Цифровой измеритель температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН К 7/16 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л 47И.Е. Ляшовский,оманюк, Ю,В. Сасин детельство ССС К 7/16, 1980, тельство СССР 1 К 7/16, 1983 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВ 3881841/24-109.04.8523.12.86. БН.И, Грибок,Макух, С.Г.Стадник536.53(088.8Авторское св534, кл. С 0торское свид0495, кл, С(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение может быть использовано при температурных измененияхи позволяет повысить точность измере 801278622 ния температуры путем снижения динамической погрешности. На точностьизмерения будет влиять неравенствокоэффициентов передачи дифференциальных усилителей 2 и 15, неравенство сопротивлений 3 и 20 и дрейф нуляповторителя напряжения 8. Наличиеединичного сигнала на выходе нуль-органа 10 и триггера 23 приводит к появлению единичного сигнала на выходесхемы ИЛИ 35, что свидетельствует оположительной полярности измеряемойтемпературы. Нулевой сигнал на выходе схемы ИЛИ 35 свидетельствует оботрицательной полярности измеряемойтемпературы. 2 ил.Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано при построении универсальных цифровых термометров, в т.ч, переносных, в комплекте с термопреобразователями сопротивления.Целью изобретения явлется повышение точности измерения температурыпутем снижения динамической погрешности, ЮНа фиг, 1 представлена Функциональная схема цифрового измерителя;на фиг. 2 - временные диаграммы основных узлов,Цифровой измеритель температуры 15содержит источник 1 тока, первыйдифференциальный усилитель 2, первый образцовый резистор 3, переключатель 4 полярности, источник 5 напряжения смещения, сумматор 6, первый 20переключатель 7, повторитель 8 напряжения, интегратор 9, нуль-орган 10,блок 11 управления, первый селектор12, счетчик 13, термопреобразователь14 сопротивления, второй дифференциальный усилитель 15, второй переключатель 16, генератор 17 счетныхимпульсов, схему 18 перезаписи, второй образцовый резистор 19, третийобразцовый резистор 20, второй селектор 21, вычитающий счетчик 22,первыйтриггер 23, второй триггер 24, блок25 индикации полярности, цифровуюсхему 26 линеаризации, отсчетноеустройство 27, третий триггер 28,четвертую схему И 29, первый 30 и второй31 формирователи импульсов, Блок 25индикации полярности включает в себяпервую схему И 32, четвертый триггер33, вторую схему И 34, схему ИЛИ 35 40и третью схему И 36. Цифровой измеритель температурыработает следующим образом., 45В исходном состоянии счетчик 13, вычитающий счетчик 22, триггеры 23, 24, 28 и 33 сброшены в состояние нуля, При этом переключатель 16 находится в нижнем верхнем положении, а переключатель 4 полярности находится в положении, при котором через измерительный термопреобразователь сопротивления протекает ток -1 источника 1 тока, На резисторах 3, 14, 19 и 20 имеем падения напряжений(2)где П (С), 1), (с) - напряжения помехина резисторах 19и 14 соответственно;напряжения дрейфа"др "др нуля на выходахусилителей 2 и15 соответственно.На выходе сумматора получаем на- пряжение см Цт Ц 1 Цд= -К 1.(В,-В,)+0(с)+ядр,-, (3) где Цдр = Ор,+ Цдр,+ Пдр+ Нн,напряжение счетчика 5.На время Т = г., - Сз, котороекратно периоду сетевой помехи (фиг,2 а,о) блок 11 управления переводит переключатель 7 в верхнее положение,При этом на вход интегратора 9 через повторитель 8 напряжение подаетсянапряжение Е. Б момент времени С,блок управления переводит переключатель 7 в нижнее положение и на входинтегратора поступает напряжение(-1 В,), снимаемое с резистора 3. Дляданного процесса двухтактного интегрирования справедливо соотношениет1К 1 о(Вт В )+0+Цд + 1)дС+о(4) ггдето - постоянная времени интегратора 9;порог срабатывания нуль-органа 10;дрейф нуля повторителя 8 напряжения.