Цифровой измеритель температуры

(71стиВсе Бюл. В политехническии ин ого комсомола и -исследовательский приборостроения научно-производстия Буревестник И.Иванов, И.П.Деря- дов ч институт науч Ленинградског венного объед (72) А.И.Шааб бин и В.Ф.Ско (53) 536.53(0 (56) Авторско Р 662871, кл.Авторское У 974146, кл. и рох88.е св идетельство ССС 1 К 7/20, 1972. етельство СССР 1 К 7/20, 1982. МПЕРАТУРЫизмериачено дл ью изобр точнос ния вл ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ (57) Устройство относитс тельной технике и предна измерения температуры. Ц тения является повьппение измерения за счет исключ долговременной нестабильности элементов измерителя температуры. Устройство включает измерительный мост 1, усилитель 2 разбаланса, источник 3 опорного напряжения, четыре ключа 4-6, 14, инвертор 7, сумматор 8, два последовательно соединенных интегратора 9, 10, элемент 11 сравнения, блок 12 управления, генератор 13 импульсов, счетчик 15, блок 16 индикации. Линеаризация характеристики термосопротивления происходит засчет определения корня уравнения вида К= =К (1+АТ-ВТ ), где К - сопротивление при 0 С; А, В - постоянные коэфофициенты; Т - температура, С. Корень уравнения определяется двумя тактами интегрирования, что обусловлено новыми связями в устройстве (заряд и разряд последовательно соединенных интеграторов), это позволяет исключить нестабильность аналоговых элементов. 2 ил.12Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании устроиств для измерения температуры с нелинейной выходной характеристикой первичного преобразователя, например платинового термометра сопротивления.Цель изобретения - пэвышение точности измерения температуры.На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 графики напряжений, поясняющие работу устройства.Устройство содержит измерительный мост 1 с термозависимым сопротивлением в одном из плеч, усилитель 2 разбаланса, источник 3 опорного напряжения, первый ключ 4, второй ключ 5, третий ключ 6, инвертор 7, сумматор 8, первый интегратор 9, второй интегратор 1 О, элемент 11 сравнения, блок 12 управления, генератор 13 тактовых импульсов, четвертый ключ 14, реверсивный счетчик 15, блок 16 индикации.йУстройство работает следующим образом.Предварительно по команде блока 12 управления производится обнуление первого интегратора 9, второго интегратора 10 и счетчика 15. Одновременно по команде блока 12 управления приводятся в исходное состояние ключи 4 - 6 и 14 (все ключи закрыты). Аналого-цифровое преобразование начинается по команде блока 12 управления, который открывает ключи 4, 5 и 14, снимает обнулящие сигналы с первого интегратора 9, второго интегратора 10 и счетчика 15, и начинается первый такт работы устройства, При этом на первый вход сумматора 8 поступает через инвертор 7 усиленное усилителем 2 напряжение разбаланса (-Б ), а на второй вход - напряжение опорного источника Я -) . Первый интегратор 9 начинает интегрировать напряжение (Б,г - Б), поступающее на его вход с выхода сумматора 8, второй интегратор 10 интегрирует выходное напряжение первого интегратора 9, счетчик 15 начинает подсчитывать импульсы от генератора 13 в режиме прямого счета, задаваемого блоком 12 управления подачей соответствующего сигнала на управляющий вход счетчика 15. Процесс интегрирования35 40 45 50 12 управления закрывает ключ 4. Фактически счетчик 15 измеряет время второго такта, подсчитывая импульсы, поступающие с генератора 13. После процесса аналого-цифрового преобразования код в счетчике 15 прямо пропорционален измеряемой температуре, и по команде блока управления полученный код передается из счетчика 15 в блок 16 индикации, При следующем измерении описанный процесс повторяется.Температура, подлежащая измерению,воздействует на термометрическое сопротивление моста 1, величина сопротивления К которого в зависимости оттемпературы изменяется по законуК Ко (1+АТ ВТ )(1)где К - значение сопротивления при0 С;А В - постоянные коэфФициенты;оТ - температура, С,Если выразить температуру в уравнении (1) через сопротивление К, тополучим 81922 2происходит в течение заданного интервала времени С,(фиг,2).Интервал времени интегрированиязадается моментом начала счетасчетчика 15 и кончается в момент переполнения счетчика 15. Импульс переполнения по окончании заданного интервала времени , поступает на второй вход блока 12 управления, кото.