Пристрій для вимірювання температури

Устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, первый токовый вывод которого через сопротивление линии связи подключен к первому зажиму источника тока, операционный усилитель с резистором обратной связи, резистор сравнения, второй вывод которого соединен со вторым зажимом источника тока, а первый вывод резистора сравнения соединен через третий резистор с неинвертирующим входом операционного усилите Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых отклонений от заданного значения сопротивления, а также для измерения других величин, которые с помощью резисторных преобразователей (терморезисторов, фоторезисторов, тензорезисторов ит.д.) преобразуются в сопротивление. Из известных устройств для измерения температуры наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры содержащее термо ля и через сопротивление линии связи со вторым токовым выводом термометра сопротивления, первый потенциальный вывод термометра сопротивления через сопротивление линии связи и первый резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй потенциальный вывод термометра сопротивления через сопротивление линии связи и второй резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и общая точка источника тока и резистора сравнения соединена с общей шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введен преобразователь напряжение - значение измеряемого параметра, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а второй вход подсоединен к третьему выводу резистора сравнения, общий вывод операционного усилителя подключен ко второму выводу источника тока через другие входы преобразователя напряжение - значение измеряемого параметра. метр сопротивления, первый токовый вывод которого через сопротивление линии связи подключен к первому зажиму источника тока, операционный усилитель с резистором обратной связи, резистор сравнения, второй вывод которого соединен со вторым зажимом источника тока, а первый вывод резистора сравнения соединен через третий резистор с неинвертирующим входом операционного усилителя и через сопротивление линии связи со вторым токовым выводом термометра сопротивления, первый потенциальный вывод термометра со С > 6843 противления через сопротивление линии соязи и первый резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй потенциальный вывод термометра сопротивления через сопротив- 5 ление линии связи и второй резистор соединен с н е и н в е р т и р у ю щ и м входом операционного >^силителя и общая точка источника гока и резистора сравнения соединена с общей шиной, причем отношение 10 сопротивления резистора сравнения к сопротивлению термометра сопротивления, соответствующему началу измеряемого диапазона температур, и отношение сопротивления третьего резистора к сопротивлению 15 второго резистора равны значению коэффициента усиления операционного усилителя по инвертирующему входу. Недостатком этого устройства является необходимость высокоточной стабилизации 20 тока источника тока, а также применение дополнительных элементов, необходимых для создания высокоточного источника тока. Техническая задача состоит в том, что необходимо решить вопрос, связанный с ис- 25 ключением влияния источника тока на результат измерения. Другая техническая задача заключается в решении вопроса связанного с необходимостью задания высокоточного опорного 30 напряжения для преобразователя аналогкод. Требования к источникам опорного напряжения весьма жесткие (например, точность задания опорного напряжения составляет тысячные доли процента), что есте- 35 ственно требует применения вьюокосіабильньїх дорогостоящих элементов и сложных технических решений. Отличительным признаком предлагаемого устройства является то, что, устройство 40 содержит преобразователь напряжениезначение измеряемого параметра, первый вход которого соединен выходом операционного усилителя, а второй вход подсоединен к третьему выводу резистора сравнения, 45 общий вывод операционного усилителя подключен ко второму выводу источника тока через другие входы преобразователя напряжение - значение измеряемого параметра. На фиг, 1 представлена схема устройст- 50 ва для измерения температуры, а на фиг. 2 и 3 представлены примеры реализации предлагаемого устройства. На фиг. 1 представлена схема устройства для измерения температуры. Устройство 55 содержит термометр сопротивления 1, первый токовый вывод которого через сопротивление линии связи 2 соединен с первым зажимом источника тока 3, первый потенциальный вывод термометра сопротивления 1 через сопротивление линии связи 4 и первый резистор 5 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя б и с резистором отрицательной обратной связи 7, второй токовый вывод термометра сопротивления 1 через сопротивление линии связи 8 соединен с первым выводом резистора сравнения 9 и через третий резистор 10 с иеинвертирующим входом операционного усилителя б, второй потенциальный вывод термометра сопротивления 1 через сопротивление линии связи 11 и второй резистор 12 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 6, выход операционного усилителя б соединен с первым входом преобразователя 13 напряжение-значение измеряемого параметра, второй вывод источника тока 3 и второй вывод резистора сравнения 9 соединены с общей шиной и третьим входом преобразователя 13 напряжение-значение измеряемого параметр'2!, второй вход преобразователя 13 напряжения-значение измеряемого параметра соединен с третьим выводом резистора сравнения 9, Устройство работает следующим образом. Напряжение Ua на первом потенциальном выводе термометре сопротивления равно: UaH(Rd+RM+Rn), (1) где Rd - сопротивление термометра сопротивления; RU ~ сопротивление линии связи 8; Rn - сопротивление резистора сравнения 9; I - ток в термометре сопротивления 1. Учитывая, что Rd=RO + AR, где RO - сопротивление термометра сопротивления при температуре, соответствующей началу измеряемого диапазона температур; AR - отклонение сопротивления термометра сопротивления от значения RO, выражение (1) имеет вид: Ua=!(RO+ AR+RM-f RP) (2) Напряжение Ub на неинвертирующем входе операционного усилителя, при условии, что R2»Rl3 и (R2+R3)»RU, равно, UfcH Rn+I RU ІІ2 ~~ ".З (3) При условии, что R1»(R12+R!4+Rd+Rn), коэффициент усиления операционного усилителя 6 по инвертирующему входу равен: K{-)-R4/(R1+Rl2+Rd+Rl4+Rn>=R4/RI (4) и по неинвертирующему входу: К(+И(-)+1. (5) Напряжение на выходе операционного усилителя б определяется из выражения: 6843 Uv-Ub K(«)Ua K(-). (б) После преобразований с учетом выражений (2)-(5) и, принимая R3/R2 = K(-) и ^K^), окончательно получим: Uv-K(-) I R (7) Преобразователь 13 выполняет функцию преобразования выходного напряжения Uv в показания п устройства с 10 использованием падения напряжения на части резистора сравнения 9 в качестве опорного напряжения. Преобразователь 13 напряжение-значение измеряемого параметра выдает показания, когда 15 Uv=Von Іс2 ~ (8) где UonH Rn/k1 - опорное напряжение; 20 к1 - число, определяющее часть сопротивления резистора Rn, принятую для образования опорного напряжения; N - число, соответствующее конечному значению измеряемой величины; 25 п - число соответствующее части п/Ы опорного напряжения при выдаче показаний; к2 - число, определяющее заданное отношение Uv к Uon (n/N), при котором уст- 30 ройство выдает результат измерения (состояние равновесия). После подстановки в (8) значения Uv из (7). а также учитывая, что Rn=Ro *K(-) получим: 35 AR ROJ