Устройство для измерения разности температур

,8011869 СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК К 3(51) 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 29765/24-1.Е аре и гл и ч а юлью повыше Фиг. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССВ 1089432, кл. С 01 К 3/08,С 01 К 71983.Патент СЩА Ф 4305288,кл, 73-362. опублик. 1981.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯРАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащеетермопреобразователя, источник сналов и регистратор, о тщ е е с я тем, что, с цения точности измерения, в него в ны логический элемент И-.НЕ и логический элемент И-ИЛИ-НЕ, первый и четвертый входы которого соединены с входами элемента И-НЕ, второй и тре. тий.входы соединены с выходом элемента И-НЕ, а выход подключен к регистратору, управляющий вход которого соединен с первым выходом источника сигналов, выполненного в виде формирователя перепадов напряжения, при этом в качестве термопреобразователей используются две цепочки из последовательно соединенных логических инверторов, выполненных в интегральном исполнении, причем входы це- Й почек соединены с вторым выходом источника сигналов, а выходы подключены соответственно к входам элемента И-НЕ.МИзобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению разности температур с помощью полупроводниковых термообразователей. 5Цель изобретения - повышение точ-. ности измерения путем уменьшения влияния помех на результат измерения и обеспечение непосредственного применения устройства в системах измерения, управления и контроля, использующихинформацию в цифровой и широтно-импульсной форме.На фиг. 1 изображена схема предлагае( мого устройства; на фиг. 2-временные ди, аграммы,иллюстрирующие работу устройства; на фиг. 3 - цифровой регистратор устройства; на фиг. 4 - функциональная схема устройства, демонстрирующая возможности наращивания структуры устройства для выполнения многоточечных измерений разности температур в заданных парах контролируемых точек; на фиг. 5 и 6 - соответственно функциональные схемы вычитающего 25 звена и цифрового регистратора для устройства, изображенного на фиг. 4,Устройство содержит источник 1 входных сигналов, реализованный в виде формирователя перепадов напря- ЗО жения между двумя логическими уровнями 0 и 1 (или 1 и О), первый,выход 2 которого соединен с управляющим входом 3 регистратора 4. Второй выход 5 источника 1 соединен с вхо дами 6 и 7 первого 8 и второго 9 термопреобраэователей, выполненных в виде первой 8.18.п и второй 9.19.п цепочек последовательно соединенных инверторов логических 40 сигналов, выполненных в интегральном исполнении. Выходы термопреобразователей 8 и 9 подключены к входам 10 и 11 логических элементов И-НЕ 12 и И-ИЛИ-НЕ 13, образующих 45 вычитающее звено 14. Выход вычитаю- щего звена (элемента И-ИЛИ-НЕ) подключен к входу 15 цифрового регистратора 4.Устройство работает следующим об разом.Перед началом измерений с выхода 2 источника 1 входных сигналов на управляющий вход регистратора 4 поступает сигнал начальной установки, 55 формируемый источником 1 автоматически перед каждым измерением. Этот сигнал устанавливает цифровой регистратор 4 в исходное состояние и подготавливает его к приему измерительной информации, а устройство в целом - к проведению измерений.Во время измерения разности температур источник 1 входных сигналов формирует на выходе 5 перепад напряжений, например, между логической единицей и нулем,или логическим нулем и логической единицей, поступающий на входы 6 и 7 термопреобраэователей 8 и 9, расположенных в поле контролируемых температур, Перепад напряжений 01 (1,0), поступающий на входы 6 и 7, начинает последовательно переключать инверторы 8.1, 8.п и 9.19.п. По истечении промежутка времени, равного времени задержки распространения сигнала в цепочке 8.18.п инверторов, перепад напряжений 0.1 (1,0) поступает на вход 10 вычитающего звена 14. Аналогично на вход 11 вычитающего звена 14 перепад напряжений 0.1 (1.0) приходит с задержкой на величину времени задержки распространения сигнала в цепочке 9.19.