Многоточечный цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А) 4 б 01 К 7/02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТ ном 3 - 34 ототип РОВ ратурных ся в техние тем- рических 00 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретение касается темпеизмерений и может использоватьотраслях, где производится измереиературы с иомогцью термоэлект 80126897 преобразователей. Цель изобретенияповышение точности измерения ири сохранении разрядности вычислительного блока. Устройство содержит термоэлектрические преобразователи (ТП) 1, термопреобразователь 2 температуры свободных концов ТП, источник 3 питания измерительной схемы ТП, коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, управляемый переключатель 6, вычислительный блок 7, в состав которого входят входной регистр 8, выходной регистр 9, арифметико-логическое устройство 10, блок 11 управления и блок 12 памяти, сумматор 13 и индикатор 14. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить разрядность кодов информационных сигна;юв, иодаваемьх на вычислительный блок 7. ) ил.5 10 15 20 25 30 35 50 Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где производится измерение температуры с помощью термоэлектрических преобразователей, а также для научных исследований, гле требуется высокая точность измерения температуры.Целью изобретения является повышение точности измерения ири сохранении разрядности вычислительного блока путем уменьшения разрядности колов информационных сигналов, подаваемых на вычислительный блок.На чертеже приведена блок-схема многоточечного цифрового термометра.Термометр солержит термоэлектрические преобразователи 1, термопреобразователь 2 температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей (ТГ 1) 1, источник 3 питания измерительной схемы термоиреобразователя 2, коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5,управляемый переключатель 6, вычислительный блок 7, в состав которого входят входной регистр 8, выходной регистр 9, арифметико-логическое устройство (АЛУ) 10, блок 11 управления и блок 12 памяти, сумматор 13 и индикатор 14.Многоточечный цифровой термометр работает следук)щим образом.По ком анде бл ока 11 в ыч исл ител ьи ого блока 7 выходной сигнал ТП 1 через коммутатор 4 в соответствии с выбранным по команде блока управления каналом поступает на вход АЦ 15, где аналоговый электрический сигнал преобразуется в цифровую форму и ио команде блока 11 управления по. стуиаег на первый и второй входы управляемого переключателя 6 и первый вход сумматора 13. К первому и второму входам управляемого переключателя 6 подключены соответственно разрялы О - и 4 - 11 выходного кода А 1 Ц 1 5, а на первый вход сумматора 13 поступают разряды 011 выходного кола Л 1),Г 1 5. Выход выходного регистра 9 вычислительного блока 7 подключен к вторым вхолам сумматора 13, на которые подаются коды разрядов 4 - 11. Ос. тальные разряды этого входа сумматора 13 не используются (на них подается логический нуль). По команде блока 11 управления вычислительного блока 7 выходной код сумматора 13 поступает на индикатор 14, который отображает значение измеренной температуры. Порядок обработки информации в вычислительном блоке 7 определяется программой, которая хранится в блоке 12 памяти. Г 1 рограмма предусматривает проведение следующих коррекций: автоматиче. ской установки нуля; автоматической калибровки; автоматической коррекции погрешности линейности; автоматической коррекции погрешности из-за отклонения лействительной характеристики ТП от стандартной градуировоч ной характеристики, осуществляемой по известной математической модели, построенной по результатам поверки или градуировки ТП; автоматической коррекции влияния температуры свободных концов ТП,При автоматической установке нуля коммутатор 4 устанавливается в положение, соответствующее короткозамкнутому входу (на блок-схеме этот вход условно не показан). При этом на выходе АЦП 5 получаем код, который поступает на первый вхол управляемого переключателя 6 (разряды 0 - 7) Вычислительный блок 7 с выхода управляемого переключателя 6 считывает этот код, заносит с учетом полярности в олну из ячеек памяти блока 12 памяти, например,1, и запоминает. Так как дрейф нуля АЦП 5 не превышает десятых долей процента от предела преобразования, переполнение 8-разрядного вычислительного блока 7 (АЛУ 10) не происходит. При автоматической калибровке используется источник образцовых напряжений (не показан). Такая калибровка измерительного канала позволяет калибровать полностью измерительный канал, включая и коммутатор 4. При автоматической калибровке коммутатор 4 устанавливается в положение, при котором на вход АЦ 11 5 поступает образцовое напряжение, и с его выхода цифровой код ио команде блока 11 управления поступает иа первый вход управляемого переключателя 6 Напряжение источника образцовых напряжений выбрано таким образом, чтобы 8 младших разрядов кода на выхода АЦП 5 при отсутствии погрешностей были равны нулю, например код 100000000000. При наличии погрешностей кол на выходе АЦП 5 будет, например, 100000000011, если погрешность положительная и 011111111100, если погрешность отрицательная, Рычислительный блок 7 считывает с выхода управляемого переключателя 6 последние 8 разрядов кода. Программа вычислительного блокастроится таким образом, что в ячейку памяти2 блока 12 памяти заносится кодпогрешности, соответствующий младшим разрядам кода иа первом вхоле уп равд яем ого переключателя 6 ири наличии нуля в старшем разряде этого кода (00000011). При наличии в старшем разряде кода единицы в ячейку памяти2 блока 12 памяти вычислительного блока 7 заносится дополнительный код погрешности, а в разряд знака ячейки памяти2 блока 12 памяти - код знакав В блоке 12 памяти вычислительного блока 7 отведено специальное поле для хранения кода калибровочных термо-ЭДС ТП. Сравнивая калибровочные коды, записанные в специальном иоле блока 12 памяти, и код, записанныи в ячейке2, АЛУ 10 вычислительного блока определяет погрешность калибрования и код погрешности ио 268972мешает в ячейку памяти2 блока 12 памяти.