Цифровой измеритель температуры

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯц,Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ан ельство СССР 7/00, 1978. ьство СССР 7/16, 1981. РАТУ(54), Ц (57) И ОВОИ ИЗМЕРИТЕЛЬ мп носитсяк цифров ретение о мерениям, пературы термопрео ия - повыш эмери нелиным и оррекцие телям те нейности изобрете азователя. Цение точности(56) Авторское свидеВ 838408, кл. С 01 КАвторское свидетеР 966505, кл, С 01 К мерения температуры и надежности работы и сокращение времени подготовкик работе. Измеритель содержит термопреобразователь 1, аналого-цифровойпреобразователь 2, преобразователь 3код-код, блок 4 коррекции, блок 5индикации, блок.6 ввода поправок,мультиплексор 7, блок 8 памяти и источник 9 питания, Введение новых элементов и образование новых связеймежду элементами измерителя позволяеткомпенсировать погрешности, возникающие из-за отличия реальной градуировочной характеристики термопреобразователя от номинальной статической.Представлен вариант выполнения блока4 коррекции. 1 з,п. ф-лы, 3 ил.)-т )-1 13629Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее, к цифровым измерителям температуры с коррекцией нелинейности термопреобразовате 5 ля, и может быть использовано в системах измерения температуры при производстве изделий микроэлектроники.Целью изобретения является повыше ние точности измерения температуры за счет компенсации погрешности, возникающей из-за отличия реальной градуировочной характеристики термопреобраэователя от номинальной стати-. ческой. 15Дополнительная цель изобретения - повышение надежности работы и сокращение времени подготовки к работе.На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового измерителя температуры; на фиг.2 - блок-схема блока коррекции; на фиг,З - зависимость выходных сигналов преобразователя код-код и скорректированного результата измерения от выходных сигналов термопреобразо вателя. 1Цифровой измеритель содержит последовательно соединенные термопреобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, преобразователь 3 код- ЗО код и блок 4 коррекции, блок 5 индикации, блок 6 ввода поправок, мультиплексор 7, блок 8 памяти и батарейный источник 9 питания для питания блока 8 памяти, 35Блок 4 коррекции (фиг.2) содержит реверсивный счетчик 10.импульсов, блок 11 сравнения кодов, первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 блоки вычитания, первый 16, второй 17 и третий 18 сумматоры, перемножитель 19, блок 20 деления, первый 21, второй 22, третий 23 и четвертый 24 регистры, генератор 25 импульсов, первый 26 и второй 27 логические эле менты И, две линии 28 и 29 задержки, инвертор 30 и формирователь 31 импульсовИзмеритель температуры работает следующим образом. 50Температура, подлежащая измерению, воздействует на термопреобразователь 1. В аналого-цифровом преобразователе 2 выходной сигнал У=К(Т) термопреобразователя преобразуется в параллельный код И=К П(Т), пропорциональный значению температуры Т, где К - коэффициент преобразования аналогоцифрового преобразователя 2. По окончании преобразования аналого-цифровой преобразователь 2 выдает командуна управляющий вход преобразователя3 код-код, по которой последний преобразует поступающий на него код Мтв код М., соответствующий температуре, измеряемой термопреобразователем 1.Преобразователь 3 код-код осуществляет линеаризацию методом кусочнолинейной аппроксимации номинальнойстатической характеристики термопреобразователя 1 и может быть реализован так же, как и в прототипе.Реальная градуировочная характеристика термопреобразователя 1 отличается от номинальной статической.Вследствие чего при неучете этогофактора может возникать погрешностьизмерения, которая достигает 10 Сдля некоторых типов термопреобразователей,Для получения правильных результатов измерения необходимо скорректировать результат преобразования навыходе преобразователя код-код, Необходимый алгоритм коррекции поясняетсязависимостью (фиг.З), на которой приведены отрезки зависимости выходныхсигналов преобразователя код-код отвыходного сигнала термопреобразователя (верхняя кривая) и отрезки зависимости желаемых (скорректированных) результатов преобразования (нижняя кривая),На фиг,З использованы следующиеобозначения: Т, - значения температуры, для которых .