Устройство для многоточечного измерения температуры

(19) 5 4 С О К 7/12 ЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОГОИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(5) Изобретение м.б. использованопри построении многоканальных системизмерения температуры с помощью термопар с компенсацией изменения температуры ик свободных концов, Пель изобретения - повышение точности измерения. Но результатам аттестации термопар значения их ЭДС при нормальнойтемпературе кодируются в двоичном коде и вводятся в блок 22 памяти поадресам, соответствующим номеру канала коммутатора З.,В момент включенияпервой термопары по сигналу блока 17управления из блока 22 памяти выбирается число, равное ЭДС первой термопары при температуре аттестации. Врезультате этого блок 22 памяти вырабатывает сигнал, включающий соответствующий ключ в матрице 13 электронных ключей. Через включенный ключрезистор из набора резисторов 2 изменяет выходное напряжение моста 11в соответствии с результатами аттестации для первой термопары. Аналогоцифровой преобразователь 4 с коррекцией нуля, служащий для измерениянапряжений термопар 1 и напряжениямоста 11, работает по методу поразрядного уравновешивания. Выходныесигналы термопарусиливаются и нормируются усилителем 5 и напряжение споследнего сравнивается нуль-органомб с набором образцовых напряжений,вырабатываемых циФроаналоговым преобразователем 7, 1 ил,Изобретение относится к приборостроении и может быть использовано при построении многоканальных систеи измерения температуры с помощью термо 5 пар с компенсацией изменения температуры их свободных концов.Цель изобретения - повышение точности измерения путем увеличения помехозащищенности и быстродействия устройства.На чертеже приведена электрическая функциональная схема предлагаемого устройстваУстройство содержит набор 1 термо пар Т 1 - Тпо числу контролируемых точек, свободные концы которых размещены в соединительной коробке 2 и подключены через коммутатор 3 к входу аналого-цифрового преобразователя 20 (АЦП) 4 с автоматической коррекцией нуля, состоящего из усилителя 5, выход которого соединен с одним из двух входов нуль-органа 6, цифроаналоговоного преобразователя (ЦАП) 7, выход 25 которого соединен с вторым входом нуль-органа 6, регистра 8 последовательного приближения (РПН), инверсные выходы разрядов которого соединены с ЦАП 7, а прямые выходы - с входами 30 регистра 9 памяти нуля и вычитателя 10, а вход данных РПП 8 соединен с выходом нуль-органа 6. В соединительную коробку 2 помещен также компенсационный мост 11 с термометром сопротивления, включенным в одно из его плеч. Питающая диагональ моста 11 через набор резисторов 12 и матрицу 13 электронных ключей соединена с источником 14 питания АЦП 4. Измерительная диагональ моста 11 через ключи нулевого канала коммутатора 3 подключена параллельно входу АЦП 4, выход которого соединен через блок 15 линеаризации с блоком 16 индикации. 45 В состав устройства входит также блок 17 управления, состоящий из генератора 18 тактовой частоты, выход которого соединен с входом, счетчика-делителя 19, дешифратора 20, входы которого подключены к выходам счетчика-делителя 19, начиная с разряца, задающего частоту 2 переключения каналов коимутатора 3, и схемы 21 запуска, один из входов которой подключен к выходу одного из разрядов счетчика- делителя 19, задающего частоту 1 запуска АЦП 4, а ее выход соединен с входом установки нуля РПП 8. Выходы дешифратора 20 соединены с коммутатором 3 и блоком 22 памяти, выходыкоторого. соединены с входами матрицы3 электронных ключей. Кроме того,один из выходов дешифратора 20 подключен к второму входу схемы 21 запуска.Устройство работает следующим образом,По результатам аттестации термопар значения их ЭДС при нормальнойтемпературе кодируются в двоичномкоде и вводятся в блок 22 памяти поадресам, соответствующим номеру канала коммутатора 3,В момент включения первой термопары по сигналу блока 7 управленияиз блока 22 памяти выбирается число,равное ЭДС первой термопары при температуре аттестации, В результатеэтого блок 22 памяти вырабатываетсигнал, включающий соответствующийключ в матрице 13 электронных ключей.Через включенный ключ резистор из набора резисторов 2 иэиеняет выходноенапряжение моста 1 в соответствиис результатами аттестации для первойтермопары.Номиналы резисторов низкооиногомоста 11 подобраны так, что выходноеонапряжение его при 0 С нулевое. Прилюбой другой температуре в измерительной диагонали моста возникает напряжение (-Б ), которое компенсируетизменение термоЭДС термопары, обусловленное изменением температуры еесвободных концов (холодного спая),АЦП 4 с коррекцией нуля, служащийдля измерения напряжения термопар 1и напряжения моста 11, работает пометоду поразрядного уравновешивания.