Устройство для измерения температуры

(г 9) я)5 60 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛ ЬСТ К АВТОРСКОМУ(57) Сущность изобретения: устройств держит: 1 компенсатор влияния измен температуры "холодных" концов терм (1), коммутатор аналоговых сигналов усилитель (3), 1 схему выборки и хран (4), аналого-цифровой преобразовател два триггера (9 и 23), два элемента заде (10 и 11), 1 схему совпадения (12), три с ИЛИ (13, 14 и 22), 1 счетчик (15),1 циф компаратор (16), 1 группу схем совпа (17), 1 буферный формирователь (18) делителя частоты (20 и 21) и 1 гене тактовых импульсов,19), 19 - 12-14 - 1 2 - 3 - 4 - 5 - 9 - 5 - 2, 19 - 20 - 13 - 11 - 10 - 9 - 5 23-21-14, 15-18-5, 16-22-15, 1-2, 2 11 - 4, 21 - 13, 21 - 17, 22 - 22, 19 - 21, 2 15 - 16, 23 - 12. 1 ил,о соения опар (2) 1 кии инстиО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМ(56) Саченко туры датчика рами, М,: ЭнШестика образовател лей, - Электр М 3, с, 19, (54) УСТРОЙ ПЕРАТУРЫ А,А, и др, Измерение темперами со встроенными калибраторгоатомиздат, 1986, с. 73. нальный измерительный преь для термопреобразоватеонная промышленность, 1988,ения ь (5), ржки хемы ровой дения , два ратор 5 - 17 -22 3 - 20, 0 - 18,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано вцифровых измерительных системах, устройствах контроля и регулирования технологических процессов,Известны устройства для измерениятемпературы, содержащие температурныедатчики, например термопары; устройство компенсация влияния изменения температуры "холодных" концов термопар,коммутатор аналоговых сигналов, усилитель, схему выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь, состоящий изкомпаратора, регистра, например, последовательного приближения, цифроаналогового преобразователя.Недостатком известных устройств я вляется отсутствие возможности самокалибровки,Наиболее близким к предлагаемомутехническому решению является шестиканальный измерительный преобразовательдля термопреобразователей, содержащийтемпературные датчики-термопары, устройство компенсации влияния изменения температуры "холодных" концов термопары,коммутатор аналоговых сигналов, усилитель, схему выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь, состоящий изкомпаратора, регистра, цифроаналоговогопреобразователя.Недостатком устройства является то, чов нем не предусмотрена возможность самокалибровки,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет обеспечения самокалибровки.Указанная цель достигается тем, что вустройство, содержащее К термопар, подключенных к соответствующим входам коммутатора, компенсатор влияния изменениятемпературы холодных концов термопар,подключенный к (К+1)-му входу коммутатора, соединенному выходом через последовательно включенные усилитель и схемувыборки-хранения с аналого-цифровымпреобразователем, введены генератор тактовых импульсов, первый и второй делителичастоты, первый и второй триггеры, счетчик,группа элементов совпадения, буферныйформирователь, последовательно соединенные первый элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки, последовательносоединенные элемент И и второй элементИЛИ, последовательно соединенные цифровой компаратор и третий элемент ИЛИ,выходом соединенный с В-входами первогоделителя частоты, первого триггера и счетчика, подключенного информационнымивыходами к первой группе входов цифрово 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го компаратора, к управляющим входам коммутатора через группу элементов совпадения, к кодовым входам аналого-цифрового преобразователя через буферный формирователь, а выходом переполнения соединенного с С-входом первого триггера, О-входом подключенного к управляющему входу второго делителя частоты, к первому входу элемента И и к своему инверсному выходу, а неинверсным выходом соединенного с управляющим входом первого делителя частоты, объединенного тактовым входом с тактовым входом второго делителя частоты и вторым входом элемента И, и подключенного к выходу генератора тактовых импульсов, при этом выход первого делителя частоты соединен с .управляющим входом буферного формирователя и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, стробирующим входом группы:лементов совпадения и подключен к выходу второго делителя частоты, выход второго элемента ИЛИ подключен к С-входу счетчика, выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом схемы выборки-хране:.ия, выход второго элемента задержки соединен с Я-входом второго триггера и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, подключенного аналоговым выходом к (К+2)-му входу коммутатора, а входом управления и выходом готовности соединенного соответственно с инверсным выходом и В-входом второго триггера, вторая группа входов цифрового компаратора является группой входов кода адреса последнего измерительного канала, при этом первым и вторым управляющими входами устройства являются соответственно второй вход третьего элемента ИЛИ и Я-вход первого тригера.