Цифровой измеритель температуры

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет -Опубликовано 30.10.81. Бюллетень М 9 40Дата опубликования описания 30,10. 82 151) М.Кл з С 01 К 7/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийыга, Н.,: Грибок, В. И. Зорий, РНцыло, Е, Ц. Иморгун, В. А. Яцук и К,72) Авторыизобретения институтприборостроительны ордена Ленина политехническ кого комсомола и Мукачевскизавод "Мукачевприбор"(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРН Изобретениерии и может бысоздании цифролей температурыплекте с термоэователями,относится к термометь использовано при ых щитовых измерите- работающих в комлектрическими преобраИзвестно устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь напряжения в интервал времени, к одному входу которого подключен выход дискретного управляемого источника опорного напряжения, а к выходу - входы цифрового делителя напряжения(,13.Недостатками известного устройства являются низкая стабильность линеаризации, сложность изготовления и отсутствие коррекции аддитивной составляющей погрешности.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее первичный измерительный преобразователь температуры, подключенный к входу преобразователя напряжения во временной интервал, выход которого соединен с коммутатором, к выходу которого подсоединено цифровое отсчетное устройстно а к нходу - выход управляемого делителя частоты, а к управляющим входам -Львовски им. Лени (71) Заянители выходы дешифратора, соединенного с цифровым отсчетным устройством 12,Однако в этом устройстве большоевлияние на результат измерений имеет аддитивная составляющая погрешности, которую уменьшают путем применения нходных усилителей с каналом модуляции - демодуляции, Кроме того, оно обладает сравнительно большой зоной нечувствительности в области нуля.Цель изобретения - поняаение точности измерения температуры эа счет исключения аддитивной составляющей погрешности.Укаэанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее первичный измерительный преобразователь температуры, соединенный с одним из нходов коммутатора, связанного своим выходом с одним из входов преобразователя напряжения в интервал времени, управляющий вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, синхронизированного с часто той сети, и с входом селектора, выходкоторого через схему линеаризации подключен к входу цифрового отсчет- ного устройства, а управляющие входы коммутатора, селектора и схемы лине- ЗО аризации соединены с соответствующи 970133ми выходами блока управления, сигнальный вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения в интервал времени, введены дополнительный селектор, реверсивный счетчИк, блок индикации полярности и источник нацряже ния смещения, подключенный между точкой соединенйя второго выхода первичного измерительного преобразователятемпературы с вторым входом преобразователя напряжения в интервал време О ни, при этом оба входа дополнительного селектора подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и дополнительному выходу бло" ка управления, а два его выхода соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, соединенного своим выходом с другим сигнальным входом блока управления, один иэ выходов, которого подключен к входу блока индикации полярности.На Фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит первичный измерительный преобразователь 1, коммутатор 2, источник 3 напряжения смещения, преобразователь 4 напряжения в интервал времени, генератор 5 опор-ф ной частоты, блок 6 управления, селектор 7, дополнительный селектор 8, реверсивный счетчик 9, схему 10 линеариэации, цифровое отсчетное устройство 11, блок 12 индикации полярности. 35Первичный измерительный преобразователь 1 подключен к входу коммутатора 2, один из входов которого через источник 3 напряжения смещения соединен с одним из входов преобраэователя 4 О 4 напряжения в интервал времени. Вы" ход коммутатора 2 подключен к второму входу преобразователя 4 напряжения в интервал времени, подключенного выходом к одному из входов блока 6 Уп равления, выходы которого соединены с входами селекторов 7 и 8, блока 12 индикации полярности, схемы 10. линеариэации и с управляющим входом коммутатора 2. Выход генератора 5 опорной частоты подключен к преобразователю 4 напряжения в интервал времени и к входам селекторов 7 и 8. Два выхода дополнительного селектора 8 подсоединены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 9, 55 выход которого подключен к одному из входов блока управления. Выход селектора 7 соединен со схемой линеариэации, которая подключена к входу циф-, рового отсчетного устройства 11. 60Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии реверсивный счетчик сброшен в нуль. В первом такте измерения по команде с блока управления к входу преобразователя напряжения в интервал времени коммутатор подключает источник напряжениясмещения. Производят измерение напряжения Усм, На протяжении времени,пропорционального 0, выход генератора опорной частотй подключаетсяи суммирующему входу реверсивногосчетчика, в результате чего в послецгнем записывается Х импульсов И Т Е = К(3 ь), (1) где Т - временной интервал, пропорциональный ЦомЕ - частота следования импульосов генератора опорной час- .