п инверторов Укаэанные величины времени задержки распространения сигналов пропорциональны температурам, контролируемым первым 8 и вторым 9 термопреобразователями. Вычитающее звено 14 построено таким образом, что на его выходе 15 формируется широтно-импульсный сигнал (пауза), длительность которого пропорциональнаразности температур, контролируемых первым 8 и вторым 9 термопреобразователям. С выхода вычитающего звена широтно-импульсный сигнал поступает на вход цифрового регистратора 4,Процесс формирования разностным звеном 14 широтно-импульсного сигнала, длительность Т которого пропорциональна разности котролируемых температур, иллюстрируют временные диаграммы сигналов на выходах (входах) 5, 10, 11 и 15 блоков устройства (фиг. 2).В результате проведенных исследований установлены закономерности, связывающие разность контролируемых темУператур с длительностью широтно-импульсных сигналов на выходе 15 вычитающего звена 14. Для случая, когда источник 1 при выполнении измерений формирует на своем выходе 5 перепад напряжений 0,1 и при четном числеинверторов и в цепочках 8 и 9, дли.тельность широтно-импульсного сигнала Т на выходе 15 вычитающего звена 14 связана с разностью контролируемых температур (О - В) соотношением 5а) + зп Кгде Т - время задержки распростраднения сигналов для логического элемента И-НЕ 12; 104К - коэффициент, зависящий отконструкторско-технологической и электрической разновидностей интегральных микросхем (ИМС). Например, для 15ТТЛ ИМС 134 серии К =3,7 нс/ С Цифровой регистратор (фиг. 3) может быть выполнен на основе счетчика 16 числа импульсов и генератора 17 прямоугольных импульсов. При выполнении измерений .счетчик 16 в течение времени, равного длительности широтно-импульсного сигнала Т , суммирует сигналы, поступающие от генератора 17. При этом цифровой код счетчика представляет собой значение контролируемой разности температуры. Задержка распространения сигнала Т в процессе измерения не меняется,поэто-. му она может быть определена и учтена при формировании цифрового кода заранее во время установки счетчика регистратора 4 в исходное состояние перед выполнением измерений.При необходимости выполнения измерения разности температур в различных заданных точках структура устройства (фиг. 1) легко наращивается путем добавления однотипных блоков. При этом принцип работы устройства 1186965 4и порядок взаимодействия его блоковостается аналогичным описанному,На фиг. 4 приведена одна иэ воеможных реализаций устройства для измерения разности температур, контролируемых попарно термопреобразова-,телями 9.1 и 8; 9.2 и 8; 9.п и 8. Вэтом случае вычитающее звено 14 долж-но содержать и вычитающих схем, ана"логичных вычитающей схеме устройства, представленного на фиг. 1, выполненных на элементах И-НЕ и И-ИЛИНЕ (фиг.5),а регистратор 4 выполняют по схеме, представленной нафиг. 6. При этом на входы 15. 115.ш регистратора 4 (фиг. 6) сигналы поступают с соответствующих выходов 15.1,..,15.п вычитающего звена (фиг. 5) и, таким образом, счет-.чики 17.117.п регистратора вцифровой форме регистрируют разностьтемператур, контролируемых попарнотермопреобразователями 9.1 и 89.п и 8.С помощью предлагаемого устройства можно проводить измерение усредненной разности температур в двух заданных группах точек, Это достигается рассредоточением инверторов 8.1,..,30 8,п цепочки в первой группе точек,а инверторов 9.19.п цепочки -во второй группе точек. При этом результирующие рассогласование задержек переключения в термопреобразователях 8 и 9 пропорционально усредненной разности контролируемых температур в заданных группах точек, ина выходе .вычитающего звена формируется широтно-импульсный сигнал, длиМ 0 тельность которого пропорциональнауказанной разности температур,1186965 Фиг,б Составитель В. КуликовТехред С.Мигунова Корректор Г. Решетник гир 8 Тираж 896ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений 035, Москва, Ж, Раушск Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор ОЗаказ 763 Подписноекомитета СССРи открытийя наб., д. 4/5