По сигналам с блока управления и нуль-органа селектор 12 открывается на время (С-С ), при этом с выхода генератора 17 счетных импульсов на счетчик 13 поступает И, импульсов где ВО,ВФ, В,и Во:, - сопротивленияорезисторов 3, 14, 19 и 20 соответственно,Дифференциальные усилители 2 и 15 имеют коэффициент усиления К. Поэтому на выходе усилителей 2 и 15 получаем напряжения соответственно(12) т о 40 45 тор, первый дифференциальный усилитель, источник напряжения смещения, сумматор, повторитель напряжения, генератор счетных импульсов, выход которого соединен с первыми входами 50 первого и второго селекторов, вычитающий счетчик, нуль-орган, вход которого соединен с выходом интеграто а а выхо по ключен к вхо блоР р . д дука управления, первый выход которого 2 К ГоТ 11 где А = -= сопят. о 1К моменту г в счетчике 13 зафиксируется код числа Б а в отсчетном устройстве 27 - код с числа, которое пропорционально значению измеряемой температуры, причем результат изм .рения не зависит от значений напряжений У 1(С), Б П(1), помехи и дрейфов Ар ПАр ЦАрОсмтока 1 о протекающего во входной цепи; А это позволяет обеспечить их высокую помехоустойчивость даже при измерениях с импульсным характером помехи. Для нормальной работы устройства выбирают исмК 1 о(К,-Ко)+и И)+ядр,+идрг (13)Это позволяет использовать однополярный аналого-цифровой преобразователь. 0 знаке измеряемой температурыв градусах Цельсия судят по выходному сигналу блока 25 индикации полярности, состоящему из схем И 32, 34 и36, схемы ИЛИ 35 и триггера ЗЗ,Еслииспользуется термопреобразовательсопротивления с положительным темпеоратурным коэффициентом К = Кт = 0 С,то при Ту СО, К.) К, 1 (К -К. )О,поэтому получаем И,В, и на выходесхемы ИЛИ 35 будет единичный сигнал .Влияние на результат измерения изменения частоты генератора 17 счетныхимпульсов можно исключить, если зада вать длительность первого такта ин-.тегрирования аналого-цифрового преобразователя частотой,Из выражений (11) и (12) видно, что на точность измерения влияет неравенство коэффициентов передачи дифдифференциальных усилителей 2 и 15, неравенство сопротивлений 3 и 20 и дрейф нуля повторителя 8 напряжения, При этом отпадает необходимость в размещении поляризованного реле непосредственно на объекте измеренияВ момент , триггер 28 возвращается в нулевое состояние (фиг.2 ж). В момент й а по импульсу с выхода формирователя 30 (фиг. 2 к) число И, переписывается в вычитающий счетчик 22, а в момент Т о (фиг. 2 А) импульс с выхода формирователя 31 возвращает в нулевое состояние триггеры 23 и 33 и счетчик 13, В момент (- ю ) на вход вычитающего счетчика поступает 5 10 15 20 25 30 35 число импульсов Б, = Ь, . Поскольку И,М , то к моменту ,о триггер 23 находится в нулевом состоянии, а в счетчике 13 зафиксируется код числа Х а в вычитающем счетчике 22 - код числа И -И, . Наличие в нулевом состоянии триггера 23 единичного сигнала на выходе нуль-органа 10 (фиг.2) приводит к поступлению на вход вычитающего счетчика (И, -Б,) импульсов до момента н перехода в единичное состояние триггера 23. Эти импульсы поступают на вход цифровой схемы 26 линеаризации. Наличие единичного сигнала на выходе нуль-органа 10 и триггера 23 приводит к появлению единичного сигнала на выходе схемы ИЛИ 35, что свидетельствует о положительной полярности измеряемой температуры, В момент Ся результат измерения выдается на отсчетное устройство 27.Если Т ( О, то К с К , тогда И, с М. При этом в нулевом состоянии находится триггер 23 и в единичном состоянии триггер 28. Триггер 33. перебрасывается единичным сигналом с выхода нуль-органа 10 в единичное состояние. Схема И 32 закрыта нулевым сигналом с выхода. триггера 23, а схема И 36 закрыта нулевым сигналом с выхода триггера 24. Поэтому на выходе схемы ИЛИ 35 получаем нулевой сигнал, что свидетельствует об отрицательной полярности измеряемой температуры,Формула изобретенияЦифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь сопротивления, первый вывод которого через первый образцовый резистор соединен с общей шиной измерителя,источник тока, второй образцовый резиссоединен с управляющим входом первогопереключателя, а второй выход соединен с вторыми входами первогои второго селеКторов, отсчетное уст 1278 б 22райство, информационный вход которогосоединен с информационным выходомцифровой схемы линеаризации, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цецелью повышения точности измерениятемпературы путем снижения динамической погрешности, в него дополнительно введены третий образцовый резистор, второй переключатель, второйдифференциальный усилитель, счетчик, 10схема перезаписи, четыре триггера,четыре схемы И, схема ИЛИ, два формирователя импульсов и переключательполярности, входы которого соединеныс выходами источника тока, первый выход подключен к первому выводу второго образцового резистора и первому входу первого дифференциальногоусилителя, второй вход которого соединен с вторым выводом второго образцоваго резистора, первым входом второго переключателя и через третийобразцовый резистор подключен к общейшине измерителя, а второй выход переключателя полярности соединен с вторым выводом термопреобразователя сопротивления и первым входом второгодифференциального усилителя, второйвход которого соединен с первым выводом термопреобразователя сопротивленияи вторым входом второго переключателя, а выход подключен к первомувходу сумматора, второй и третий входыкоторого соответственно соединены свыходом источника напряжения смещения З 5и выходом первого дифференциальногоусилителя, а выход подключен к первому входу первого переключателя, выход которого через повторитель напряжения соединен с входом интегратора, 40а второй вход соединен с выходом второго переключателя, управляющий входкоторого соединен с управляющим входом переключателя полярности, приэтом выход первого селектора подключен к входу счетчика, информационныевыходы которого соединены с входамисхемы перезаписи, информационные выходы которой соединены с входами заПиси числа вычитающего счетчика, счетный вход которого подключен к первомувыходу второго селектора, а выход нуля соединен с входом установки в единичное состояние первого триггера,еди.ничный выход которого подключен к тре.тьему входу второго селектора, четвертый вход которого соединен с нулевым выходом первого триггера и с первым входом первой схемы И, второйвход которой соединен с пятым входомвторого селектора, с выходом нульоргана, с входом установки в единичное состояние второго триггера и ссчетным входам третьего триггера,единичный выход которого соединен с управляющим вхоДом второго переключателя и с первым входом второй схемы И,второй вход которой подключен к нулевому выходу четвертого триггера, входустановки в единичное состояние которого подключен к выходу первой схемы И, а единичный выход соединен спервым входом третьей схемы И, второй вход которой подключен к нулевому выходу третьего триггера, а выход подключен к первому входу схемыИЛИ, второй вход которой соединен свыходом второй схемы И, а выход подключен к входам управления полярности отсчетного устройства и цифровойсхемы линеаризации, счетный вход которой подключен к второму выходувторого селектора, шестой вход которого подключен к единичному выходувторого триггера и к первому входучетвертой схемы И, второй вход которой соединен с вторым выходом блока управления, а выход подключен квходу первого формирователя, выходкоторого соединен с входом управления схемы перезаписи и входом второго формирователя, выход которогоподключен к входу отсчетного устройства и входам установки в нулевоесостояние счетчика, первого и четвертого триггеров..г Составитель В, Техред Л.Олейни ликов едактор Г. Волков орректор М.Самборска Заказ 6822/ 6 Тираж 778 ПодписнВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприяти жгород, ул, Проектная, 4