Цифровой измеритель температуры

(19) О 1) А 51)5 С 01 К 7/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР В 1177687, кл. С 01 К 7/16, 1984.Авторское свидетельство СССР У 939966; кл. С 01 К 7/16, 1980, (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность и быстродействие измерения, Термопреобразователь сопротивления (ТС) 1 с помощью четырехпроводной линии связи соединен со стабиизатором тока 7, образцовым резистоом 8 и коммутатором 6. По сигналамвыхода двоичного счетчика 1.5, подаваемым на управляющие входы коммутатора 6, через усилитель 10 на вход преобразователя 12 напряжения в код последовательно подается напряжение пропорциональное дрейфу нуля измерительного тракта, напряжение с выводов образцового резистора 8 и одного провода линии связи и напряжение с выводов ТС 1, провода линии связи и образцового резистора 8. С помощью реверсивных счетчиков 17, 18, логических элементов ИЛИ 16, И 14 и блока деления 20 концы измеренных напряжений преобразуются в код, пропорциональный сопротивлению ТС 1. Блок 2 умножения и аппроксимации формирует сигнал, пропорциональный температуре С ТС 1, поступающий на блок 22 цифровой индикации. 2 ил.Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к цифровым измерителям температуры, и может быть использовано во всех отраслях промышленности и научных исследований, где необходимо точное и быстродействующее измерение температуры в процессе ее изменения.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения.На Фиг.1 приведена блок-схема цифрового измерителя температуры, на фиг2 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия измерителя,Цифровой измеритель температурысодержит термопреобразователь сопротивления (ТС) 1, четырехпроводную линию связи с проводами 2,3,4 и 5,коммутатор 6, стабилизатор тока 7, 1образцовый резистор 8, подключенныи проводом 9 к общей шине измерителя, усилитель 10, генератор 11 импульсов, преобразователь 12 напряжения: в код, трехвходовый логический элемент И 13, двухвходовый логический элемент И 14, счетчик 15, например двоичный, логический элемент ИЛИ 16, реверсивные счетчики 17, 18, инвертор 19 блок 20 деления, блок 21 умножения и аппроксимации и блок 22 индикации.Цифровой измеритель температуры, весь процесс измерения которого осуществляется за четыре такта, работает следующим образом.В первом такте на установочный вход счетчика 15 от внешнего устройства запуска (не показано) поступает команда "Пуск", что приводит к обнулению трех его выходов (Фиг,2,б,в, г,д), При этом на управляющих входах коммутатора 6, связанного с первыми двумя выходами счетчика 15, Формируется кодОО", на входах логического элемента И 13, соединенных с выходом инвертора 19 и выходом "Конец преобразования" преобразователя 12, Фарп 1 мируются сигналы лагическои 1 , тем самым подготавливая. логический элемент И 13 к прохождению импульса от генератора 11 для запуска преобразователя 12 (фиг,2,а,е), а счетчики 17, 18 переводятся в режим вычитания импульсов.В результате этих операций к входу усилителя 10 с помощью коммутато- Р а 6 подключается провод 9, т,е. измерительный тракт измерителя оказывается замкнутым на себя. На выходеусилителя 10 Формируется аналоговыйсигнал, который преобразователь 12преобразует (Фиг.2,ж) в лоследова 5тельный импульсный код И,=а пропорциональный дрейфу нуля измерительного тракта цифрового измерителя температуры, где а - постоянный коэффициент градуировачной характеристикиизмерительного тракта, изменение которого обуславливает аддитивную погрешность измерителя температуры,Этот кад через логический элементИЛИ 16, на другой вход которого подается сигнал логического пО" с выхода счетчика 15, заносится в счетчик18. Поскольку счетчик 18 работаетв первом такте в режиме вычитанияимпульсов, в нем записывается кодИ.Второй такт начинается с поступления от преобразователя 12 на входсчетчика 15 положительного импульсаот сигнала "Конец преобразования"первого такта, который счетчик 15считает. При этом на управляющихвходах коммутатора 6 формируетсякод "10", на двух входах логического элемента И 13 сформированы логические "1", ат первого выхода счетчика 15 на управляющие входы счетчиков 17,18 теперь поступает логическая "1", подготавливая их к работев режиме сложения импульсов, сигнал,логического "0", поступающий как и впервом такте на вторые входы логических элементов И 14 и ИЛИ 16, закрывает первый и подготавливает второйэлемент к проходу импульсов через него от преобразователя 12 к реверсивному счетчику 18,В результате этих операций к входу усилителя 10 с помощью коммутатора 6 и провода 2 подключается образцовый резистор 8. На выходе усилителя10 Формируется аналоговый сигнал,пропорциональный сопротивлению образцовога резистора 8. Цифровой эквивалент измеренного сигнала И =а,++а, К,г, где К- сопротивление образцового резистора 8, а- постоянныйкоэффициент градуировачной характеристики измерительного тракта, заносится в счетчик 18.55Поскольку счетчик 18 работает во втором такте н режиме сгтожеыия импульсов, в лем после двух тактов окаРезультат измерения Кь не зависитот значений сопротивлений проводовлинии связи термопреобразователя,проходных сопротивлений ключей коммутатора, коэффициентов а, и а 55обуславливающих аддитивную и мультипликативную погрешности цифрового измерителя температуры. После вычисления сопротивления термопреобразователя его температура определяется в зывается записанным код разности 11 а 11Третий такт начинается с поступления от преобразователя 12 на вход счетчика 15 положительного импульса от сигнала "Конец преобразования" второго такта, который счетчик 15 . считает. При этом на управляющих входах коммутатора 6 формируется кодп10 01 , на двух входах логического элемента И 13 сформированы логические1 , от первого выхода счетчика 1 5 на управляющие входы счетчиков 1 7 и 1 8 , как и в первом такте , поступает сигнал логического " 0" , под готавлив ающий их к работе в режиме вычитания импульсов , сигнал логической " 1 ", поступающий на вторые входы логических элементов И 1 4 и ИЛИ 1 6, закрывает 20 второй и подготавливает первый элемент к проходу импульсов через него о т преобразователя 1 2 к счетчику 1 7 .