тоты;К - коэффициент преобразования;Ь - аддитивная составляющая по-грешности, приведенная квходу.Во втором такте измерения по команде с блока управления к входу преобразователя напряжения в интервал времени подключается сумма напряженийЦм + 0(Т) + 2) где 0(Т) - напряжение на выходе первичного измерительногопреобразователя температуры,Напряжение П преобразуется во временной интервал. Одновременно с началом второго такта измерения на вычитающий вход реверсивного счетчика а генератора опорной частоты начинают поступать импульсы. Блок управления фиксирует моменты перехода реверсивного счетчика через ноль и окончания формирования временного интервала преобразователем напряжения в интервал времени. В промежутке между этими событиями по команде с блока управления. выход генератора опорной частоти подключается к входу схемы линеаризации, Если учесть, что реверсивный счетчик переходит в нулевое состояние после прохождения на его вычитающий вход М импульсов (частота генератора опорной частоты постоянна), то промежуток времени между началом преобразования и переходом реверсивного счетчика через ноль равен Т 1 фиг. 2) .ТогдаТ,(3) где Т - время прохождения импульсов3на вход схемы линеаризации, илиВ=ТЦ=й-ИрКУКт)+Ц, а-О -а:Щт;,.4)Иэ выражения (4) следует, что результат измерения напряжения первичным измерительнюм преобразователем температуры лишен аддитивной составляющей погрешности.После соответствующих преобразований в схеме линеаризации результатизмерения отображается на цифровомотсчетном устройстве. По окончанииИзмерения прохождение импульсов нареверсивный счетчик прекращаетсяЕсли измеряют температуры вышенуля, то напряжение на выходе первичного измерительного преобразователятемпературы суммируется с напряжением смещения, тогдаТ 7 Т,ф (5) .Реверсивный счетчик переходит через 0ноль раньше, чем оканчивается второйтакт измерения, и по команде с блокауправления блок индикации полярностипоказывает "+ф.Если измеряют температуры ниже 15нуля, то напряжения Би О(Т) вычитаются, или(6)Это значит, что реверсивный счетчикперейдет через ноль после окончаниявторого такта измерения. В этом случае блок индикации полярности показывает и н нДля обеспечения нормальной работыБк выбираются иэ условия25цс.и.У(-Т мыс,) + Ь.м"д /, (7)где Ц(-Т) - напряжение на выходепервичного преобразователя температурыпри измерении максимальной отрицательной30температуры;- предельное значениеаддитивной составляющей погрешности, приведенное к входу.35Такой выбор напряжения смещенияпозволяет при измерении положительных и отрицательных температур испольэовать один источник опорногонапряжения., Кроме этого, йаличие 40напряжения смещения позволяет свестинечувствительность в области нулядо уровня дискретности,Преимущество предпагаемого устройства по сравнению с известным 45заключается в том, что в нем осуществляется коррекция аддитивной составляющей погрешности тракта аналогоцифрового преобразователяЭто поз-воляет использовать в качестве последнего относительнв простые в изготовлении и настройке дешевые преобразователи, не требующие периодической коррекции дрейфа нуля в период эксплуатации, что, кроме повыше"ния точности, исключает необходимость,калибровки прибора.Указанное выше преимущество позволяет в несколько раз повысить производительность работ и точность иэбО мерения, удешевить самоустройство,а также уменьшить эксплуатационныезатраты. Кроме того, достаточно прос.то и с минимальными аппаратурнымизатратами осуществляется индикацияполярности измеряемой температуры,Формула изобретенияЦифровой измеритель температуры,содержащий первичный измерительныйпреобразователь температуры, соединенный с одним из входов коммутатора, связанного своим выходом с одиньиз входов преобразователя напряженияв интервал времени, управляющий вход.которого соединен с выходом генера,тора опорной частоты, синхронизованного с частотой сети, и с входом селектора, выход которого через схемулинеаризации подключен к входу цифрового отсчетного устройства, а управляющие входы коммутатора, селектора и схемы линеаризации соединеныс соответствующими выходами блокауправления, сигнальный вход которогосоединен с выходом преобразователянапряжения в интервал времени, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения. точности измеренияэа счет исключения аддитивной составляющей погрешности, в него введеныдополнительный селектор, реверсивныйсчетчик, блок индикации полярностии источник напряжения смещения, подключенный между точкой соединениявторого выхода первичного измерительного преобразователя температуры свторым входом преобразователя напряжения в интервал времени, при этомоба входа дополнительного селектораподключены соответственно к выходугенератора опорной частоты и дополнительному выходу блока управления,а два его выхода соединены соответственно с суммирующим и вычитающимвходами реверсивного счетчика, соединенного своим выходом с другимсигнальным входом блока управления,один иэ выходов которого подключенк входу блока индикации полярности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции Р 2125750,кл, С 01 К 7/02, 1972.2. Куликовский К. Л., Шахкамян А. СШахкамян С. С. Методы расчета схемыцнфровой линеариэации функции преобразования измерительных устройств.