Цифровой термометр для дистанционного измерения температуры

(Я)5 С 01 К 7/16 АНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЛЬСТВ рское бюприборо 4.122719, 984.тельство 1 К 7/16 СР985. вторское сви 77687, кл. С(54) ЦИФРОВОЙ ТЕ ЦИОННОГО ИЗМЕРЕН (57) Изобретение турным измерения сить быстродейст измерения осущес тактов. В первом МОМЕ ИЯ ТЕ отно и пР ДЛЯ ДИСТАНМПЕРАТУРЫится к темперазволяет повыесь процесс ся за пятьк входу АЦП едачу индиие, вля так ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОТКРытияПРИ ПНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Центральное конструктро гидрометеорологическогостроения(56) Патент США Мкл, С 01 К 7/10, 1 ЯО 1560989 211 подключается первый эталонный ре зистор 7, во втором такте - второй эталонный резистор 8В третьем так те подключается термопреобразовател сопротивления (терморезистор) 1 с параллельно подсоединенной к нему цепью, состоящей из сопротивлений проводов 3 и 4 и резистора 7. В четвертом такте к входу АЦП 11 подключается цепь, состоящая из последовательно включенных терморезистора 1 и сопротивлений проводов 2 и 5 В пятом такте подключается цепь из последовательно включеннь 1 х терморезистора 1 и сопротивлений проводов 3 и 4, По окончании пятого такта микропроцессорный блок 12 осуществля ет вычисление сопротивления термопр образователя сопротивления и пер вычисленного значения в блок 13 кации, 2 ил.Изобретение относится к техникетемпературных измерений, а именно кцифровым термометрам для дистанционного измерения температуры.%5Цель изобретения - повышение быстродействия при сохранении требуемойточности путем сокращения количестватактов измерения.,На фиг, 1 представлена структурная 1 Осхема цифрового термометра; нафиг.2 - схема микропроцессорного; блока.Цифровой термометр содержит термопреобразователь 1 сопротивления,четыре провода 2-5 линии связи, пер ,вый коммутатор 6, два эталонных ре зистора 7 и 8, второй коммутатор 9,ключ 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11, микропроцессорныйблок 12 и блок 13 индикации,Микропроцессорный блок образуютмикропроцессор 14, оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) 15, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)16, регистры 17 - 19 ввода-вывода,,магистраль 20 и таймер 21,Цифровой термометр работает сле,дующим образом.По команде Пуск (шины этой команды не показаны, это может бытьвнешняя команда или команда, формируемая внутри микропроцессорногоблока 12 автоматически при включениипитания или через заданные в прог 35,рамме интервалы времени) микропро, цессорный блок 12 начинает выпол нение программы измерения.Весь процесс измерения осуществляется за пять тактов.В исходном состоянии ключи коммутаторов 6 и 9 и ключ 10 разомкнуты,В первом такте микропроцессорныйблок 12 формирует последовательностькоманд, по которым коммутаторы 6 и9 подключают к входам АЦП 11 первыйэталонный резистор 7, т,е, ключи В,Б и Д замыкаются. Номинал резистора 7 в конкретном устройстве рекомендуется выбирать равным максимальновозможному значению, которое принимает терморезистор 1 (термопреобразователь сопротивления), Диапазонизменения его сопротивления соответствует диапазону изменения измеряемых температур, Номинал резистора 7соответствует верхней границе этогодиапазона. При таком подключении на выходеАЦП 11 формируется цифровой код1 1 7 аогде а а - постоянные коэффициенты,изменение которых обусловливает соответственно.мультипликативную иаддитивную погрешностиизмерения;К - номинальное значениерезистора 7.Код М 1 заносится через регистр17 ввода-вывода в ОЗУ 15 микропроцессорного блока 12,Во втором такте микропроцессорный блок 12 формирует последовательность команд, по которым коммутаторы6 и 9 подключают к входам АЦП 11второй эталонный резистор 8, т,е,.замкнуты ключи Б, В и Е, остальныеключи коммутаторов 6 и 9, а такжеключ 10 разомкнуты, Для конкретнойсхемы номинал резисторов 8 рекомендуется выбирать равным минимальновозможному значению, которое принимает терморезисторТаким образом, во втором тактена выходе АЦП 11 формируется цифровойкод(2)а 7 К +где К - номинальное значение резистора 8,На третьем такте микропроцессорный блок 12 формирует последовательность команд, по которым замыкается ключ 10, а в коммутаторах б и 9 ключи А, Г и Д, Таким образом, к входу АЦП 11 подключена цепь, состоящая из последовательно включенных сопротивлений провода 2 (К), термопреобразователя сопротивления 1 (К ) с параллельно подключенной к нему цепью, состоящей из сопротивлений проводов 3 (К ) и 4 (К ) и резистора 7 (К 7), и из сопротивления провода 5 (К), т,е. к входу АЦП 11 подключен резистор с эквивалентным сопротивлениемКЗкб К 7. К(К 7З К) 5На выходе АЦП 11 формируется цифровой код. а и а за пять тактов измерениясчитаются неизменными, так как времяизмерения много меньше постоянныхвремени дестабилизирующих фактов(например, старения элементов илиизменения условий эксплуатации устройства), На четвертом такте измерения микропроцессорный блок 12 вы-числяет выражениеЭтот цифровой код поступает через регистр 17 ввода-вывода в ОЗУ 15 микропроцессорного блока 12.