Устройство для измерения температуры

льст /02, ство 7/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к электротермометрии и может быть использовано при построении помехозащищенныхцифровых измерителей температуры, работающих в комплекте с термоэлектрическими преобразователями, Цель изобретения - увеличение быстродействияизмерений и уменьшение динамическойпогрешности измерения. Для этогоустройство содержит генератор 1 образцовой частоты, синхронизированныйс частотой сети, триггеры 2,5, 15, 18,20,21 и 27 трехвходовую схему И 3,вычитающий счетчик 4, схему перезаписи 6, термоэлектрический преобразователь (ТП) 7, переключатель 8 полярностиисточник 9 напряжения смещения, преобразователь 10 напряженияв интервал времени, схемы ИЛИ 12, 23,счетчик 13, образцовый резистор 14,четырехвходовую схему И 16, селектор17, схемы И 19, 22, 26, цифровую схему линеаризации 24, цифровое отсчетное устройство 25 и формирователиимпульсов 28 и 29. Работа устройстваоснована,на принципе периодическогоинвертирования значения информативного параметра (термо-ЭДС) ТП 7, йодаваемого на входную цепь преобразо.вателя 10 напряжения в интервал времени. В каждом цикле измерения с выхода схемы 24 линеариэации в зависимости от полярности термо-ЭДС, определяемой сигналом с выхода схемыИЛИ 23, поступает определенное числоимпульсов, пропорциональное значениюизмеряемой температуры. 2 ил.(5) вается схема И 11, и импульсы с частотой 2 генератора образцовой частоты1 поступают на счетный вход счетчика13 импульсов (фиг. 2 г)Количествоимпульсов И, равно 5 В момент С (фиг. 2 д) положительный фронт импульсов с третьего выходапреобразователя 10 переводит триггеры 2 и 15 в единичное состояние, подготавливая к открытию схемы И 3 и 19, и переводит в противоположное состояние на время действия которого открывается первая схема И 11, и на входсхемы ИЛИ 12 и счетный вход счетчика13 поступает число импульсов И И,=И, -,) э (4)В момент С (фиг. 2 е) со второго выхода преобразователя 10 проходит импульс длительностью- через схему И 19, что приводит к переходу в единичное состояние триггеров 20, 27 и к перезаписи числа Х из счетчика 13 в вычитающий счетчик 4. В моменткороткий импульс с выхода формирователя 28 импульсов подается на вход цифрового отсчетного устройства 25, а в моменткороткий импульс с выхода Формирователя 29 импульсов сбрасывает в нулевое состояние счетчик 13 и триггеры 5, 21 и 18. Поэтому к моменту 1 он находится в 40 нулевом состоянии. В течение временив счетчик 13 запишется код числа И, (4). Это же число импульсов через схему ИЛИ 12 и открытую схему И Зпоступает на счетныйвход вычитаю щего счетчика 4. Ь момент с счетчик 4 переходит в нулевое состояние, триггер 5 переходит в единичное состояние и закрывает по соответствующему входу схему И 16 и схему И 3, Через 50 селектор 17 на основании единичного сигнала с выхода триггера 20 (фиг.2 д) и единичного сигнала с выхода триггера 5 (фиг. 2 л) на вход триггера 18 поступает число импульсов 55 переключатель 8 полярности, подавая визмерительную цепь термо-ЭДС +Е отТП 7. В момент Т, напряжение 13,=К 1 П,-, +У.р + У.,+У +Е) в преобразователе 10 с двухтактным интегрированием- К(ОО +О фО (1)И+1 41 р- О. 31 =О,1преобразуется во временной интервал не зависящее от значения У У,09 РБэ ф Бс при 112 =СО 4, чтообеспечивается схемотехническим путем в преобразователе 10. С выходатриггера 18 на вход цифровой схемылинеаризации поступает число импульсов пропорциональное значению термо-ЭДС.Так как генератор 1 синхронизированот частоты напряжения сети с периодомТ, то произведение Е Т равно А=сопзе.Поэтому получаем независимость результата измерения от изменений частотысети (фазовая автоподстройка частоты).Поэтому выражение (6) равно К АЕ(7)2 У,Триггеры 21 и 27, схемы И 22, 26и схемы ИЛИ 23 образуют блок индикации полярности. Если термо-ЭДС Е)0,то в момент 1 триггер 27 переходитв единичное состояние положительнымфронтом импульса с выхода схемы И 19(фиг.2 е), Так как М )Н, , то к моментуна выходе схемы И 16 не появится импульс, триггер 21 будет находится в нулевом состоянии, подготавливая к открытию схему И 22 и закрывая схему И 26. Поэтому единичныйсигнал на единичном выходе триггера27 и нулевом выходе триггера 21 проходит на выход И 22 и через схемуИЛИ 23 поступает на вход схемы 24линеаризации и цифрового отсчетногоустройства 25. При этом наличие еди 12329615 1 О 15 2 О 2,5 ЗО 4 О 45 50 55,ничного выхода в схеме 23 свидетельствует о положительной полярности ЕЕсли напряжение Е в первом циклеимело бы отрицательную полярность,то М, М, . В этом случае к моментув вычитающем счетчике 4 был бы зафиксирован код числа М - М , триггер 5находился бы в нулевом состоянии. Вмомент 7 сигналами с выходов триггеров20, 5 и третьего выхода преобразователя 10 схема И 16 будет открыта(фиг, 2 в,д). Импульсы с частотой следования 2 с выхода генератора 1 образцовой частоты через схему И 16, схему ИЛИ 12 и с:;ему И 3 проходят навход вычитающего счетчика 4, устанавливают в единичное состояние триггер.21 и через селектор 17 и триггер 18проходят на вход схемы 24 линеари -зации. Наличие нулевого сигнала снулевого выхода триггера 21 на входе схемы И 22 и нулевого сигнала снулевого выхода триггера 27 на входесхемы И 26 приводит к наличию нулевого сигнала на выходе схемы ИЛИ 23,т,е. свидетельствует о том, что измеряемая термо-ЭДС имеет отрицательнуюполярность,В третьем цикле измерения триггер15 возвратится в исходное состояние,В измерительную цепь подается напряжение термо-ЭДС -Е, триггеры 5,2 1возвращаются в исходное состояниесигнала с выхода схемы 29. В счетчик4 из,счетчика 13 запишется код числаМ, . При преобразовании -Е, получимкод числа М, =М.