Цифровой измеритель температуры

-ЬО 4,Д ; г,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Й инст ук Б.Здеб,учанин,(54) ЦИФРОВ (57) Изобре температурн ет уменьшит одновременн четвертом т И ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ение предназначено дл х измерений и позволяэнергопотребление пр м упрощении, В первом те неинвентирующии вход ервого оподключен ционного усилителя 4 сточнику 2 напряжения егратор преобразоватев интервал времени смещения, и ля напряжен Изобрма преобразователя н тервал времени; на ф ка управления; на ф и ение относится жения всхема време аботу аст ин- блорных измеренииизмерителям тбразователями менно к ные уст пературы с опротивления, щитовых цифного приаграммы, иллюстрирую т цие р пре роиства. Устройств ыть применено борах промьшл ержи ия ( т источник ИОН) исто 11 НС), элек пРрвый оп) 4, неста питания,вьгй резист те пальнь й О и токовых пр чник 2троно ного напряжен яжения смещен коммутатор (К ный усилитель менен я являет ения при нап ия) 3 е из умень- дноврешени ераер пот ени,1ска зированный итранзистор 6,первые токовый сто перв изо раженаема цифры; на фора; на труктурового ииг2фиг,3 Н элекбразцо 8 лпо й е рител атумат вый торые тенпиальнь л ел ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(7) Львовский политехническтут им, Ленинского комсомолачевский приборостроительный(ПВН) 17 заряжается в течение интервала времени Т выходным напряжениемусилителя-сумматора 16, на входы которого поступает напряжение с выводовтермопреобразователя сопротивления(ТС) 12 и образцового резистора 7,Во втором и пятом тактах вход усилителя 3 подключается к источнику опорного напряжения 1, интегратор ПНВ разряжается суммой опорного напряженияи напряжения смещения от источникаопорного напряжения (ИОН) 1 и источника напряжения смещения (ИНС) 2, Результат измерения формируется с помощью реверсивного счетчика 22, селекторов 20, 21, функционального преобразователя 23, генератора опорной частоты .19 и блока управления 18, Транзисторы 6, 14, нестабилизированйыйисточник питания 5 обеспечивают необходимый режим работы ТС 12, 1 з.ц,ф-лы, 5 ил11 провода, термопреобразователь 2 сопротивления (ТС), второй операционный усилитель 13, второй транзистор 14, переключатель 15, усилитель-сумматор 16, преобразователь 17 напряжения в интервал времени (ПНВ), блок 18 управления (БУ), генератор 19 опорной частоты (ГОЧ), первый 20 и второй 21 селекторы, реверсивный счетчик 10 (РСЧ) 22, Функциональный преобразователь (ФП),23, отсчетное устройство 24, источник питания операционных усилителей (на Фиг,1 не показан). Усилитель-сумматор 16 содержит два опе рационных усилителя 25 и 26, три прецизионных резистора 27-29 и переменный резистор 30. Преобразователь 17 (31) напряжения в интервал времени содержит коммутатор 32, три операционных усилителя 33-35, резистор 36, конденсатор 37. Блок управления содержит делитель 38 частоты, кольцевой счетчик 39, три элемента 2 И 40-42, сумматор 43 по модулю два, шесть КБ 25 триггеров 44-49 Р-триггер 50, формирователь 51 короткого импульса, элемент ИЛИ 52, три элемента 2 ИЛИ 53- 55 и четыре импульсных трансформатора 56-59, 30В исходном состоянии подвижный контакт электронного коммутатора 3 находится в нижнем по фиг,1 положении, ПНВ 17 находится в режиме обнуления конденсатора 37 интегратора (вход пов 35 торителя 33 подключен к выходу нуль- органа 35), РСЧ 22, фП 23 и отсчетное устройство 24 обнулены.Измерение производится в шесть тактов. В первом и четвертом тактах производится заряд интегратора ПНВ 17выходным напряжением усилителя-сумматора 16 на протяжении фиксированного времени Т, В момент окончания первого и четвертого такта производится 45переключение коммутатора 3. Во второми пятом тактах производится разряд конденсатора интегратора суммой опорногонапряжения ЕЕ,) и напряжения смещенияЕЕ до момента срабатывания нуль-органа 35, После чего ПНВ 17 переводится в режим обнуления конденсатора 37интегратора,На время второго такта выход ГОЧ19 через первый селектор подключает-. 