известны значениявыходных сигналов термопреобразователя; йТ - погрешность измерениятемпературы Т при использовании реального термонреобразователя без коррекции выходных сигналов преобразователя 3 Т +ЛТ - результат преобфразования преобразователем 3 код-кодзначения 0 выходного сигнала термотпреобразователя; М- результат преобразования преобразователем 3 кодкод значения П выходного сигналатермопреобразователяу Тй т, - желаемый(скорректированный) результат преобразования в точке 0, Из рассмотрениятреугольников АВС и АСС следует ССС РЕЕГ = ---ВСТак как ЕР=Т,-ТИСт- фВС=Т +зТ,-Т -гТ.то(Т-Т )(И,-Т- -лт., )с 1- Т -Т +дТ -3 Т1-1Предварительно в блок 8 памяти зано-сятся вручную значения Т и д Т для3.всех точек 3 (1=1,2, ,п), взятыеиз реальной характеристики используемого термопреобразователя. Для этогоблок ввода поправок формирует сигнална своем управляющем выходе, по которому мультиплексор 7 подключаетадресный выход блока 6 ввода поправокк адресному входу блока 8 памяти.После этого с помощью блока вводапоправок набирается код аДреса и значения Т; и дТ . Код адреса черезмультиплексор 7 поступает на адресныйвход блока 8 памяти и выбирает необходимую область памяти, значения .Т1и ЛТ поступают на информационные 20входы блока 8 памяти. После этогоблок 6 ввода поправок формирует сигнал, поступающий на вход записи блока 8 памяти. По этому сигналу в блок8 памяти по выбранному адресу записиваются значения Т и ДТ . После занесения значений Т и йТ . по всем адре 3сам 3 блок 6 ввода поправок снимаетсигнал со своего управляющего выхода.При этом мультиплексор 7 подключает 30к адресному входу блока 8 памяти адресный выход блока 4 коррекции. Послеэтого цифровой измеритель готов кработе.Блок 6 ввода поправок может бытьреализован по стандартным, схемам насоответствующих микросхемах в соответствии с рекомендациями по их применению, например микросхемах серииК 580 и К 155,Блок 4 коррекции работает следующим образом,Генератор 25 импульсов (фиг,2)вырабатывает последовательность импульсов, которые пройдя через логический элемент И 26 (на другом входеэлемента И 26 установлен уровень логической "1"), поступают на суммирующий счетный вход реверсивного счетчика 10 импульсов и на входы записирегистров 21 и 22. Возрастающий наединицу с каждым очередным счетнымимпульсом код 3 (3=1,2п), снимаемый на выходе счетчика 10 поступает чеРез мультиплексоР 7 на адресныйвход блока 8 памяти. При этом с выхода блока 8 памяти на вход регистра21 поступают коды Т, а на вход регистра 22 значения кода вТ;, которые записываются в регистры 21 и 22 по заднему Фронту счетных импульсов.Коды Т.+дТ суммируются в сумматоре 17 с выхода которого код Т +дТ поФступает на вход блока 11 сравнения кодов, на другой вход которого поступает код Ь с выхода регистра 23, вход которого подключен к выходу преобразователя 3 код-код. Блок 11 сравнения кодов срабатывает как только значение кода Т +ЛТ становится больше или равно значению кода И. Сигнал нулевого уровня с выхода блока 11 сравнения кодов закрывает логический элемент И 26 и открывает с помощью инвертора 30 логический элемент И 27. При этом прекращается поступление импульсов на суммирующий счетный вход счетчика 10 импульсов, а также входы записи регистров 21 и 22 и разрешается прохождение импульсов с выхода генератора 25 на вход линии 29 задержки, В регистрах 21 и 22 сохраняются коды Т 1 и дТ;, одновременно при срабатывании блока 11 сравнения кодов запускается формирователь 31 импульсов.Одиночный импульс с выхода формирователя 31 поступает на вычитающий счетный вход реверсивного счетчика 10 импульсов. При этом код на выходе счетчика 10 уменьшается на единицу и на входе - блока 8 памяти устанавливается адрес (3-1). С выхода блока 8 памяти на второй вход блока 4 коррекции поступают коды Т 1, и 3 Т, . Причем на первые входы блоков 14 и 12 вычитания и йа входы сумматора 16 поступают коды Та на входы блоков 15 и 13 вы- читания - коды А Т ,. После окончания операций вычитания, суммирования, перемножения и деления кодов с выходов блоков 14, 12, 15 и 13 вычитания будут сниматься коды (И-Т;,), (Т; - соответственно, с выхода сумматора 18- код (Т;-Т, +дТ;-Т ) с выхода перемножителя 19 - код (Т -Т,) (Б- -Т, - Т 1 ), с выхода блока 20 деле(Т 1-Т) (Нх-Т;, -лТ)нияТ -Т +дТ -АТ(Т) Т) (ИК Т 1 ЛТ 1-1 )1 Т -Т +ОТ -яТ1 -11Этот код записывается в регистр24 при появлении сигнала на выходе5 136линии 29 задержки. Код Т с выхода регистра 24 поступает на блок 5 индикации для отображения. Сигнал с выхода линии 29 задержки поступает на вход линии 28 задержки, сигнал с выхода которой поступает на вход записи регистра 23, записывая в него очередное значение выходного сигнала преобразователя код - код 3, на вход сброса реверсивного счетчика 10 импульсов и на входы сброса регистров 21 и 22. Счетчик 10 и регистры 21 и 22 сбрасываются в нулевое состояние.