В результате э тих операций к входу усилителя 1 0 с помощью коммутатора 6 25 и провода 3 подключается цепь, с ос тоящая и з последовательно включенных образцового резистора 8 и соединительного провода 2, и в счетчик 1 7 заносится результат измерения : 1з =а +а(К +К ), где К- сопротивление провода 2.Поскольку счетчик 17 работает в третьем такте в режиме вычитания импульсов, в нем записывается код - Из,Четвертыи такт начинается с поч35 ступления от преобразователя 12 на вход счетчика 15 положительного импульса от сигнала "Конец преобразования третьего такта, который счет 40 ник 15 просчитывает. При этом на управляющих входах коммутатора 6 формируется код "11", на двух входах логического элемента И 13 сформированы логические "1", от первого выхода счетчика 15 на управляющие входы счетчиков 17 и 18, как и во втором такте, поступает логическая "1", подготавливающая их к работе в режиме сложения импульсов, сигнал логической "1", поступающий на вторые входы логических элементов И 14 и ИЛИ 16, как и в третьем такте, закрывает второй и подготавливает первый элемент к прохождению импульсов через него от преобразователя 12 к счетчику 17.В результате этих операций к входу усилителя 10 с помощью коммутатора б и провода 4 подключается цепь,состоящая из последовательно включенных образцового резистора 8, соединительного провода 2 и термопреобразователя 1 и Ь счетчик 17 заноситсярезультат измерения: где К - сопротивление термопреобразователя 1Поскольку счетчик 17 работает в четвертом такте в режиме сложения импульсов, в нем после третьего и четвертого тактов оказывается записанным код разности М -МС приходом положительного импульса сигнала "Конец преобразования" четвертого такт на вход счетчика 15, на его третьем выходе Формируется логическая "1", а на третьем входе логического элемента И 13 - логический "0", закрывающий его и препятствующий, тем самым, прохождение импульсов от генератора 11 для запуска преобразователя 12. Кроме того, появление логической "1" на третьем выходе счетчика 15 вызывает запуск блока 20 деления, на выходе которого формируется частное от деления кода И ь-И записанного в счетчике 17, на код И -И , записанный в счетчике 1.8, Полученное частное умножается затем на величину сопротивления К образцового резистора в локе 21 умножения и аппроксимации. Запуск блока 21 осуществляется сигналом "Конец преобразования", поступающим на него от блока 20 или по специальной цепи управления (не показана), или по совмещенной информационно-управляющей цели.Полученный результат будет равен сопротивлению термопреобразователя сопротивления 1:блоке 21 умножения и аппроксимации в соответствии с полиномом, аппроксимирующим градуировочную характеристику термопреобразователя.Результат измерения температуры поступает в блок 22 индикации и созраняется на табло до окончания нового цикла измерения, который повторяется при поступлении на установочный вход счетчика 15 новой команды "Пуск". Формула изобретенияЦифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь со 5 противления, первый токовый вывод которого соединен через первый провод четырехпроводной линии связи с первым выходом Стабилизатора тока а второй тквый вывод еРе Рй пРод ли О нии связи соединен с первым выводом образцового резистора, второй вывод которого подключен к общей шине,- соединенной с вторым выходом стабилизатора тока, коммутатор, первый и вто рой входы которого через второй и третий провода линии связи соединены с потенциальными выводами термопреобразователя сопротивления, третий и четвертый входы связаны с выводами образцового резистора, а выход подключен к первому входу усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной, генератор импульсов, блок индикации счетчик и двухвходовый35 логический элемент И, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены два реверсивных счетчика, ин. вертор, логический элемент ИЛИ, трехвходовый логический элемент И, блок деления, блок умножения и аппроксимации и преобразователь напряжения в код, вход которого соединен с выходом усилителя, выход - с первыми входами логического элемента ИЛИ и двухвходового логического элемента И, а управляющий вход подключен к выходу трехвходового логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход подключен к выходу "Конец преобразования" преобразователя напряжения в код, соединенному с входом счетчика, а третий вход соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с управляющим входом блока ,деления и третьим выходом счетчика,ф г первый выход которого соединен с управляющими вхОдами реверсивных счетчиков и первым управляющим входом коммутатора, а второй выход - с вторым управляющим входом коммутатора и вторыми входами двухвходового логического элемента И и логического элемента ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с информационными входами реверсивных счетчиков, при этом входы блока деления соединены с выходами реверсивных счетчиков, а выход - с входом блока умножения и аппроксимации, выход которого подключен к входу блока индикации.,Бандура дакт ЗаВНИИПИ Тираж 502о комитета по изобретени Москва, Ж"35, Раушская Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина 101 Государственн 1130Составите Техред М,Д В,Куликовык Подписноеи оТкрытиям при ГКНТ СССб., д, 4/5