55ся к суммирующему входу РСЧ 22 что9приводит к записи в нем кода И равного результату первого двухтактного ин Н, = Р )И,-ЕЕ,) (1) где Р - функция преобразования фП 23,М - число импульсов, прошедшеес ГОЧ 19 за время пятого такта.Длительность второго и пятого тактов равна ЕЕ-Пчс. +1 дцп(2)ЕЕ, +1 цп где 1- эквивалентное напряжениесмещения АПП;ЕЕ, - напряжение смещения;ЕЕ - выходное напряжение навыходе усилителя-сумматора 16;П, - напряжение ИОН 1,Выходное напряжение усилителя- сумматора 16 при четырехпроводном подключении ТС 12(ЕЕ 1 1 К /+К )1 Рк,к,ТС 12;К з - сопротивление ТС 12;К - сопротивление образцовогорезистора 7;К,к,к - сопротивления прецизионныхрезисторов, соответственно27-29;1 - напряжение смещения усилителя-сумматора 16;ЕЕ - входное напряжение первогоОУ 4",1) - напряжение смещения ОУ 4,При трехпроводном подключенииТС 12 рабочий ток з) Кз КзЕ) =1 (К+г ) - -Т гР 0 1 К Р1 и) К юеим Кю р юК К усю н э(4) тегрирующего преобразования выходного напряжения усилителя-сумматора в код./С начала пятого такта и до момента обнуления РСЧ 22 выход ГОЧ 9 подключается через второй селектор 20 к вычитающему входу РСЧ 22. В промежуток между окончанием пятого такта и обнулением РСЧ 22 импульсы с ГОЧ через второй селектор 21 и фП 23 поступают на отсчетное устройство 24Таким образом формируется результат измере- ния) где Ко - значение сопротивления ТС 12при ОС,то разность результатов двух преоб- разований КрК 2 К К-К ок 1 дцп(1 - - -)н По где Г - частота генератора 19,Функциональный преобразователь23 моделирует зависимость где г г - сопротивление соответст- -венно первого и второготоковых проводов,Если выбрать 95906которая фиксируется П-триггером 50,Когда К, - К, (О, тогда(С ., те.в пятом такте ГСЧ 24,обнулится раньшесрабатывания нуль-органа 35 и в П-триг 5гер 50 запишется состояние КБ-триггера 45, фиксирующего интервалы Т и С,равное в этот момент Лог,".1", ЕслиКв-КО)., то 1С, и в П-триггер 50 запишется Лог,"0",Таким образом, 1 на выходе П-триггера 50 соответствует знаку "-", аО - знаку "+",В случае применения нестабилизиро 5 ванного источника 5 опорного напряжения, для исключения влияния пульсирующего тока 1 на напряжение питания аналоговой части, необходимоколлектор второго транзистора 14 под 20 ключить к источнику питания до стабилизатора напряжения.В отсчетное устройство 24 поступает с выхода ФП 23 код М=Р(И ),пропорциональный температуре.Результат измерения не зависитот значения напряжения смещения усилителя-сумматора, которое может быть,вызвано напряжением смещения используемых в нем ОУ, их входными токамии термо-ЭДС на переходных контактах 30линий связи, Напряжение смещения оказывает воздействие только на мультипликативную составляющую погрешности,Причем при П 10 В нестабильность 1не приведет к погрешности более 0,017 З 5ИНС 2 выполняет две функции: смещает характеристику преобразованияПНВ 17, что позволяет использоватьоднополярный источник опорного напряжения, и обеспечивает работу транзисторов 6 и 14 в активном режиме примодуляции рабочего тока,БУ 18, кроме начальной установкиприбора, производит управление коммутатором 3, коммутатором ПНВ 17, фиксирует момент срабатывания нуль-органа 55 ПНВ 7, управляет селекторами20 и 21, фиксирует момент обнуления .