Блок 11 сравнения кодов возвращается в исходное состояние, Начинается очередной цикл измерения. Тактовая частота импульсов на выходе генератора 25 импульсов должна выбираться из условия, чтобы на вход линии 29 задержки мог поступить только один импульс до начала следующего цикла измерения.Для тога, чтобы при выключении измерителя или при кратковременном пропадании напряжения питания информация, содержащаяся в блоке 8 памяти, не стиралась, блок памяти питается от отдельного батарейного источника 9 питания, что повышает надежность работы измерителя и ведет к сокращению времени подготовки измерителя к работе.формула изобретения1. Цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, аналого-цифровой преобразователь,вход которого соединен с выходом термопреобразователя, а выход подключенк входу преобразователя код-код, управляющий вход которого подключен ксигнальному выходу аналого-цифровогопреобразователя, и блок индикации,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерения,в него введены блок ввода поправок, блок памяти, блок коррекции и мультиплексор, первый вход которого соединен с адресным выходом блока коррекции, второй вход подключен к адресному выходу блока ввода поправок, управляющий вход соединен с управляю. щим выходом блока ввода поправок, а выход подключен к адресным входам блока памяти, информационные входы и вход. записи которого подключены к выходам блока ввода поправок, при этом первый вход блока коррекции сое 2952 6динен с выходом аналого-цифровогопреобразователя, второй вход соединенс выходом блока памяти, а выход подключен к блоку индикации,52, Измеритель по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок коррекции содержит блок сравнения кодов,три сумматора, блок деления, перемножитель, реверсивный счетчик импульсов, генератор импульсов, два логических элемента И, две линии задержки, инвертор, формирователь импульсови четыре блока вычитания, первые вхо 15 ды кОтОРых подключены к перВому ВКОдупервого сумматора и входам первого ивторого регистров, выходы которыхсоответственно подключены к вторымвходам первого и второго блоков вычитания, соединенным соответственнос входами второго сумматора, выходкоторого подключен к первому входублока сравнения кодов, второй входкоторого соединен с вторым входомтретьего блока вычитания и выходомтретьего регистра, вход которого является первым входом блока коррекции,вторым входом которого являются входыпервого и второго регистров, при этомвыход блока сравнения кодов соединенс входом инвертора и через формирователь импульсов подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика импульсов, выход которого является адресным выходом блока коррекции, входсброса соединен с входами сброса первого и второго регистров, входом записи третьего регистра и выходом первой линии задержки, а суммирующий40счетный вход соединен с входом записи первого и второго регистров и выходом первого логического элемента И,входы которого соединены соответственно с выходом блока сравнения ко 45дов и выходом генератора импульсов,соединенного с первым входом второгологического элемента И, второй входкоторого подключен к выходу инвертора, а выход через вторую линию задержки подключен к входу первой ли 50нии задержки и входу записи четвертого регистра, выход которого являетсявыходом блока коррекции, а входы соединены с выходами первого сумматора,второй вход которого подключен к вы 55 ходу блока деления, входы которогосоответственно соединены с выходомперемножителя и выходом третьего сумматора, к входам которого соответ713 б 29528ственно подключены выходы первого и вертого блоков вычитания, а второй второго блоков вычитания, при этом вход четвертого блока вычитания подвходы перемножителя соединены соот- . ключен к выходу третьего блока вычиветственно с выходами первого и чет- тания.сОт Ива Ю иг Составитель В. Кулико Техред Л.СердюковаРедак Серед Корректор О.Кравцова каз роизводственно-полиграфическое предприяти жгород, ул. Проектная,О/28 Тираж 77ВНКИПИ Государственпо делам изобрете 113035, Москва, Ж,Подписноего комитета СССРий и открытийаушская наб д. 4