Таким образом, на основании данных в яцейках1 и2 можно рассчитать действительную характеристику преобразования аналого-цифрового преобразователя. Поэтому результаты последующих преобразований корректируются при помощи этой действительной характеристики.Автоматическая коррекция влияния тем пературы свободных концов ТП 1 осущест вляется путем подключения посредством ком. мутатора 4 к входу АЦП 5 термопреобразователя 2 температуры свободных концов ТП 1. Выходной код термопреобразователя 2 с выхода АЦП 5 поступает на первый вход управляемого переключателя 6. С выхода управляемого переклюцателя 6 под управлением блока 11 управления этот код поступает в вычислительный блок 7, где производится вычисление ца его основе температуры свободных концов ТП (с учетом действител ьной ха р актер истики преобр азов а. ния АЦП 5) и запоминание ее в ячейке памяти3 блока 2 памяти.При измерении температуры в диапазоне 0 - 1000 С с разрешающей способностью 12 разрядов температура свободных концов ТП до 60 С будет представлена кодом, разрядность которого не превышает 7, т.е. 8-разрядный вычислительный блок не переполнится.Автоматическая коррекция погрешностии30 линеицости осусцествляется путем подключения с помощью коммутатора 4 к входу АЦП 5 одного из ТП 1, преобразования его сигнала в код, считывания кода с второго входа управляемого переключателя 6 вычислительным блоком 7 (разряды 4 - 11)35 и вычисления по этому коду корректируемого воздействия, записываемого в ячейку памяти4 блока 12 памяти. Вычисление осуществляется по формуле кривой, дополняющей сигнал ТП 1 до линейного значения. В связи с этим погрешность, возникаю щая из-за ограничения разрядности вычислительного блока 7, практически соответствует 12-му разряду, так как погрешность линейности всех градуировок ТП меньше 6 ог, т.е. разрядность вычислительного блока 7, равная 8, достаточна для вычисления корректирующей функции с погрешностью 12- ого разряда выходного кода АЦП 5. Аналогичным образом путем считывания кода с второго входа управляемого переключателя 6 вычислительным блоком 7 под действием блока 11 управления осуществляется расчет коррекции погрешности из-за отклонения действительной характеристики преобразования ТП от стандартной градуировочной характеристики по наперед заданной математической модели (результат вычислений запоминается в ячейке памяти5 блока 12 памяти). Так как допускаемыеотклонения по нормативным документам не превышают 2 - ЗО 4 от диапазона измерений, переполнен ие 8-разрядного вычислительного блока не происходит.После вычисления частных корректирующих кодов вычислительный блок 7 определяет суммарное корректирующее воздействие 1 х 1, по формуле где х 11, х 4, 1 х 14, 1 х 1, Х,-,коды частных корректирующих воздействий, записанные в соответствующих ячейках памяти блока 12 памяти;код. постуцдющий на второй вхс)д управляемого переклю чдтеля;- код м аксимс 1.1 ьцогопоказания АЦП 5 (8 стзрц 1 их рдз 1)51 дов), рзвныи 10000000Вычисленное А,1 У 1 О значение Ъ заносится в выходной регистр 9 вычислительного блока 7 под действием олока 1 управления и поступает нз второй вход 13 и суммцруется с выходным кодом ЛЦ 11 5, постуцзк)1 цим цд первый вход сумматора. 11 ри этом цд выходе сумматора формируется код, пропорциональный измеряемой тсмпердтуре, зцдцсц 1 ие которой отображается цз индикаторе).При наличии 8-разрядного выцислительцого блока цифровой термометр имеет го 1- цость 0,05 - 0,1) в 1 цироком дизпззсц 1 е тсмператур 0 - 1000"С. В известном хстройствс такая точность может быть достцгнутгз только при использовс)ции 12 16-рдзр 51 дцых систем.ЦИфроцой тсрМОМЕтр ЛЕГКО рс 11 ЛИЗХЕГС 51 на базе серийно выпускаемых цромь 11 цлецностью больших интегральных микросхсм и микросхем средней степени интеграции. Б качестве аналого-цифрового преоордзсгвдтеля применить, например, серийно выпускаемый промьш 1 лецностьк) АЦП двухтактцого ицте 1 - рировация типа Ф 4833. Управляемый переключатель может быть выполнец, например, ца основе 1)ИС параллельного интерфейса серий К 580. Вычислительный блок может быть реализован, например, цд интегральных микросхемах серии К 580 и К 55, в качестве вычислительного блока может быть применена любая микро-ЭВМ серии Электроника.Форму.)п изобрс тен 11)1Многоточечный цифровой термометр, содержащий термоэлектрические преобразователи, подключенные к входам коммутатора, индикатор, термопреобрззоватсль темпсратуры свободных копцов термоэлектрических преобразователей, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход -- с1268972 Составитель В. Куликов Редактор В. Данко Текред И. Верес Корректор Л. Обруиар Заказ 6025/43 Тираж 778 Г 1 о дп и с нос ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4входом коммутатора, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, вычислительный блок, включающий в себя входной и выходной регистры, блок памяти, блок управления и арифметико-логическое устройство, выходы которого соединены с входами блока памяти, блока управления и выходного регистра, а входы подключены к выходам входного регистра, выходам блока памяти и к первым выходам блока управления, другие выходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, коммутатора, аналого-цифрового преобразователя, входного и выходного регистров, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения точности измерения при сохранении разрядности вычислительного блока путем уменьшения разрядности кодов информационных сигналов, подаваемых в вычислительный блок, в него введены сумматор и управляемый переключатель, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом блока управления, выход подключен к входу входного регистра, а входы соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, подключенными к первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с выхода. ми выходного регистра, а выходы подключены к индикатору.