РСЧ 22 и знак измеряемой температуры,формирует сигнал записи результата иэ мерения в регистр памяти отсчетногоустройства 24, Индикация знака осуществляется путем передачи информации ознаке из БУ 18 в отсчетное устройство24 и отображения ее на соответствующем элементе индикации, Знак измеряемой температуры определяется значением,К -К по очередности срабатывания нуль.6 ооргана 35 ПНВ 17 и обнуления РСЧ 22,Формула изобретения 1, Цифровой измеритель температуры, содержащий источник напряжения смещения, источник опорного напряжения, первый вывод которого подключен к первому входу электронного коммутатора, выход которого подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к третьему входу усилителя-сумматора и через образцовый резистор соединен с общей шиной измерителя, термопреобразователь сопротивления, первые токовый и потенциальный провода которого подключены через первую группу контактов переключателя к первому входу усилителя-сумматора, второй вход которого соединен с подвижным контактом второй группы контактов переключателя, неподвижные контакты которого соединены соответственно с общей шиной измерителя и вторым токовым проводом термопреобразователя сопротивления, второй потенциальный провод которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине измерителя, источник питания операционных усилителей преобразователь напряжения в интервал времени, вход которого соединен с выходом усилителя-сумматора, а выход подключен к первому входу блока управ ления, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частотыи первыми входами первого и второго Селекторов, реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами второго селектора, а выход подключен к третьему вхо 5 ду блока управления, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами электрон- його коммутатора, преобразователя напряжения Ъ интервал времени, вторымивходами первого и второго селекторов и третьим входом первого селектора, функциональный преобразователь Вход которого соединен с выходом второго селектора, выход подключен к цифровому отсчетному устройству, а управляющие входы соединены с управляющими входами цифрового отсчетного устройства и подключены к шестому и седь. мому выходам блока управления, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения энергопотребления при одновременном упрощении, в него 25 введены два транзистора и нестабилизированный источник питания, первый вывод которого соединен с первым токовым проводом термопреобразователя сопротивления, а второй вывод подключен к Зо коллектору первого транзистора, база и эмиттер которого соединены соответственно с выходом и инвертирующим входом первого операционного усилителя, база второго транзистора подключена к выходу второго операционного усилителя, коллектор - к источнику питания операционных усилителей, эмиттер - к второму токовому проводу термапреобразователя сопротивления, а второй вывод источника опорного напряжения подключен к второму входу электронного коммутатора, соединенному с третьим входом преобразователя напряжения в интервал времени и с пер-, вым выводом источника напряжения смещения, второй вывод которого соединен с общей шиной.12. Измеритель температуры по и. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что преобразователь напряжения в интервалвремени содержит повторитель напряжения, два операционных усилителя,конденсатор, резистор и коммутатор,выход которого через повторительнапряжения и резистор подключен кинвертирующему входу первого операционного усилителя, соединенномучерез конденсатор с его выходом, подключенным к инвертирующему входу второго операционного усилителя, выходкоторого является выходом преобразователя напряжения в интервал времени,при этом первый вход коммутатора соединен с выходом второго операционногоусилителя, инвертирующий вход которого соединен с неинвертирующим входомпервого операционного усилителя и третьим входом преобразователя напряжения в интервал времени, второй, третий и управляющий входы которого соединены соответственно с вторым, третьим и управляющим входами коммутатора,1569590 17 Гт 5 г 4 г 5 г бт 1 т Гг 5 т 4 т 5 т бг Иьц Вы Составитель В.КуликовРедактор 31.Гратилло Техред М,Дидык ректор С,Ч Заказ 143 ВНИИПИ Го. Тираж 516арственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Рауш Подписи дательский комбинат "Патент", г, Уж ул. Гагарина зводственн ЯБ 2 Р Л СЦ О ениям и открьпиям при ГКНТ СССРкая наб., д. 4/5