Цифровой термометр для дистанционного измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 1)4 С 01 К 7 Г 1 юл. У 33 , Р.К.Велиев вательский тут по комплексноиефтяной и химическо(54) (57) ЦИФРОВОЙТАНЦИОННОГО ИЗМЕсодержащий термопсопротивления, прехпроводной схемтора, выход котопервой входной клсхемы, выход котлого-цифровым пр ТЕРМОМЕТР ДЛЯ ДИСЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ,реобразовательдключенный по четые к входам коммутаого соединен семмой измерительнойр " соединен с ана-,образователем,ои(21) 3631077/2 (22) 05.08,83 (46) 07.09.85. (72)Э,М.Бромб и Г.А.Мирзоев (71) Научно-ис проектный инст автоматизации промышленности (53) 536,53(08 (56) Авторское У 932283, кл.Патент США кл. 73-362, оп блок вычисления, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход - с выходом блока памяти, а выход подключен к блоку индикации, блок управления, выходы которого соответственно подключены к управляющим входам коммутатора, аналого-цифрово-. го преобразователя, блока вычисления, блока памяти, блока индикации, и два резистора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшениятвлияния на результат измерения сопротивлений соединительных проводов Е и устранения аддитивной и мультипликативной погрешностей, в него введен дополнительный ноныутетор, входы которого соответственно через резисторы соединены с двумя проводами. термопреобразователя сопротивления, выход подключен к второй входной клемме измерительной схемы, а управ- ффффф ляющий вход, - к блоку управления.лДИзобретение относится к областитемпературных измерений, конкретнок цифровым термометрам для дистанционного измерения температуры.Целью изобретения является повышение точности измерения путемуменьшения влияния на результат измерения сопротивлений соединительныхпроводов и устранения аддитивной ии 1 Омультипликативной погрешностеи,На чертеже приведена блок-схемацифрового термометра.Цифровой термометр содержит термопреобразователь 1 сопротивления,подключенный четырьмя проводами 2-5 15двухпроводных линий связи к входамчетырехвходового коммутатора 6,двухвходовый коммутатор 7, измерительную схему 8, аналого-цифровойпреобразователь 9, блок 10 памяти, 20блок 11 вычисления, блок 12 управления, блок 13 индикации, два эталонных резистора 14 и 15 с сопротивлеЭ 1 Э 2Измерительная схема 8 предназначе на для преобразования сопротивлений,подключаемых к ее входу, в аналоговый сигнал.и нормирования этого сигнала. Она может состоять из любыхэлементов, обеспечивающих выполнение 30этих функций. Например, она можетсостоять из стабилизатора тока иусилителя. Выход стабилизатора токаподключается к измеряемому сопротивлению, а напряжение с измеряемогосопротивления подается на вход усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователяБлок 10 памяти предназначен для .,хранения коэффициента (КЭ-КЭ 1),коэффициентов полинома, аппроксимирующего градуировочную характеристику термопреобразователя сопротивления, а также программы, по которойблок вычисления осуществляет вычисле ние сопротивления термопреобразователя и определение температуры пополиноминальной зависимости сопротивлния термопреобразователя от температуры. Блок памяти может состоять 0из постоянно запоминающего узла,предназначенного для хранения программы, и программируемого постояннозапоминающего узла, предназначенного для хранения значений коэффици- уентов, В качестве блока памятиможет быть использована стандартная БИС. Блок управления предназначен для управления работой всего цифрового термометра, Он может, например, состоять из генератора тактовых импульсов, ключа, дешифратора и счетчика, вход которого через ключ соединен с выходом генератора, а выходы подключены к входам дешифратора, выходы которого являются выходами блока управления, При поступлении команды "Пуск" ключ открывается, импульсы из генератора тактовой частоты через ключ поступают на вход счетчика и на выходах дешифратора начинает формироваться последовательность команд управления.