ZIP архив

Текст

(54) ЦИФРОВ 0111 Т 1 Р.Ч( (57) Изин)рстенис относит ным измерениям. Цель пзос п)ение ТО )пс)сти измерении за пси псен пс)сти. Тор)ом)тр тс; Ьь й ) р(001) с)зоват)л 1 дифференциальный усилит ключ 5, источник 6 опор генератор 7 напряжения, п напряжения в интервал тор 10 опорной час готы, )с устр-во 20, источник 21 нд ния и резистор 22. Ввелспис п Ол 5 1) и 0 ст и, и, ю ч и 8, э, с . гриГерон 1 о и 1, э,)сспт залержки, элементд И,1 И счетчика 14 импульсов н Ос связей меж;су элемснтдмп шить влияние на результат фа параметров эг)л)снтовОрско-те);ног)о роизволствецно ч и Львовски) м. Ленинского бельский, С. А. Савенко о СССР1981.СССР1976. армс)чс)рд. 34:й СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Специальное коцстругическое бюро Львовскогого объелинени 5 Ювег)ирпрополитехнический институткомсомола(2) Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к цифровым термометрам с коррекцией характеристики термопреобразователя.Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения дрейфа параметров элементов термометра, а также повышение помехозашищенности.На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового термометра; на фиг. 2 - 10 временные диаграммы работы основных узлов термометра; на фиг. 3 - структурная схема интегрирующего преобразователя напряжения в интерал времени.Цифровой термометр содержит первичный измерительный преобразователь 1 температуры, переключатель 2 полярности, дифференциальный усилитель 3, резистор 4, первый ключ 5, источник 6 опорного напряжения, функциональный генератор 7 напряжения, второй ключ 8, интегрирующий преобразователь 9 напряжения в интервал времени, генератор 10 опорной частоты, первый элемент И 11, второй элемент И 12, третий элемент И 13, реверсивный счетчик 14 импульсов, первый триггер 15, второй триггер 16, четвертый элемент И 17, схему 18 25 задержки, элемент ИЛИ 19, цифровое отсчетное устройство 20, источник 21 напряжения смещения и второй резистор 22.Первый вход 23 интегрирующего преобразователя напряжения в интервал времени подключен к выходу первого ключа 5, второй вход 24 - к выходу второго ключа 8, третий вход 25 соединен с шиной Пуск, а четвертый вход 26 подключен к выходу генератора опорной частоты, Первый выход 27 интегрирующего преобразователя 9 соединен с управляющим входом первого ключа 5, второй выход 28 соединен с первым входом первого элемента И 11 и инверсным входом где Йо, Й и Я - значения сопротивлений соответственно резисторов 22, 4 и 36;С - емкость конденсатора интегратора.В момент 1 открывается ключ 42 (фиг, 3) и на счетчик 43 импульсов от генератора 10 опорной частоты поступают импульсы с частотой о.При достижении в счетчике 43 импульсов числа Ио (обычно равного полному объему счетчика) в момент 1 г первый такт заканчивается.Время интегрирования составляет триггера 16, а третий выход 29 подключен к первому входу четвертого элемента И 17,Интегрирующий преобразователь 9 напряжения в интервал времени содержит первый ключ 30, второй ключ 31, третий ключ 32, четвертый ключ 33, интегратор на основе операционного усилителя 34 с конденсатором 35, резисторами 36 - 38 и корректирующим конденсатором 39, схему 40 сравнения, цифровой автомат 41, пятый ключ 42 и счетчик 43 импульсов.Цифровой термометр работает следующим образом.В исходном состоянии по сигналу Пуск триггеры 15 и 16, реверсивный счетчик 14 сбрасываются в нулевое состояние, а преобразователь 9 напряжения в интервал времени приводится в исходное состояние. По сигналу Пуск преобразователь 9 начинает свою циклическую работу. Выходной сигнал Е первичного измерительного преобразователя температуры 1, например термоэлектрического преобразователя, через переключатель 2 полярности подается на вход дифференциального усилителя 3, где усиливается до номинального уровня (1 - КЕ), где К - коэффициент усиления усилителя 3. К входу переключателя 5 через резистор 22 подается напряжение У, источника 21 напряжения смещения, а через резистор 4 - выходное напряжение (/=Удр -- КЕусилителя 3, где Сдр - дрейф нуля усилителя 3. С выхода ключа 5 сигнал поступает на первый вход 23 интегрирующего преобразователя 9, В первом такте с момента 1 до 1 г (фиг. 2) цифровой автомат 41 (фиг. 3) замыкает ключ 30 и переводит ключ 5 в нижнее положение.