Цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН В С 01 К ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3602034/18-1007.06.,8307,10,84. Вюл, Р 37А,А.Шульгин и В.В,ТолОпытно-конструкторского биологического маш 21)(71)тонкйия ачевбюронострое,8) свидетел 01 К 7/00 видетельс 01 К 7/00 тво СССР1977,о СССР1979 РИОМЕТР, содерь температуры в торого подклюусилителя посто равнения, входы выходами усилиа и генератора напряжения, а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54)(57) ЦИФРОВОЙ Тжащий преобразоватенапряжение, выход кчен к первому входуянного тока, схемукоторой соединены стеля постоянного толинейно нарастающег выход подключен к управляющему входуселектора временных импульсов, входкоторого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен квходу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом цифрового индикатора, дешифратор, входы которого соединены с выходом счетчика импульсов, а выходы подключены к управляющим входам и ключей, выходыкоторых через образцовые резисторыподключены к второму входу усилителя, соединенному через резисторы обратной связи с выходом усилителя иобщей шиной усилителя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него до- Яполнительно введены и источников напряжения смещения, каждый из которых /включен между общей шиной и входом ф фсоответствующего ключа,Изобретение относится к термомет=рии, а именно к цифровым термометрам с нелинейной характеристикойтермообразователя,Известен цифровой термометр, имеющий термопреобразователь, стабилизатор тока, усилитель постоянноготока, генератор линейно нарастающего напряжения, схему сравнения, схему переключения, генератор квантую"щих импульсов, временный селектори цифровой счетчик с цифровым селектором 13.Этот термометр имеет низкую точность измерения вследствие того, чтопри нелинейной характеристике датчика возникает дополнительная погрешность измерения, обусловленная не.линейностью.Наиболее близким к предлагаемомуявляется цифровой термометр, содержащий преобразователь температурыв напряжение выход которого подключен к первому входу усилителя постоянного тока, схему сравнения, входыкоторой соединены с выходами усилителя постоянного тока и генераторалинейно нарастающего напряжения, авыход подключен к управляющему входу селектора. временных импульсов,вход которого соединен с выходомгенератора импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов,выход которого соединен с входомцифрового индикатора, дешифратор,входы которого соединены с выходомсчетчика импульсов, а выходы подключены к управлякицим входам и ключей соответственно, выходы которыхчерез образцовые резисторы подключены к второму входу усилителя, соединенному через резисторы обратнойсвязи с выходом усилителя и общейшиной усилителя 23.Однако известный термометр не обладает достаточно высокой точностьюизмерения. Это вызвано тем, что линеаризация характеристики термопреобразователя осуществляется толькоизмерением ее крутизны путем умножения сигнала термопреобразователяна постоянный, в пределах каждогоучастка аппроксимаций, коэффициент.Это в свою очередь приводит к скачкообразным отклонениям фактическойхарактеристики термопреобразователя от линейной зависимости и вносит определенную погрешность в конечный результат измерения,Цель изобретения - повышение точности измерения температуры эа счетболее точного приближения характеристики термопреобразователя к линейной зависимости.Поставленная цель достигается темчто в цифровой термометр, содержащийпреобразователь температуры в напряжение, выход которого подключен к60 б 5 Дешифратор 13 участков аппроксимации представляет собой запоминающее устройство с числом выходов, равным числу участков аппроксимации,Цифровой термометр работает следующим образом,На выходе преобразователя температуры в напряжение формируется сигналнапряжения, нелинейным образом зависящий от измеряемой температуры, Это первому входу усилителя постоянноготока, схему сравнения, входы которойсоедйнены с выходами усилителя постоянного тока и генератора линейно нарастающего напряжения, а выход под ключен к управляющему входу селектора временных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсон, а выход подключен к входусчетчика импульсов, выход которого 0 соединен с входом цифрового индикатора, дешифратор, входы которого соединены с выходом счетчика импульсов,а выходы подключены к управляющимвходам и ключей, выходы которых через образцовые резисторы подключенык второму входу усилителя, соединенному через резисторы обратной связис выходом усилителя и общей шинойусилителя, дополнительно введены оисточников напряжения смещения, каждый из которых включен между общейшиной усилителя и входом соответствующего ключа.На Фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового термометра; на 25 Фиг. 2 - графическая интерпретацияпредлагаемого метода линеариэации(изменения выходного сигнала термо 1метра в зависимости от температурыпри коррекции нелинейности термопреобразователя и без коррекции).Цифровой термометр содержит преобразователь 1 температуры в напряжение, включающий в себя, например,термопреобразователь 2 сопротивле ния, подключенный к источнику 3 напряжения, и усилитель 4, усилитель5 постоянного тока с резисторами б и7, образующими цепь обратной связи,схему В сравнения, генератор 9 линей О но нарастающего напряжения, временной селектор 10, генератор 11 импульсов, счетчик 12, дешифратор 13 участков аппроксимации, цифровой индикатор 14, образцовые резисторы 15,1,45 15 ь, число которых равно числу участков аппроксимации, ключи 16.116, источники 17.1 17 напряжения смещения.Конструкция источников напряженияСмещения может быть любой, Например,каждый из источников напряжения смещения может содержать, целитель напряжения - реохорд 181, подключенный к выходу источника 3 напряженияи согласующий элемент 19.1,55/ ТсФиг.2 НИИПИ Заказ 7184/2 аж 822 Подписи илиал. ППП Патент л.Проектная,жгор напряжение через усилитель 5 поступает на схему 8 сравнения.В момент начала цикла измерения запускается генератор 9 линейно нарастающего напряжения. Счетчик 12, находящийся до этого в нач, ьном5 (нулевом) состоянии, начинает подсчет импульсов, поступающих на его вход через временный селектор 10 с геиератора 11 импульсов, Код с выхода счетчика 12 поступает на вход 10 дешифратора 13 участков аппроксимаций. В момент достижения кодом на адресных входах значения, соответствующего концу -го участка аппроксимаций, происходит смена кода на 15 выходах дешифратора 13, при этом сигнал с 1-го переходит на (+1)-й выход.В момент равенства напряжений на выходах усилителя 5 постоянного тока 20 и генератора 9 линейно нарастающего напряжения схема 8 сравнения выдает запирающий сигнал на временный селектор 10 и подача импульсов на счетчик 12 прекращается. Цикл изме-. рения на этом заканчивается и с цифрового индикатора 14 снимается значение температуры.Таким образом, число импульсов, поступающих на счетчик 12, а следовательно, и измеренное значение тем- ЗО пературы, определяется величиной напряжения на входе усилителя 5 постоянного тока. Величина этого напряжения определяется коэффициентом передачи К, усилителя 5 постоянного тока и напряжениями, подаваемыми на его входы. В течение цикла измерения по сигналам дешифратора 13 участков аппроксимации, который управляется кодом с выходов счетчика 12, происходит срабатывание ключей 16.1,., 1 б н, подключающих к входу усилителя 5 постоянного тока источники 17.1 17 п напряжения смещения через резисторы 15,115 ь, определяющие коэффициент К; передачи усилителя 5. Следовательно, подбирая резисторы 15.1,15 р и и, на каждом участке аппроксимации, можно .линеаризовать характеристику термопреобразователя методом кусочно-линейной аппроксимации отрезками функции, полученными из этой характеристики путем вариации двух констант К; и И . Такой метод линеаризации позволяет при одном и том же числе участков аппроксимации получить более высокую точность, чем прн линеаризацни отрезками функции, полученными из характеристики термопреобразователя изменением только коэффициента К. , как1 в известном устройстве.Наличие в цифровом термометре источников напряжений смещения выгодно отличает его от прототипа, так. как позволяет повысить точность измерения.