В четвертом такте измерения ключи 10, А и Г коммутатора 6 остаются замкнутыми, остальные ключи первого коммутатора 6 и все,ключи второго коммутатора 9 разомкнуты, Как и в предыдущих тактах, необходимые команды управления ключами формирует микропроцессорный блок 12, К входу АЦП 11 подключена цепь, состоящая из последовательно включенных сопротивлений К, К, и К. На выходе АЦП 11 формируется цифровой код 20И=- --- =К +К +3 М 1 1 5Ю а,К(К т+ К + К 3) +К +К +Кз(8) М= а (К + К+ К,) +а, (4) 25 Этот цифровой код поступает черезрегистр 17 ввода-вывода в ОЗУ 15микропроцессорного блока 12,В пятом такте микропроцессорный 30блок 12 формирует последовательностькоманд, по которым ключ 10 остаетсязамкнутым, замыкаются ключи Б и Вкоммутатора 6, остальные его ключи.и все ключи коммутатора 9 разомкнуты. К входу АЦП 11 подключена цепь,состоящая из последовательно включенных спротиеий Кз, К и К.На выходе АЦП 11 формируется цифровой код 35 4 11 а 0 И = - - = К+ К+ К (9) 4 ЯЯ 1 По окончании 5-го такта микропроцессорный блок 12 вычисляет выра 40 жениеИ = а,(К+ К + К ) + а , (5) На этом цикл работы коммутаторов закончен, Микропроцессорный блок 12 45 вычисляет сопротивления термопреобразователя К, и передает вычисленное значение К в блок 13 индикации. Так как значения К и К записаны в ПЗУ 16 до начала работы устройства в виде констант, то на третьем такте по уравнениям И т 8Так как ния (11) в значения к а 51 Э В5 Ч, а, К (К,+ К+ К 3)а аК + К + К + К Цифровой код результата этого вы- числения На пятом такте измерения микропроцессорный блок 12 вычисляет выражение, полученное из уравнения (4) И а,=К,+К,+К 1 ааЦифровой код результата этоговычисления л. - = К + К + КИ а,Это выражение получено из уравнения (5), Цифровой код результата этого вычисления- В, + К + К, (10)Иф Йы- иаРешением системы уравнений (8),(9) и (10) является выражение правую часть выражедят величины, цифровые орых уже находятся в1560989 л. У 8 Уг бл. бЗ,УО Составитель В. ЯрычРедактор Л. Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор М. Самборская б 973Госуд ЗаказВНИИПИ Подписно ениям и отк/5 твенно 11303 по изобЖРа скв ская наб., д Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. 1 а при микропроцессорном блоке 12, микропроцессорный блок 12 вычисляет значение К которое соответствует измеренному значению температуры,5 Как видно, результат измерения К не зависит от значений К, К , К и К , т.е. от сопротивлений проводов 4 иний связи, а также от аи ао 10 Цосле вычисления сопротивления термогреобраэователя определяется температура в соответствии с полиномом, Аппроксимирующим градуировочную хаг 1 актеристику термопреобраэователя. Формула и з о б р е т е н и я Цифровой термометр для дистанционг 1 ого измерения температуры, содержа- о 1 ий термопреобраэователь сопротивлесия, годключеньгй первым выводом через первый, а вторым выводом через второй и третий провода линии связи, к первому, второму и третьему 25 входам первого коммутатора соответдтвенно, первый эталонный резистор, подключенный первым выводом к первому входу второго коммутатора, второйэталонный резистор, подключенный первым выводом к второму входу второгокоммутатора, а вторым выводом - кчетвертому входу первого коммутатора,микропроцессорный блок, вход которогосоединен с выходом аналого-цифровогопреобразователя, а первый выход - суправляющими входами первого и второго коммутаторов, и блок индикации,соединенный с вторым выходом микропроцессорного блока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введенключ, первый вход которого подключенчерез четвертый провод линии связик первому выводу термопреобраэователясопротивления, управляющий вход соединен с третьим выходом микропроцессорного блока, а выход - с вторымвыводом первого эталонного резистораи с четвертым входом первого коммутатора, второй вход которого соединенс первым и вторым выходами второгокоммутатора, а выходы - с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя,