Устройство для измерения температуры

союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7/16 51)5 6 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР М 1075086, кл. С 01 К 7/00, 1982.Авторское свидетельство СССР М 1037086, кл. 6 01 К 7/22, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения. Значение выходного кода, пропорционального температуре выбранного термопреобраэователя сопротивления Тс из блока 1 термопреобразователей, полИзобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры с коррекцией нелинейности термопреобразователей.Целью изобретения является повышение точности измерения температуры путем уменьшения погрешности измерения, вызванной разбросом характеристик термопреобразователей сопротивления.На фиг,1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока управления; на фиг,3 - схема блока коммутации; на фиг,4 - статические характеристики термопреобразовэтелей ИспЩ и их нормированная статическая характеристика йнсрЩ; на фиг,5 - пример формирования линеариэованной метрической характеристики термопреобразователя МЛ 1(Й) по экспериментально найденным метрической характеристике Я 2 167223 учают путем подсчета числа квантующих импульсов блоком 16 формирования результата измерения в течение временного интервала, формируемого преобразователем 7 напряжения в интервал времени, Блок формирования результата измерения включает в себя триггер 17 измерения, триггер 18 знака, логический блок 19 и реверсивный счетчик 20. Для исключения начального сопротивления ТС формирование выходного кода начинают с момента совпадения суммы квантующих импульсов с заданным начальным кодом, записанным в счетчик 15 из блока 12 памяти. Линеаризацию характеристики ТС осуществляют путем вычитания или добавления корректирующих импульсов иэ блока 5 памяти. 6 ил. йн 0 р(В), корректирующей функции йк(й) и известному значению кода начала диапазона измерения М 1; на фиг.6 - временные диаграммы, поясняющие сущность работы устройства; нэ фиг.7 - процесс формирования корректирующих импульсов, следующих по двум различным каналам.Устройство для измерения температуры содержит блок 1 термопреобразователей сопротивления (БТС), блок 2 коммутации, блок 3 управления, генератор опорной частоты (ГОЧ) 4, первый блок 5 памяти, много- предельный стабилизатор 6 тока, преобразователь 7 напряжения в интервал времени, включающий в себя масштабный усилитель 8 напряжения, генератор 9 пилообразного напряжения и схему 10 сравнения, ключ 11, второй блок 12 памяти, мультиплексор 13, схему 14 сравнения ко 1672238дов, адресный счетчик 15, блок 16 формирования результата измерения, включающий всебя триггер 17 измерения, триггер 18 знака, логический блок 19 и реверсивный счетчик 20. 5Блок 1 термопреобразователей сопротивления представляет собой набор термопреобразователей сопротивления (ТС),установленных на объекте измерения, например, платиновых, ТС подключают к блоку 2 коммутации по четырехпроводнойсхеме.Блок 3 управления (фиг.2) предназначендля формирования сигнала запуска и последовательности импульсов для считывания 15программы формирования корректирующих импульсов, хранящейся в первом блоке5 памяти. Он содержит триггеры 21 - 23,схемы 24 и 25 совпадения и инвертор 26.Генератор 4 опорной частоты служит для 20генерации непрерывной последовательности импульсов стабильной частоты. Припомощи импульсов опорной частоты преобразователь напряжение-код формируетквантующие импульсы, а блок управления - 25последовательность импульсов считываниядля опроса первого блока 5 памяти, формирующего корректирующие импульсы.Второй блок 12 памяти служит для хранения кодов значений начала диапазона измерен ия, значений метрическиххарактеристик ТС, соответствующих заданному началу диапазона измерения, кодавыбора режима многопредельного стабилизатора тока и кода выбора корректирующей 35функции для данного типа ТС.Многопредельный стабилизатор 6 токапредназначен для обеспечения питаниемТС заданным током.Блок 2 коммутации может быть выпплнен по схеме, приведенной на фиг,3, Онсодержит коммутационные ключи 27, генератор 28 опорной частоты, схему 29 совпадений, счетчик 30 и дешифратор 31,Логический блок 19 должен обеспечивать подачу квантующих и корректирующихимпульсов на суммирующий и вычитающийвходы реверсивного счетчика 20 в соответствующие моменты времени, Он может бытьреализован на логических элементах. 50Принципработы устройства заключается в следующем.ТС одного типа могут отличаться друг отдруга разбросом своих характеристик. Кривую статической характеристики ТС Йс 1 Щ 55можно представить в виде (фиг.4):Йсв 1 Щ Йн 1 + ЙнорЩгде йн - начальное значение характеристики;ЙнорЩ - кривизна характеристики,Метрическая характеристика )-го ТС будет иметь вид (фиг.5):ЩВ) = Й 1+ кнор) (2)где Й 1 - значение начала диапазона измерения;Инар(й) - нормированная метрическая характеристика ТС,Значение выходного кода, пропорционального сопротивлению ТС, а соответственно и температуре. получают путем подсчета числа квантующих импульсов, фомируемых при заполнении импульсами опорной частоты временного интервала, пропорционального сопротивлению ТС. Временной интервал формируют путем сравнения линейно изменяющегося напряжения развертки Ор(1) с напряжением Ох. пропорциональным сопротивлению ТС (фиг.6). С целью исключения начального значения сопротивления формирование выходного кода начинают с момента совпадения суммы квантующих импульсов, формируемых с начала напряжения развертки, с заданным начальным кодом Мн, определяемым параметрами ТС, Линеаризацию характеристики ТС осуществляют на этом же временном интервале заполнением его корректирующими импуЛьсами, поступающими иэ запоминающего блока памяти. В зависимости от вида функции ТС корректирующие импульсы прибавляют к текущему коду или вычитают иэ него.Устройство для измерения температуры работает следующим образом.Блок 2 коммутации по приходу импульса пуска подключает токовые выводы выбранного ТС к выходу многопредельного стабилизатора 6 тока, а потенциальные выводы ТС - к преобразователю 7 напряжения в интервал времени, выдает номер подключенного ТС блоку памяти 12 и вырабатывает сигнал запуска, при появлении которого блок 3 управления формирует сигнал начала цикла. Этот сигнал устанавливает триггеры 17 и 18, реверсивный счетчик 20 и адресный счетчик 15 в нулевое состояние и считывает служебную информацию иэ блока 12 памяти, Считанная информация, которая будет храниться в выходном регистре блока 12 памяти, устанавливает требуемую для данного ТС величину тока стабилизатора 6 тока и требуемую программу корректирующей функции. Кроме того, код, соответствующий началу диапазона измерения для данного ТС, будет переписан из выходного регистра блока 12 памяти в реверсивный счетчик 20, а также подан на первые входы схемы 14 сравнения.Напряжение с потенциальных выводов выбранного ТС через масштабный усили 1 б 7223810 Так как ТС имеют разные статические характеристики преобразования М;,(Т), то каждая группа ТС имеет индивидуальную корректирующую функцию. Геометрически корректирующая функция йк(й)(фиг.5) определяет отклонение нормированной метрической характеристики ТС от линейной й;(й). Поэтому каждому выходному текущему коду Й 2 соответствует определенный корректирующий код Йэ, формирование которого осуществляется с помощью соответствующей программы, записанной в блоке 5 памяти по двум разрядам. Первый разряд является носителем суммирующих корректирующих импульсов, второй - вычитающих. Корректирующим импульсом является единичная информация, считанная из блока памяти по установленному адресу, В блоке 5 памяти записывается несколько корректирующих программ формирования разных корректирующих функций. Для выбора требуемой корректирующей программы использован мультиплексор 13, представляющий собой по существу два четырехразрядных селектора с общими цепями управления, При опросе блока 5 памяти информация считывается по всем разрядам одновременно, что соответствует одновременному считыванию по данному адресу элементов всех корректирующих программ. Выбор корректирующей программы осуществляют подачей на управляющие входы мультиплексора 13 кода номера корректирующей программы с выходного регистра второго блока 12 памяти. Этим достигается подключение двух разрядов блока 5 памяти, несущих информацию выбранной программы, к входам логического блока 19,30 35 40 45 5055 тель 8 напряжения подается на первый вход схемы 10 сравнения, на второй вход которой по сигналу начала цикла иэ блока 3 управления подается линейно-изменяющееся во времени напряжение с генератора 9 пилообразного напряжения, Сигнал начала цикла откроет ключ 11 и стабильные по частоте импульсы с ГОЧ 4 будутзаполнять адресный счетчик 15 до тех пор, пока его содержимое не сравняется со значением кода ТС, соответствующим началу диапазона измерения для выбранного ТС. При сравнении схемы 14 сравнения кодов выдаст сигнал начала измерения, который обнулит адресныи счетчик 15. установит в единичное состояние триггер 17 и откроет ключ (схему 25 совпадения) блока 3 управления для прохождения последовательности импульсов для считывания программы формирования корректирующих импульсов из блока 5 памяти,Сформированные коррекгируьи, ;,пульсы из блока 13 следуют по двум наг1-.в логический блок 19, Так как короект 1 рукщая функция имеет возрастающие и у ыв:.ющие участки, то имеется раздеследования корректирующих импульсе.каналам: корректирующие импульсымирующие возрастающий участок, следуяпо положительному каналу, з г,ор",ект ."щие импульсы спадаггт:цего участг а ,тспо отрицательному каналу(фиг.7). Сгл; влярности к.:рректи,зудящих и. юу,г пг 1:деляется особенностью ьоррегируть,:программы, записанной в блок 12 пег т;После установки тоиггера 17 изгл-;рсв единичное состояние квантующи.гл г, .;сы с ключа 11 и полажительиыв когтгюшие импульсы мультиплекс о, апоступать через логическии блч;л,тощий вход рев; рсиг,ого с .,отрицательные корректирующие, уг мирующий вход счетчика 20, Когд с.,т;:-, л мое счетчика 20 станет равным нул г г 1 сформирует импульс устанс вки; ри геас знака в единичное состояние В сог т:с гс г вии с функцией логического блока 19 реверсивный счетчик 20 начнет работать на сложение положительных корректируюшх импульсов и квантую цих импульсов втание отрицательных корректирующих нг пульсов.Адресный счетчик 15 и рев-пои.,нс.1счетчик 20 будут заполняться до тел гто;.:пока линейно-изменяющееся напрвж: ниегенератора 9 пилообразного на.-1 ряж.: . г.сравняется с промасштабируемым и рс ог,тзуемым напряжением О, При сравне и .схема 10 сравнения выдасг сигнал ,.1ния, который закроет электронныйблока 3 управления. Форглироввние к чющих и корректирующих импульсов гт рсгк ра.титься. Содержимое реверсивного счегчик;.20 будет соответствовать выходному",у измеряемой температуры, а триггер 1 т зг,- ка будет хранить знак данногс да.Блок 2 коммутации (фиг.З, 16 отает елдующим образом, По приходу в, " н;его,: ",- нзла "Пуск" первый импульс ген ттора ",Р опорной частоты через схему 29 совпа.эенгля поступит на вход счетчика 30 и в олок 3 управления, являясь для него сигналом за. пуска. Счетчик 30 перейдет в единич; о; и- стояние и на первом выходе дешифр; тс 31 появится сигнал, вызывающий замы,ние коммутационных ключ"й перзстг" гОдновременно информация о номере подключенного ТС с выходов счетчика 30 1 . пает в блок 12 памяти. По пр 1.: тследующего импульса с генератора 28 опор ной частоты счетчик 30 установится в вон,1672238 О состояние, а дешифратор 31 подключит новую группу коммутационных ключей и выберет очередной ТС,Формула изобретенияУстройство для измерения температу ры, содержащее блок термопреобраэователей сопротивления, преобразователь напряжения в интервал времени, выход которого подключен к первому входу ключа, второй вход которого соединен с выходом 10 генератора опорной частоты, а выход подключен к информационному входу адресного счетчика, выход которого подключен к первому входу первого блока памяти, схему сравнения кодов, мультиплексор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, путем уменьшения погрешности измерения, вызванной разбросом характеристик термопреобразователей сопротивления, в него введены многопре дельный стабилизатор тока, второй блок памяти, блок коммутации, блок управления и блок формирования результата измерения, первый вход которого соединен с выходом ключа, второй и третий входы подключены к 25 выходам мультиплексора, четвертый вход соединен с выходом схемы сравнения кодов, первым управляющим входом адресного счетчика и первым входом блока управления, а пятый вход соединен с вто рым управляющим входом адресного счетчика, первым выходом блока управления, управляющим входом преобразователя напряжения в интервал времени, третьим входом ключа и первым входом второго блока памяти, второй вход которого соединен с первым выходом блока коммутации, при этом первый выход второго блока памяти подключен к первому входу схемы сравнения кодов, второй выход соединен с первым входом мультиплексора, третий выход подключен к шестому входу блока формирования результата измерения, а четвертый выход - к входу многопредельного стабилизатора тока, выход которого подключен к первому входу блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом блока термопреобраэователей сопротивления, второй выход - с входом преобразователя напряжения в интервал времени, а третий выход подключен к второму входу блока управления, третий вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, четвертый вход - с выходом преобразователя напряжения в интервал времени, а второй выход подключен к второму входу первого блока памяти, выход которогэ соединен с вторым входом мультиплексора, при этом второй вход схемы сравнения кодов соединен с выходом адресного счетчика.1672238 о7 дык бл. И Составитель В,Куликоэктор Т.Куркова Техред М,Моргентал орректор С.Шевкун роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2830 Тираж 375 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5