Резисторы 4 и 22 образуют аналоговый сумматор, Выходное напряжение интегратора (фиг. 2 а) изменяется по закону г 01 - К Ех) с 1 С, (1) В момент 1 г счетчик импульсов переходит в нулевое состояние, а цифровой автомат 41 замыкает ключ 31, В момент Ь (фиг. 2 в) включается ключ 31 и напряжение Уо источника 6 через токозадаюший резистор 36 с сопротивлением Й подключается к входу интегратора (фиг. 3). Выходное напряжение интегратора линейно уменьшается и в момент 1 з становится равным порогу У, срабатывания сравнивающего устройства 40. Этот момент (фиг, 2 а) фиксируется сравнивающим устройством 40, представляющим собой разомкнутый широкополосный усилитель постоянного тока, В момент Ь заканчивается второй такт преобразования. Баланс зарядов на конденсаторе 35 соответствует условию(1 О) 55 где ао 1, а 11, а 21, , а(111 - постоянные коэффициенты.Развертывающую величину (напряжение) Ао генерирует функциональный генератор 7 напряжения. Начиная с момента 1 сг 1 с О,с) + ----В момент Ь 2 выходной сигнал на втором выходе 28 преобразователя 9 опрокидывает триггер 16 в единичное состояние (фиг. 2 д) и открывает элемент И 11 на время (1 з - Ь), в течение которого через открытый элемент И 12 на вычитаюший вход реверсивного счетчика поступает М 1 импульсов. Число М равно с К Г Бс(к.к,) э"(к,к,) 3 .рк кх с 1 + в в в в) ( - Ех)0 о (к+к 1) В момент Ь цифровой автомат 41 возвращается в исходное состояние, в котором ключи 30, 31 и 42 разомкнуты, а ключи 32 и 33 замкнуты. Начиная с момента з, аналоговая часть прибора автоматически корректируется. В момент Ь цифровой автомат 41 вновь формирует временной интервал длительностью д 4 - 2 вФ4(5)Триггер 16, переходя в момент 12 из нулевого состояния в единичное, вызывает срабатывание переключателя 2, который переключает выводы термопреобразователя 1, в результате чего на выходе дифференциального усилителя 3 формируется напряжение (/2=БДР+КЕкоторое и подается на вход преобразователя 9 в течение интервала времени (1 - 14) совместно с напряжением от источника 21 напряжения смешения. Эти напряжения, аналогично как (/1 и (/, в процессе двухтактного интегрирования в преобразователе 9 преобразуются во временной интервал 1 о - 1 путем интегрирования во втором такте напряжения (/о источника 6. Поскольку (/2)(/1, то в момент 1 ь триггер 16 опрокидывается в нулевое состояние, элемент И 13 открывается и импульсы с частотой следованиЯ о наци ают постУпать с выхода элемента И 11 на суммирующий вход реверсивного счетчика 14. В момент Ь реверМс,р КЕх) с 1 ) Бос = цс. (3)1г сивный счетчик 14 переходит в нулевое состояние, Сигнал на выходе нуля реверсивного счетчика 14 опрокидывает триггер 15 в единичное состояние. Единичный сигнал с единичного выхода триггера 15 запускает функциональный генератор 7 напряжения и переводит ключ 8 в нижнее положение.Учитывая баланс заряда на конденса торе 35 интегратора и равенство Ь - 14= =Ь - 11= - , имеемЦ 11 сОс с(Р+к )с кс Так как )1(16 - Ь)=11(Ь - 1), что фиксируется в момент перехода через нуль реверсивного счетчика 14 (момент 1 о), то, вычитая из выражения (6) выражение (4), получаем Таким образом, напряжение с/2 на конденсаторе 35 интегратора в момент ; не зависит от напряжения дрейфа и равно 352 (г - ) К Ех(к+к) с Если функция преобразования термопреобразователя описывается полиномом п-й степени Е(8) = Ь 8 + Ьгб ++ Ьб", (9) где О - температура;61, , а. - постоянные коэффициенты, то для получения линейного отсчета развертывающая величина должна быть выражена зависимостью А, = ао, + а + а 21 ++а, 14048441 о, происходит разряд напряжения У,г до момента равенства выходного напряжения интегратора порогу К срабатывания сравнивающего устройства.При этом справедливо соотношение 2 МоК-- (ЬЭ+ Ь 6++Ь ) +Г (К +К,) С+ + а,1,е. ) с 1 е = ЦНПосле интегрирования напряжения Аов интеграторе преобразователем имеем152 МоК г+ ) = О,и х 7 б Вводя обозначения ао=а, а" аг, Зх -2 М,К 1- (Ь,О + Ь,6 Ь 6) -- хГ. а+К,)Х(а, Т+ а,Сх а) = д,35 2 М К Ь 9к, (к+к,) а, - х К 2 М. К Ьгб а, С"Д (14) 40 0 (К+1 ) Ю Сх 2 М К. Ь 6 Е, (+К ) 45Отсюда получаем пропорциональность временного интервала 1 значению измеряемой температуры О.При о кратном 10, где т=О, 1, 2, значение измеряемой температуры Обудет непосредственно связано с числом импульсов И, подсчитанным счетчиком 14 за интервал времени Т 8= М= й, Е = 10 С. (15) 55Функциональный генератор 7 напряжения, вырабатывающий нелинейно изменяющееся во времени напряжение Ао, может быть вы полне н в виде посл едовател ьно вклю 30Выбором численных значений Ио, К, о, Йь Я, аь аг, , ас учетом бь бг, , 6 исходя из градуировочных характеристик термопреобразователя, можно обеспечить равенства ченных источника опорного напряжения и (и - 1) интеграторов и сумматора, входы которого соединены с выходами источника опорного напряжения и интеграторов,В схему цифрового термометра источний 21 напряжения смещения и резистор 22 введены, исходя из следующих соображений. В связи с тем, что термоЭДС Етермопреобразователя 1 в первом цикле измерения посредством переключателя 2 полярности подается на входы дифференциального усилителя 3 с отрицательной полярностью, а во втором цикле - с положительной, то для обеспечения одинаковой полярности напряжений (l и Уг на выходе усилителя 3 выбирают такие численные значения выходного напряжения источника 21 смещения и сопротивления резистора 22, чтобы Б,-Е и тем самым У и Уг будут всегда одинаковой полярности.По сравнению с известным термометром результат измерения не зависит от порога срабатывания У, сравнивающего устройства и дрейфа нуля lдифференциального усилителя.Кроме того, поскольку несимметричные электромагнитные помехи за время интегрирования (1 г - 1) и (Ь - 14) эквивалентны постоянной составляющей на входе усилителя 3, и как Уносят аддитивный характер, то их воздействие на результат измерения в цифровом термометре также устраняется. Формула изобретенияЦифровой термометр, содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, два резистора, первый ключ, интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, генератор опорной частоты, источник напряжения смещения, цифровое отсчетное устройство, источник опорного напряжения, функциональный генератор напряжения и дифференциальный усилитель, выход которого через первый резистор и первый ключ соединен с первым входом интегрирующего преобразователя напряжения в интервал времени, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с шиной Пуск и выходом генератора опорной частоты, а первый выход подключен к управляющему входу первого ключа, вход которого соединен через второй резистор с выходом источника напряжения смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены переключатель полярности, второй ключ, четыре элемента И, два триггера, реверсивный счетчик импульсов, схема задержки. и элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом схемы задержки и шиной Пуск, а выход соединен с входами установки в нулевое состояние первого триггера и реверсивного счетчика, информационные выходы которого соединены соответственно с информационными входами цифрового1404844 Фи гв Составитель В Текред И. Верес Тираж 607 ного комитета СССР п осква, Ж - 35, Раун рафическое предприителактор Г. Волковааказ 3092/43ВНИИПи Государствен3035, МПроизводственно.поли 7отсчетного устройства, а выход нуля соединен с входом установки в единичное состояние первого триггера, единичный выход которого подключен к управляющим входам функционального генератора напряжения и второго ключа, входы которого соединены 5 соответственно с выходами функционального генератора напряжения и источника опорного напряжения, а выход соединен с вторым входом интегрирующего преобразователя напряжения в интервал времени, второй выход и четвертый вход которого подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соответственно соединены с вычитаю щим и суммирующим входами реверсивного счетчика, а вторые входы подключены соответственно к единичному и нулевому выходам второго триггера, соединенным соответственно с управляющим входом переключателя полярности и первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом схемы задержки и управляющим входом цифрового отсчет ного устройства, а второй вход подключен к третьему выходу интегрирующего преобразователя в интервал времени, второй выход которого соединен со счетным входом второго триггера, вход установки в нулевое состояние которого подключен к шине Пуск, причем выходы первичного измерительного преобразователя температуры через переключатель полярности подключены к входам дифференциального усилителя.. КуликовКорректор Г. РешетнякПодписноео делам изобретений и открыгийскан наб., д. 4 5ие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Смотреть

Заявка

4157708, 08.12.1986

СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО ЛЬВОВСКОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ "ЮВЕЛИРПРОМ", ЛЬВОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА

ГРИБОК НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ, ЗАБУЛЬСКИЙ ВЛАДИМИР ВАСИЛЬВИЧ, ЗОРИЙ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ, ОСИНЧУК ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ, САВЕНКО СЕРГЕЙ АРКАДЬЕВИЧ, САСИН ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01K 7/00

Метки: термометр, цифровой

Опубликовано: 23.06.1988

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1404844-cifrovojj-termometr.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой термометр</a>

Похожие патенты