Цифровой измеритель температуры

Союз СоветскиаСоциалистичесиинРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 939963 Ффг(5 )М. Кл,С 01 К 7/02 фЬнудерстюный кнмнтет СССР нв данам нзебретеннй н отнрытнй(72) Авторы изобретения А.И. Белец, Л.Я, Ильницкий, В.И. Ковтун и В.А. Хорошко Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ 1Изобретение относится к области теплоизмерений.Известен цифровой термометр для измерения температуры, содержащий термопару, включенную последовательно с5 усилителем и следящим двигателем в мостовую потенциометрическую схему, питаемую от стабилизированного источника питания, а также последовательно с термопарой включен питаемый 1 о от самостоятельного источника мост с термометром сопротивления в одном из плеч, помещенный вместе с термопарой в контролируемую среду 1Точность этого устройства не вы сока, так как инерционность следящего двигателя позволяет применять его только при измерении медленно меняющихся температур. С повышением динамики изменения температуры погреш ность измерения достигает 10- 15.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к преалагаемому является цифровой термометр, содержащий датчик температуры, усилитель постоянного тока,источник опорного напряжения, генератор линейно изменяющегося напряжения, сравнивающее устройство, генератор тактовых импульсов, цифровойсчетчик, дешифратор, цифровой индикатор и дополнительное сравнивающееустройство, включенное параллельнос основным сравнивающим устройствоммежду усилителем и генератором линейно изменяющегося напряжения, ав качестве генератора тактовых импульсов используется генератор с управляемой частотой, связанный с цифровым счетчиком через дешифратор21,Однако погрешность измерений этим цифровым термометром, достигает 1,5-2, что не удовлетворяет современнным требованиям. Величина погрешности измерений определяется погрешностью установки частоты в генераторе тактовых импульсов.9963 источника 1 опорного напряжения подключается при помощи переключателя 2через датчик 3 температуры и ЦУС к входам усилителей 5 и 6 постоянного5 . тока. Если же в качестве датчика 3 температуры используется термопара, то при помощи переключателя 2 выход источника 1 опорного напряжения подключается через ЦУС 4 к входу усилителя 6 постоянного тока (УПТ), а УПТ 5. После этого устройство тарируется таким образом, чтобы напряжение на выходах обоих усилителей 5и 6 постоянного тока были равны. Приэтом на выходе устройства 7 сравнения появится сигнал, который сигнализирует о равенстве сравниваемых напряжений и закрывает электронный ключ 1 О.При измерении температуры сигнал от датчика 3 после усилителя 5 поступает в устройство 7 сравнения и наАЦП 8. Так как сигнал с выхода УПТ 5не равен сигналу с выхода дополнительного усилителя 6, то на выходеустройства сравнения отсутствует сигнал равенства сравниваемых напряжений, который закрывает электронныйключ 10. Тактовые импульсы с ГТИ 9поступают на АЦП 8 через открытыйэлектронный ключ 10, АЦП 8 преобразует аналоговую величину сигнала датчика 3 температуры в цифровой код,который подается на управляющий входЦУС 4 и через дешифратор 11 на цифровой индикатор 12, Под действиемцифрового кода сопротивление ЦУС 4меняется, а следовательно, меняетсякоэффициент усиления УПТ 6, Этот процесс будет происходить до тех пор,пока величина сигнала на выходе усилителя 6 не станет равной величинесигнала от датчика 3 температуры навыходе усилителя 5, Тогда устройство 7 сравнения выработает сигнал, который закроет электронный ключ 10,что повлечет за собой прекращение процесса преобразования в АЦП 8,Величина цифрового кода на выходеАЦП соответствует величине измеряемой температуры, индицируемой цифровым индикатором 12, Это состояние сохраняется до тех пор, пока не изменится контролируемая температура.Применение предлагаемого устройства дает возможность повысить точностьизмерения температуры при различныхдинамических изменениях контролиру 3 93 4Цель изобретения - повышение точности измерения.Для достижения цели в устройствовведены дополнительный усилитель постоянного тока, цифровое управляемоесопротивление и аналого-цифровойпреобразователь, при этом источникопорного напряжения соединен с переключателем, один из выходов которого подключен к одному из входов 10цифрового управляемого сопротивления, термопара 3 подключается к входувыход которого через дополнительныйуСилитель постоянного тока соединенс одним из входов аналого-цифровогопреобразователя, выход которого подключен к управляемому входу цифрового управляемого сопротивления и через дешифратор к входу цифрового индикатора, а выход устройства сравнения соединен с входом генераторатактовых импульсов, выход которогочерез электронный ключ подсоединенк второму входу аналого-цифровогопреобразователя.На чертеже изображена структур- р 5ная схема устройства.Устройство содержит источник 1опорного напряжения, который соединяется своим выходом с переключателем 2. Выходы переключателя 2 соединены через датчик 3 температурыи цифроуправляемое сопротивлениес входами усилителей 5 и 6 постоянного тока. Причем, усилитель 6 постоянного тока является дополнитель 35ным. В свою очередь, выходы усилителей 5 и 6 постоянного тока подключены к входам сравнивающего устройства 7, Кроме того, выход усили.теля 5 подсоединен также к входу аналого-цифрового преобразователя (РЦП)8, на второй вход которого поступают импульсы с генератора 9 тактовыхимпульсов (ГТИ) через электронныйключ 10. Управление электронным клю 45чом 10 осуществляет устройство 7сравнения, Выход АЦП 8 соединен с управляющим входом цифроуправляемогосопротивления(ЦУС) 4 и через дешифратор 11 с цифровым индикатором 12..Цифровой термометр работает сле 50дующим образом.Перед началом измерения производится включение необходимого режимаработы при помощи переключателя 2в зависимости от используемого датчика температуры. При работе с термометрами сопротивления или полупроводниковыми термореэисторами выход9399 Формула изобретения емых сред, снизить при этом погрешность измерения до 0,05-0,1/, точностьизмерения определяется разрядностью%ЦП и ЦУС. Цифровой термометр даетвозможность применения различных датчиков температуры (термопар, термо"метров сопротивления, полупроводниковых терморезисторов), что позволяетунифицировать приборы автоматизированных систем управления технологичесЧОкими процессами. 15Цифровой измеритель температуры, содержащий источник опорного напряжения, переключатель, датчик температуры, усилитель постоянного тока, устройство сравнения, генератор так товых импульсов, электронный ключ, дешифратор и цифровой индикатор, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный 25 усилитель постоянного тока, цифровое управляемое сопротивление и аналогоцифровой преобразователь, при этом источник опорного напряжения соеди 63 6нен с переключателем, один из выходов которого подключен к одному извходов цифрового управляемого сопротивления, выход которого через дополнительный усилитель постоянного токасоединен с одним из входов устройствасравнения, а второй выход переключателя через датчик температуры, усилитель постоянного тока соединен сдругим входом устройства сравненияс одним из входов аналого-цифровогопреобразователя, выход которого подключен к управляемому входу цифровогоуправляемого сопротивления и черездешифратор к входу цифрового индикатора, а выход устройства сравнениясоединен с входом генератора тактовых импульсов, выход которого черезэлектронный ключ подсоединен к второму входу аналого-цифрового преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 295035, кл. С 01 К 7/00, 1971.2, Авторское свидетельство СССРй 523304, кл, 6 01 К 7/02, 1976