Блок вычисления предназначен для приема информации из аналого-цифрового преобразователя и значений коэффициентов из блока памяти, вычисления сопротивления термопреобразователя и определения температуры, В качестве блока вычисления могут быть использованы, например, как однокристалльные микропроцессоры, так и микропроцессорные комплекты БИС, например, серий К 580, К 581 и других, подключение которых осуществляется в полном соответствии с руководством по их применению.Цифровой термометр работает следующим образом.По команде "Пуск" блок 12 управления начинает формировать на своих выходах последовательность команд, которые поступают на управляющие входы коммутаторов, аналого-цифрового преобразователя, блока вычисления, блока памяти и блока индикации.Весь процесс измерения осуществляется за шесть тактов. В первом такте блок управления формирует последовательность команд, по которым к входу измерительной схемы 8 с помощью коммутаторов 6 и 7 подключается эталонный резистор 14. При этом на выходе измерительной схемы формируется аналоговый сигнал, пропорциональный сопротивлению эталонного резистора 14, Этот сигнал аналого-цифровой преобразователь преобразует в код Б , который заносится в память блока вычисления, при этом этот код И может быть представлен в видеа + аэф77687 4 вается результат измерения, который равен где а и а - постоянные коэффициеноты, зависящие от коэффициентов передачи измерительного тракта ф цифрового термометра, изменение которых обуславливает соответственно аддитивную и мультипликативную погрешности тракта измерения.Во втором такте к входу измери О тельной схемы 8 подключается эталонный резистор 15 и в память блока вычисления записывается результат измерения, который равен(2) В третьем такте к входу измерительной схемы 8 подключается цепь,состоящая из последовательно включенных эталонного резистора 15,соеди нительного провода 2 и соединительного провода 3, и в память блока вычисления записывается результат измерения, который равенз = ао + а(КЭа+ Кл 2+ К,З(3)(7) которая является решением системыиз шести уравнений, Как видно, результат измерения КЕ не зависит отначений Кл 2 Кл 3 1 Л 4 Кл 1 О 1После вычисления сопротивления термопреобразователя определяется температура в соответствии с полиномом,аппроксимирующим градуировочную характеристику термопреобразователя,Коэффициент (Кэ- - К эт), а также коэффициенты аппроксимирующего полинома заданы в блоке 10 памяти,По команде, поступающей на его управляющий вход, один из этих коэффициентов в соответствии с алгоритмомработы цифрового термометра поступает в блок вычислен:;я. При поступлениикоманды на управляющий вход блока13 индикации, результат измерениятемпературы поступает из блока вычисления в этот блок, где он сохраняется до поступления нового результатаизмерения, Цикл измерения температуры повторяется при наличии навходе блока 12 управления командыПуск",В.КуликовУнова Корректор А.Зимокосов где К и Кд соответственно сопротивление проводов 2 и 3.В четвертом такте к входу измери- З 0 тельной схемы подключается цепь, состоящая из последовательно включенньгх резистора 15, провода 2, термопреобразователя 1 и провода 4 и в память блока вычисления записывается результат измерения, который35 равен 40 45В пятом такте к входу измерительной схемы подключается цепь, состоящая из резистора 14, проводов 5 и 4 и в память блока вычисления записыСоставительРедактор В.Иванова Техред С.Миг, Заказ 5544/42 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/51 к = ао + 1(Кэ 1+ КлХ + Кл) (5) где К- сопротивление провода 5.В шестом такте к входу измерительной схемы покдлючается цепь, состоящая из эталонного резистора 14, провода 5, термопреобразователя 1 и провода 3, и в память блока вычисления записывается результат измерения, который равен д = аЮ+ а(Кэ, + Кл+ КЕ+К,)Блок вычисления по командам управления из блока 12 осуществляет вычисление сопротивления термопреобразователя в соответствии с формулой 1 Кэ 2 Кэт 1 (1 11 ) +Е 2 д у 6 э