К моменту получениякода числа М,СМ, триггер 27 перейдетв нулевое состояние, а триггер 5 будет находиться в нулевом состояниивследствие М,с М,. Схема совпаденийпосле окончания формирования числаимпульсов М, откроется, и число импульсов (Мг -М,)=(Мг -М ) поступит через схемы ИЛИ 12 и И 3 на вход вычитающего счетчика 4 и через селектор 1 и триггер 18 - на вход цифровой схемы 24 линеариэации, Так какс формированием числа импульсовМ -М первым импульсом числа М -Мгг 1триггер 2 1 перейдет в единичное состояние, то схема И 22 будет закрытанулевым сигналом с единичного:выхода триггера 27, а схема И 26 будетоткрыта единичными сигналами с нулевого выхода триггера 27 и с единичного выхода триггера 21. Наличие единичного сигнала на выходе схемы ИЛИ 23 свидетельствует о положительной полярности.Если бы измеряемое напряжение Ех было отрицательным, то мы бы получили МЗМг, Поэтому к моменту оконча ния следования числа импульсов М из числа М, счетчик 4 перейдет в нулевое состояние, перебросит триггер 5 в единичное состояние и закроет схему И 16 нулевым потенциалом с нулевого выхода триггера 5. Поэтому на выходе схемы И 16 появятся импульсы. Триггер 2 1 останется в нулевом состоянии. При этом через селектор 17 и триггер 18 на вход цифровой схемы 24 линеаризации поступит (М, -М,) импульсов. Схема И 22 будет закрыта нулевым сигналом с единичного выхода триггера 2, а схема И 26 будет закрыта нулевым сигналом с единичного выхода триггера 21, Наличие нулевого сигнала на выходе схемы ИЛИ 23 свидетельствует об отрицательной полярности измеряемого напряжения,В каждом цикле измерения с выхода схемы 24 линеаризации й зависимостиот полярности термо-ЭДС, определяемой сигналом с выхода схемы ИЛИ 23,поступит определенное число импульсов, пропорциональное значению измеряемой температуры,Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, вЫводы которого непосредственно и через образцовый резистор соединены с входами переключателя полярности, выходы которого непосредственно,и через источник смещения подключены к первому и второму:входу преобразователя напряжения в интервал времени, третий вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, синхронизированной с частотой сети, соединенному с первым входом первой схемы И, второй вход которой соединен с информационным выходом преобразователя напряжения в интервал времени, селектор, выход которого соединен со счетным входом первого триггера, выход которого соединен с входом цифровой схемы линеаризации, выход которой под- . ключен к входу цифрового отсчетного1232961 Тираж 778 Подписное аказ 2758 4 ВИИ изв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия измерений и уменьшения динамической погрешности измерения, в него введены шесть триггеров, три двухвходовых схемы И, трехвходовая схема И, две схемы ИЛИ, счетчик, схема перезаписи, вычитающий счетчик, формирователи импульсов и четырехвходовая схема И, первый вход кото- О рой соединен с выходом генератора опорной частвты, второй выход соединен с вторым выходом преобразователя напряжения в интервал времени и входами второго и третьего триггеров,5 третий вход соединен с выходом чет, вертого триггера, четвертый вход подключен к первому входу трехвходовой схемы И и инверсному выходу пятого триггера, а выход соединен с вхо дом шестого триггера, первым входом селектора и первым входом первой схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом первой схемы И, вторым входом селектора и входом счетчика 25 а выход подключен к второму входу трехвходовой схемы И, третий вход которой соединен с выходом второго триггера и первым входом первой двухвходовой схемы И; второй вход которой соединен с третьим выходом преобразователя напряжения в интервал времени, а выход подключен к управляющему входу схемы перезаписи входам четвертого и седьмого триггеров и входу первого формирователя, выход которого подключен к управляющему входу цифрового, отсчетного устройства и через второй формирователь соединен с вторыми входами первого и шестого триггеров, первым входом пятого триггера и входом счетчика, выходы которого через схему перезаписи подключены к вычитающему счетчику, управляющий вход которого соединен с выходом трехвходовой схемы И, а выход подключен к второму входу пятого триггера, прямой выход которого подключен к третьему входу селектора, при этом первые входы второй и третьей двухвхоровых схем И соединены соответственно с выходами седьмого триггера, вторые входы подключены к выходам шестого триггера, а выходы подключены к входам второй схемы ИЛИ выход которой подключен к цифровой схеме линеаризации и цифровому отсчетному устройству.