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство состоит из компенсатора 1 влияния изменения температуры "холодных" концов термопар, коммутатора 2 аналоговых сигналов, усилителя 3, схемы 4 выборки и хранения, АЦП - 5, включающего компаратор 6, регистр 7 с трехстабильным выходом, ЦАП 8, триггеров 9, 23, элементов 10 - 11 задержки, трех схем ИЛИ 13, 14, 22, счетчика 15, цифрового компаратора 16, группы 17 схем совпадения, буферного формирователя 18, двух делителей 20 и 21 частоты, генератора 19 тактоьых импульсов, схемы 12 совпадения,В предлагаемом устройств. регистр 7 управляется сигналами "Пуск", инициирующим аналого-цифровое преобразование, ВМ, управляющим состоянием выходарегистра. При высоком уровня на, входе ВМ регистр 7 находится в состоянии высокого выходного сопротивления. Буферный формирователь 18 переводится в состояние высокого выходного сопротивления нулевым сигналом на входе ВМ. По входам БЯ блокируется работа делителей частоты 20, 21 возможны следующие варианты работы: измерение/калибровка; калибровка/измерение,В первом случае внешним сигналом ИЗ М/КАЛ триггер 23 устанавливается в "1", блокируется делитель 20 частоты и разблокируется делитель 21 частоты. Выходные импульсы делителя 21 частоты подсчитываются в счетчике, обеспечивая последовательное формирование кодов номеров измерительных каналов, которые через группу 17 схем совпадения, поступают на коммутатор 2 аналоговых сигналов, Одновременно выходные импульсы второго делителя 21 частоты через схему ИЛИ 13, элемент 11 задержки инициируют работу схемы выборки и хранения, а через элемент 10 задержки устанавливают в единицу триггер 9 и поступают на вход "Пуск" регистра 7, При этом на входе ВМ регистра 7 устанавливается низкий потенциал, что инициирует работу регистра 7 и всего АЦП.После завершения каждого цикла аналого-цифрового преобразования сигналов "Готов" регистра 7 триггер 9 устанавливается в ноль и блокирует регистр 7, Запуск очередного аналогоцифрового преобразования будет осуществлен следующим импульсом элемента 10 задержки.После того как опрошены все измерительные каналы и число импульсов, поступивших в счетчик 15, равно числу измерительных каналов, сработает компаратор 16 кода адреса последнего измерительного канала и переключит триггер 23 в ноль, переводя устройство в режим калибровки,Одновременно устанавливается в "0" счетчик 15 и делитель 21 частоты, блокируется делитель 21 частоты и разблокируется делитель 20 частоты. Схема 12 совпадения открывается и на счетчик 15 поступают импульсы генератора 19 тактовых импульсов, формируя значения калибровочных кодов, Считывание кодов выполняется через буферный формирователь 18 по сигналам делителя 20 частоты,Моменты считывания, т,е. коэффициент деления делителя 20 частоты, определя ются статической характеристикой измерительного тракта; коммутатор измерительных каналов, усилитель, схема выборка и хранения, АЦП. Процесс самокалибровки заключается вследующем. Пусть Ц= 1, 2, , п коды,которые поступают в ЦАП 8 из счетчика 15через буферный формирователь 17. Тог 5 да напряжение на выходе схемы выборки ихраненияО = Ооп(1 - е)й,где е - погрешность ЦАП;Ку - коэффициент передачи тракта ком 10 мутатор, усилитель, схема выборки и хранения.Выходной код АЦП - 5 определяется соотношениемО = Ооп(1 - Я)М,15 где Ц - выходной код АЦПилиКуОоп(1 - Е)Й = Ооп(1 - 8)Й, (1)для следующего значения калибровочногокода20 3(уОоп(1 - Я)й+1 = Ооп(1 - 8)Й+1. (2)Вычитая из соотношения (2) соотношение (1), получимм - и,М. - йУказанные операции может выполнятьвычислительное устройство, с которым связано предлагаемое.Второй режим калибровка/ измеренияотличается тем, что калибровочные, операции выполняются перед измерительными,Предлагаемое устройство реализованона микросхемах серий 155, 572,35 Формула изобретенияУстройство для измерения температуры, содержащее М термопар, подключенных к соответствующим входам коммутатора, компенсатор влияния изменения темпера туры холодных концов термопар, подключенный к (К+1)-му входу коммутатора, соединенному выходом через последовательно включенные усилитель и схему выборки-хранения с аналого-цифровым преобразователем, кодовые выходы которого являются выходами устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены генератор тактовых импульсое, первый и второй делители частоты, первый и второй триггеры, счетчик, группа элементов совпадения, буферный формирователь, последовательно соединенные первый элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки, последовательно соединенные элемент И и второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные цифровой компаратор и третий элемент ИЛИ, выходом соединенный с В- входами первого делителя частоты, первогоЗаказ 2277 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЮ; СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул,Гагарина, 101 триггера и счетчика, подключенного информационными выходами к первой группе входов цифрового компаратора, к управляющим входам коммутатора через группу элементов совпадения, к кодовым входам аналого-цифрового преобразователя через буферный формирователь, а выходом переполнения соединенного с С-входом первого триггера, 0-входом подключенного к управляющему входу второго делителя частоты, к первому входу элемента И и к своему инверсному выходу, а неинверсным выходом соединенного с управляющим входом первого делителя частоты, объединенного тактовым входом с тактовым входом второго делителя частоты и вторым входом элемента И, и подключенного к выходу генератора тактовых импульсов, при этом выход первого делителя частоты соединен с управляющим входом буферного формирователя и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, стробирующим входом группы элементов совпадения и подключен к выходу второго делителя частоты, выход второго 5 элемента ИЛИ подключен к С-входу счетчика, выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом схемы выборки-хранения, выход второго элемента задержки соединен с Я-входом второго 10 триггера и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, подключенного аналоговым выходом к (И+2)-му входу коммутатора, а входом управления и выходом готовности соединенного соответствен но с инверсным выходом и й-входом второготриггера, при этом вторая группа входов цифрового компаратора является группой входов кода адреса М-й термопары, а второй вход третьего элемента ИЛИ и Я-вход пер ваго триггера являются соответственнопервым и вторым управляющими входами устройс-ва.