рый обнуляет первый интегратор 9,закрывает ключи 5 и 14, открываетключ 6 и задает режим обратного счета счетчику 15 подачей соответствующего сигнала на его управляющий вход.15 При этом на первый вход сумматора 8поступает через инвертор 7 напряжение опорного сигнала (-Б ) обратнойполярности. Начинается второй тактработы устройства, состоящий в интег рировании напряжения (-О ) первым интегратором 9. Выходное напряжение интегратора 9 поступает на вход второго интегратора 1 О и разряжает его.Во время второго такта работы уст ройства импульсы генератора 13 черезключ 4 продолжают поступать на счетчик 15, который работает в режиме обратного счета. Второй такт и весьпроцесс измерения оканчиваются одновременно в момент, когда выходное напряжение второго интегратора 10 становится равным нулю. В момент равенства нулю срабатывает элемент 11 сравнения, по сигналу которого блок(10) Напряжение разбаланса, поступающее с выхода измерительного моста 1, равно(12) где Г - частота следования импульсов от генератора 13; Н - максимальная емкость счетчика 15; И - код в счетчике по окончании10 второго такта интегрирования.Учитывая (11) и (2), перепишем уравйение (10)м : м, - м Цд-=-Ц зО оМаксимальную емкость счетчика Ио, напряжение опорного источника По ф коэффициенты К, К щ выбираем таким образомА), видим,н измеряем о Формула изобретени-- -(П - П) ЕК Кю1 Первый интегратор разряжается до нуля подачей импульса обнуления, а на его вход подается напряжение опорного источника 3 через инвертор 7, Во время второго такта интегрирования выходное напряжение первого интегратора 9 описывается зависимость9 ( о) 9 о( )Разряд второго интегратора 10 происходит по законуП( )= -- Ж,-и) -К К,Ц,М=КР Кюо(8) Цифровой измеритель температуры, содержащий мост с термопреобразовате лем в одном из плеч, выход которого подключен к входу усилителя разбалан са, инвертор, выход которого соединен с первым входом сумматора, два последовательно соединенных интегратора, источник опорного напряжения, элемент сравнения, четыре ключа, генератор тактовых импульсов, двоично-десятичный счетчик, блок управления, блок индикации, причем управляющие входы ключей, входы обнуления и переключения знака сложения двоично-десятичного счетчика, управляющий вход устройства индикации, а также входы обнуления интеграторов соединены с выходом блока управления, а выход генератора тактовых импульсов соединен через первый ключ с входом двоично-десятичного счетчика, выход которого соединен с входом блока индикации, о т л и ч а ю щ и й 2 3 250В процессе разряда второго интегратора измеряется времяПосле полного разряда получается уравнениеЙ)с =- - ПК Кю г ККю го2 о(9) 55Выразив время, измеряемое счетчиком 15, получим, чтс оно не зависит от коэффициентов К 9 и К,О Б, = К,(К - К ), (3)где К м - коэффициент преобразованиямоста 1,Напряжение разбаланса, усиленноеусилителем 2, равноП = КК(К - К,) (4)где К - коэффйциент усилителя 2,Опйсанная работа предлагаемогоустройства основана на последовательном интегрировании разности опорногосигнала (П ) и выходного сигнала усилителя 2 (Б) первым интегратором 9,а затем вторым интегратором 10 в течение заданного интервала времени 1.Во время первого такта интегрирования выходное напряжение первого интегратора 9 описывается зависимостьюи, (Е) =К,Щ -и) а е=К, (П. -П) е,(5)где К - коэффициейт интегратора 9.На выходе второго интегратора 10напряжение определяется соотношениемс1 о( ) О 9( ) ю 9( ОБ )Мг. = - "(П - П ) (6)д 2 о 3 30где К - коэффициент интегратора 1 О.По окончании интервала времени Е 1на выходе интегратора 1 О формируетсянапряжение351281 2,Составитель Е.Зык Техред Л.Олейник орректор Т.Колб ктор О.Бугир каз 7254/3 7 ТирамВНИИПИ Государстпо депам изобр113035, Москва,76 Подписноенного комитета СССРений и открытий35, Раушская наб., д.4 Проектная,4 Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгор с я тем, что, с целью повышенияточности за счет устранения влияниядолговременной и температурной нестабильности коэффициентов передачиинтеграторов на результат измерения,выход усилителя разбаланса соединенс входом инвертора через второй ключ,выход источника опорного напряжениячерез третий ключ соединен с входом 922 6инвертора и через четвертый ключ с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, а выход второго интегратора подключен к входу элемента срав.- нения, выход которого и выход переполнения двоично-десятичного счетчика соединены с входами блока управления.