Выходные сигналы термопар усиливаются и нормируются усилителем 5. Напряжение с выхода усилителя 5 сравнивается нуль-органом 6 с набором образцовых напряжений, вырабатываемыхЦАП 7,РПП 8 реализует алгоритм поразрядного уравновешивания входного сигнала, После запуска РПП поочередно,начиная со старшего, включает разряды ЦАП 7, По сигналу с выхода нульоргана 6 РПП 8 оставляет включеннымите разряды ЦАП, веса которых содержатся во входном сигнале. Сигнал запуска РПП 8, определяющий момент начала преобразования АЦП4, вырабатывается блоком 17 управления,Блок 17 управления работает следующим образом.С генератора 18 тактовой частоты сигнал с частотой , поступает на счетчик-делитель 19, который делит 2 до частоты Г запуска РПП 8 и частоты Г переключения каналов, Частота 10запуска РПП 8 в два раза превыша- Ъет частоту Г переключения каналов. По сигналу с выхода счетчика-делителя 19 схема 21 запуска дважды за период следования импульсов частоты Г 15 вырабатывает импульсный сигнал сброса РПП 8 в нуль и начала поразрядного уравновешивания. Таким образом, за период следования импульсов с выходов счетчика-делитепя 19, задающих 20 частоту 2 переключенИя коммутатора 3, АЦП 4 запускается дважды, т.е. осуществляется двухцикличный режим его работы. В первом цикле входы усилителя 5замыкаются между собой через ключинулевого канала коммутатора 3 и низкоомный мост 11. В результате того,что выходы усилителя замкнуты, АЦП 4преобразовывает в код напряжение смещения нуля (+11 с), а в результате того,что выходы замкнуты через диагональмоста, АЦП 4 одновременно преобразу,ет и напряжение, снимаемое с этойдиагонали, т.е. (-Ц ). Таким обра 35зом в первом цикле работы АЦП 4 внем преобразуется в цифровую формусигнал 11 - 11 . Этот сигнал в кодеБ - И запоминается в регистре 9 памяти, выходы которого присоединены кпервым входам вычитателя 10. Во втором цикле ключи нулевого канала разомкнуты, мост 11 отключен от входаАЦП, а одна из термопар Т, - Т че. -рез ключи коммутатора 3 присоединена к входу АЛП. Так как выходной сигнал(термоЭДС) 11, любой иэ термопар приотклонении температуры свободных коноцов от 0 С отличается от его градуировочного значения 11, д на величину Цс, т.е. 1 г =11 грс,д - 11 х, то в этом цикле АЦП 4 преобразует сигнал 11 +11 = =(11 грсд- Пс )+11, которому на выходеР 1111 8 соответствУет коД (Мг -Хх, )+ +Н . Этот код поступает на вторые55овходы вычитателя 10, На выходе вычитателя получается код, свободный отпогрешности., вызванной смещением нуля АЦП и изменением температуры свободных концов термопары, т,е.град хс ) о (11 о 11 хс) = 11 градДля учета погрешности, вызванной нелинейностью реальной физической зависимости термоЗДС термопары от температуры объекта, выходной код АЦП (Яг ) подается на блок 15 линеариэации, выполненный как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), Различные значения кода Н, являются адресами, по которым запйсаны значения кода с поправкой на нелинейность.После линеаризации код, соответствующий температуре в точке приложения первой термопары, фиксируется блоком 6 индикации как истинный ре - зультат измерения.Формула и з о б р е т е н и яУстройство для многоточечного измерения температуры, содержащее термопары, свободные концы которых размещены в соединительной коробке и подключены через коммутатор к входу аналого-цифрового преобразователя с источником питания, низкоомный компенсационный мост с термометром сопротивления, включенным в одно из его плеч, набор образцовых резисторов, соединенных последовательно с матрицей электронных ключей, блок линеаризации, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а его выход соединен с блоком индикации, блок памяти, выходы которого подключены к управляющим входам матрицы электронных ключей, и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и адресными входами блока па - мяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем увеличения помехозащитценности и быстродействия, в нем одна диагональ компенсационного моста подключена через ключи нулевого канала коммутатора параллельно входу аналого-цифрового преобразователя, выполненного по схеме с автоматической коррекцией нуля с регистром последовательного приближения, а другая диагональ через последовательно соединенные набор резисторов и матрицу электронных ключей подключена к источнику питания аналого-цифрового пре1377612 Составитель В.ГолубевРедактор М,Петрова Техред Л.Сердюкова . Корректор С.Шекмар Заказ 858/34 Тираж 607 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграФическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 образователя, а в состав блока управления введены генератор тактовой частоты, счетчик-делитель, вход которого соединен с выходом генератора так 5 товой частоты, дешиФратор, входы которого соединены с выходами счетчика- делителя, а его выходы подключены к управляющим входам коммутатора и адресным входам блока памяти, и схемазапуска, один вход которой. подключенк выходу счетчика-делителя, другойвход соединен с выходом дешифратора,а ее выход подключен к входу установки нуля регистра последовательногоприближения аналого-цифрового преобразователя