Цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А и 6 01 К 7/1 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О М 22 В. В.иборос тшевоительный Р 3892281,ублик. 1974;3872726,ублик. 1972 54ащиыйиф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(прототип). 57) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР, содердатчик температуры, соединен- информационным входом аналогового преобразователя, оператив 801023211 ное запоминающее устройство и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых температур., в него введенгенератор синхроимпульсов и двамикропроцессора, один из которых включен между аналого-цифровым преобразователем и оперативным запоминающимустройством, а другой микропроцес"сор - между оперативным запоминающимустройством и индикатором, при этомгенератор синхроимпульсов подключенк управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, оперативногозапоминающего устройства, первогои второгомикропроцессоров. 3Изобретение относится к термометрии, в частности к измерениютемпературы с использованием различных термодатиков (термопар),термометров сопротинления и т,д.и может быть использовано при измерении температуры с высокой точностьюи быстродействием.Известен экстраполирующий термометр, содержащий термодатчик, вторичные измерительные преобразователи, )Окорректирующие цепи, компетсируюше 1динамическую погрешность устройствовыявления скорости изменения температуры, поэволяюнее экстраполироватьрезультирующее значение темтературы 15путем добавления к текущему значенпотемпературы озффициента, умноженного на скорость изменения температуры,. 1Недостатками известного устрой Оства являются; низкая точность измерения температуры, обусловленнаяналиием компенсирующего устройства,вносящего дополнительную некорректируемую погрешность в результат изме срения, узкий диапазон измерения темгературы среды, преимущественно температуры океанской воды от +0,3 С до(сотни миллисекунд).Наиболее близким го техниеской30сущности и достигаемому результатск изобретению является экстраполируюший цифровой термо 4 етр, содержащийдатчик температуры, соедшонныйс информационным входом аналого-цифрового преобразователя, оперативноезапоминающее устройство и индикатор,Известный термометр содержит такжедифференциальный анализатор скорости изменения температуры, включенный между термодатчиком и логичес -кой схемой И, соединенный через ключс управляющими входами оперативногозапоминающего устройства, и устройство управления режимом работы термометра, выход которого соединен суправляющими входами аналого-цифро -ного преобразователя и схемы И, триэтом управляющий выход аналого-цифрового преобразователя соединен с управляющим входом ключа .2,Недостатками прототипа являютсяочень узкий диапазон измерения температуры (от +34 С до +42"С), низ кая точность измерения из-эа больсшой погрешности датчика температурыс нелинейным выходом, вследствиеотсутствия устройств линеаризациилибо коррекции нелинейности,Кроме того, процесс прогнозирования реализуется применением аналогового дифференциального анализатора.скорости змеиения температуры, чтоисключает обеспечение высокой точности измерения, а быстродействиеприбора ограничено значительным вре. менем проведения цикла измерения,уменьшение которого не предусмотреноконструкцией термометра.Пель изобретения - броньшение точности измерения температуры и расширение диапазона измеряемых температуэ,Поставленная цель достигается тем,что в цифровой термометр введен генератор синхроимпульсов и дна микропроцессора, одын иэ которых включенмежду аналого-цифровым преобразонателем и оперативным запоминающимустройством; а другой микропроцессор - между оперативным запоминающимустройством и индикатором, при этомгенератор синхроимпульсов подключенк управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, оперативногозапоминающего устройства, первогои второго микропроцессоров,На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого цифроного термометра.Термометр содержит датчик 1 температуры, аналого-циФровой преобразователь (Ацп) 2, первый микропроцессор 3, оперативное запоминающееустройство 4 (ОЗУ), второй микропроцессор 5, индикатор 6, генератор 7синхроимпульсов.Датчик 1 температуры соединенс информационным входом АЦП 2, микропроцессор 3 включен между АЦП 2н ОЗУ 4, микропроцессор 5 включенмежду ОЗУ 4 и индикатором б, а генератор 7 синхроимпульсов подключен куправляющим входам АЦП 2, ОЗУ 4,микропроцессоров 3 и 5.Зкстраполируюший цифровой термометр работает следующим образом.Датчик температуры помешают н измеряемую среду. Он постепенно нагревается до температуры измеряемой среды. Б процессе своего нагрева датчик 1 температуры непрерывно передает промежуточные значения температуры, до которой он успел нагреться,н виде электрических сигналов на информационный вход АЦП 2. Генератор7 синхрочмпульсов подает синхроимпульсы на управляющие входы АЦП 2,ОЗУ 4 и микропроцессоров 3 и 5.В момент поступления синхроимпульсов от генератора 7 на управляющийвход АЦП 2 электрический сигнал,отображающий температуру датчикан этот же момент времени, поступаетна информационный вход АЦП 2, преобразуется и в виде цифрового кода по"ступает на информационный вход микропроцессора 3. В момент поступления следующего синхроимпульса от генератора 7 на управляюший вход АЦП2 электрический сигнал, отображающийтемпературу в следующий момент времени, поступивший от датчика 1 наинформационный вход АЦП 2, преобразуется и н виде нового цифровогоЗаказ 4201/28 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кода поступает на информационныйвход микропроцессора 3 и т.д. Датчик 1 температуры, как и все датчики, обладает нелинейной зависимостьюмежду выходным электрическим сигналом и температурой датчика, вследствие этого цифровые коды на выходеАЦП 2 нелинейны по отношению к измеряемой температуре. В моменты поступления синхроимпульсов от генератора 7 на управляющий вход микропроцессора 3 он производит вычисление температур датчика 1, до которых он нагрелся к моменту поступления синхроимпульсов от генератора 7,по формуле, апроксимирующей нелинейную зависимость между выходами электрическим сигналом датчика 1 и еготемпературой. Таким образом, в моменты времени, задаваеьие генератором 7синхроимпульсов, электрические сигнаОлы на выходе микропроцессора 3 пропорциональны определенным значениямтемпературы датчика 1, т.е. микропроцессором проведена линеаризация.Дискретные значения температуры свыхода микропроцессора 3 поступаютча информационный вход ОЗУ 4, пред"ставляющего собой, например, сдвиговый регистр с количеством ячеек,достаточным для хранения нескольких,например трех, результатов измерения, т.е. ОЗУ 4 хранит результаттрех последовательных измерений температуры и при поступлении очередного синхроимпульса от генератора 7 содержимое ОЗУ 4 обновляется на 1.3, Воды соответствующие значениям температуры датчика 1, накопленные в ОЗУ 4, поступают на информационный вход микропроцессора 5. В момент поступления синхроимпульса от генератора 7 на управляющий вход микропроцессора 5. микропроцессор 5 вычисляет измеряемую температуру среды, которая отображаетсяв индикаторе б. Таким образом, экстраполирующий цифровой термометр показывает температуру измеряемой среды раньше, чем нагреется до этой температуры сам датчик 1, что геэволяет применять предлагаемое устройство для измерения очень высоких температур, которые невозможно замерить существующими датчиками.Предлагаемый цифровой термометр обеспечивает широкий диапазон измерений, так как он может работать с любыми термодатчиками и нелинейность их характеристик во всем диапазоне измерения может быть скорректирована обработкой результатов измерения в первом микропроцессоре, За счет этого заявляемое устройство может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства. Кроме того, быстродействие термометра определяется десятками миллисекунд.