Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3) С 01 К 7/О ВИДЕТЕЛЬСТВ АВТО од в к соедине прямойственно соединены с управлвторого и третьегбазы времени, вхос выходом генератчастоты, а выходляющему входу перл и ч а ю щ е е с ющими вхо ключей, с етое которогора образцоодключен к н о управ о т -с ц ого ключа, я тем, чт ью повышен точности измерения расширениянего введень коммутатор и в частотно-з обРазцовой ч зи ы, включенны епь генерато рез коммутат рого соедине го счетчика, н с промежут результата и дающую стоты ч ход кот нительн управляющии в выходом дополвход которого соединчетчика очз)м ыходоия. ер ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР(71) Эстонская сельскохозяйственная академия(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 901846, кл. С 01 К 7/22, 1980,2. Авторское свидетельство СССР 9 83842 1, кл. С 01 К 7/32, 1979.3. Патент США У 4172384, кл. С 01 К /24, опублик. 1979, (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в частотно-задающую цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи подключен к входу счетчика результата измерения соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик ЯО 1 5870 итания начальнои частоты,торого через третин ключ выхОдом первого ключа, а инверсный выходы соответ апазона измерения, вдополнительный счетчик, 1155870 2нимо при использовании термопреобразователя с сильно выраженной нелинейной характеристикой,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для измерения температуры,содержащее термопреобраэователь сопротивления, включенный в частотнозадающую цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи под,кюпочен к входу счетчика результатаизмерения, соединенного с блокомцифровой индикации, счетчик вычитанияначальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выходомпервого ключа, а прямой и инверсныйвыходы соответственно соединены суправляющими входами второго и третьего ключей, счетчик базы времени,вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выходподключен к управляющему входу перво"го ключа Г 33.Недостатком устройства является то, что оно не может обеспечить высокой точности измерения в широком интервале температур при работе с термопреобразователямн,имеющими нелинейную характеристику преобразованияЦель изобретения - повышение точ, ности измерения и расширения диапазона измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в частотно"задающую цепь генератора,выход которого через первый и второй ключи подключен к входу счетчика результата измерения, соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик вычитания начальной частоты,. вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, а прямой и инверсный выходы соответственно соединены с управляющими входами второ го и третьего ключей, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, введены дополнительный счетчик, коммутатор и резисторы, включенные в частотно-задающую цепь генератора образцовой частоты через коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика, вход которого1155870 Я(Ф) =а 1,+Ь .С,(2) соединен с промежуточным выходсм счетчика результата измерения.На фиг.1 приведена блок-схема устройства, на фиг.2 - термочастотная характеристика генератора 2. 5Устройство содержит термопреобразсватель 1 сопротивления, включенный в частотнозадающую цепь генератора 2, резисторы 3, включенные через коммутатор 4 в частотно-задающую 10 цепь генератора образцовой частоты 5, первый ключ 6, второй ключ 7, третий ключ 8, счетчик 9 результата, блок 10 цифровой индикации, счетчик 11 вычитания начальной частоты, счетчик 12 базы времени и дополнительный счетчик 13. Вход счетчика 13 соединен с промежуточным выходом счетчика 9 результата, .в качестве которого может быть использован какой-нибудь 20 информационный выход или выход переноса с младшей декады на старшую.Устройство может быть целиком выполнено на обычных серийных микросхемах, 25Дпя уменьшения влияния изменений температуры окружающей среды, а также изменений напряжения питания на точность измерения, генераторы 2 и 4 следует выполнять по одной и той же 30 схеме на активных элементах, расположенных в одном корпусе интегральной микросхемы.Устройство работает следующим образом. 35Весь диапазон измеряемых температур разбивается на поддиапазоны, число которых определяется требуемой точностью измерения температуры. В .каждом поддиапазоне термочастотная 40 характеристика генератора 2 аппроксимируется линейной зависимостью вида где а, и Ъ - постоянные козффициенты 41=1,2. . .п,п - номер поддиапазсна.Предположим, что измеряемая темпе,ратура находится в пределах первого ,поддиапазона АВ (фиг.2). Если подсчитывать импульсы от генератора 2 за ,базовый интервал времени ТИ./Е, 1 где Б - емкость счетчика базы времени, а Е 1 - частота генератора образ" цовой частоты, то результат счета равен Б=Е(С) Т=а - + Ъ - .М Н 4Из выражения (2) видно, что для получения однозначного соответствия между результатом счетчика 9 и температурой надо иметь Ь 1 И/Г, =1, что может быть достигнуто соответствующим выбором частотыпутем изменения величины резистора в частотно-задающей цепи генератора 3, а также вычитать из результата счета величину И =аИЯ . Величину И определяет емкость счетчика вычитания начальной частоты 11.В начале цикла измерения счетчики 9, 11, 12 и 13 устанавливаются в нулевые состояния (установочные цепи не показаны). При этом в частотно- задающую цепь генератора 4 включается первый резистор, так что его частота равна Г 4, ключи 6 и 8 открываются, а ключ 7 закрывается.Импульсы с выхода генератора 2 с частотой следования й(С) поступают через открытые ключи 6 и 8 на вход счетчика 11 вычитания начальной частоты. При поступлении на вход счетчика Н импульсов он переполняется и в момент переполнения по сигналам с его выходов ключ 7 открывается, а ключ 8 закрывается. Импульсы с выхода генератора 2 через ключ 6 и 7 начнут поступать на вход счетчика результата измерения. При этом,за интервал времени 7: --- / ,где1 К э(о/ Ик - емкость счетчика базы времени 12, на его вход поступит число им- пульсов Предположим измеряемая температура находится в пределах второго поддиапазона, Для этого поддиапаэона зависимость выходной частоты генератора 2 от температуры может быть представлена в виде Г=а+Ь 1=а,.+(Ь, -Ь ) е+Ь. е, (4) где а и Ь - постоянные коэффицийенты,- температура в точке Вградуировочной характеристики,Этой температуре соответствует,число И 1 на промежуточном выходесчетчика 9 результата измерения.При измерении температуры в моментдостижения счетчиком 9 значения И 1по сигналу с его промежуточного вы" хода произойдет изменение частоты генератора 5 со значенияна значение Г. При этом за измерительный интервал, определяемый счетчиком 12 базы времени, счетчик 9 подсчитывает число импульсов 11, равное величине:и"с Ь,мм+е 6,1т Та Если частоту генератора Гвыбрать равной значению ИЬ, то результат измерения будет прямо пропорционален измеряемой температуре.Если измеряемая температура находится в пределах третьего участка, то в момент достижения счетчиком результата значения Ня, частота генератора 5 изменится со значения 1 на значение Г . При выполнении условия Г ИЬ результат измерения также будет прямо пропорционален измеряемой температуре.Таким образом, переключение содного линейного участка характерис 5 тики на другой производится после определенного количества импульсов,отсчитываемых в счетчике результата,после чего на его промежуточном выходе появляется сигнал, который пе 1 ф реключает дополнительный счетчик на.следующую позицию, а тот определяетчастоту перестраиваемого генераторав соответствии с соотношением Й =НЬ;.Наличие в устройстве новых элементов - дополнительного счетчика,коммутатора перестраиваемого генератора и новых связей между элементами устройства, выгодно отличает20 его от прототипа, так как позволяет при минимальных аппаратурных за- .тратах значительно повысить точностьизмерения и расширить диапазон измеряемых температур,Ь 1