой схемы, присоединенному последовательно с термопреобразователем сопротивления 5 к источнику питания 1, а выход соединен с измерителем напряжения 7, Устройство работает следующим образом. Термопреобразователь 5 помещают в контролируемую среду. В зависимости от температуры среды изменяется величина сопротивления термопреобразователя 5. Так как последний включен в мостовую схему, то напряжение на измерительной диагонали, а также на резисторе 4 будет изменяться в соответствии с изменением температуры.Напряжение, представляющее результат измерения в измерителе напряжения 7, получается на выходе целительного устройства 6 в виде111 - напряжение на измерительной диагонали мостовой схемы, образованной резисторами 2, 3, 4, 5П - напряжение на резисторе 4.Если пренебречь входными токами целительного устройства, что практически приемлемо при больших входных сопротивлениях целительного устройства и малых сопротивлениях,образующих мостовую схему, тогде 11 - напряжение питания источника 1 К 2, 113, К 4, К 5 сопротивления резисторов 2, 3, 4, 5 соответственно.Отсюда видно, что напряжение Пд не зависит от напряжения источника питания 1 и линеино связано с сопротивлением термопреобразователя К 5. Последнее обстоятельство существенно при использовании термопреобразователеи с линеинои зависимостью между величиной сопротивления и температурой.Наибольшее применение в настоящее время находят металлические, в частности медные,термопреобразователи сопротивления, для которыхгде К, - сопротивление термопреобразователя при температуре г С КО - сопротивление того же термопреобразователя при температуре со С ос коэффициент температурного сопротивления.К К К К К К ъ-ъ ПДК 34 2 о 2 о( о) (7) К 4 К 2 Кз Чтобы получить пропорциональную зависимость между Пд и отклонением температуры от значения го, достаточно реализовать условиеПри этом из выражения (7) получаем кв в ос(гс ) 0 2 0 0 Д К 4 КК 2 Кз 5В частности, если условие (8) выполнить для Ко, соответствующего нулю по Цельсию, то напряжение Нд будет пропорционально температуре в градусах Цельсия с отрицательным знаком. Шкала термопреобразователя 7 может быть проградуирована в С в соответствии с формулой (9). Изменение знака на противоположный можно осуществить в делительном устройстве или измерителе напряжения.Целительное устройство совместно с измерителем напряжения могут быть выполнены на АЦП в интегральном исполнении, например КР 572 ПВ 2 с блоком индикации.Как известно 2, в указанном АЦП выходной код определяется выражениемгде М 1 - постоянное число ПВХ - преобразуемое напряжение 11 - опорное напряжение. Поэтому, если соединить вход преобразуемого напряжения АЦП с измерительной диаго налью мостовой схемы, а вход опорного напряжения АЦП с резистором, присоединеннымпоследовательно с термопреобразователем сопротивлением к источнику питания мостовой схемы, выходной код АЦП, а следовательно, и результат индикации, будет пропорционален температуре.Указанный вариант устройства реализован и испытан (см. акт испытаний). Мостовая схема выполнена на резисторах типа МЛТ. При этом, как следует из акта, основная приведенная погрешность не превышает 0,2 . Более высокая точность измерения может быть полученапри ИСПОЛЬЗОВЗНИИ ПРСЦИЗИОННЬЕХ резисторов И ООЛВВ ТОЧНЫХ Предлагаемое УСТРОЙСТВО ВЫГОДНО отличается ОТ прототипа ТЕМ, ЧТО обеспечивает ООЛВСвысокую точность измерения в широком диапазоне температур. Достигается это за счет небольших затрат при использовании делительных устройств в интегральном исполнении, что может обеспечить доступность применения устройства не только в производственных условиях, но и в быту.Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.