Цифровой термометр

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ьи G 01 K 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%%56gypg (21) 2685107/18-10 (22) 15.11.78 (46) 15.06.83. Вюл. 9 22 (72) В. Н. Пеклер и В. В. Пятшев (71) Челябинский приборостроительный завод "Теплоприбор" (53) 536.532(088.8) (56) 1. Патент США Р 3892281, кл. G 01 K 7/16, опублик. 1974;

2. Патент Ш)А Р 3872726, кл. 6 01 К 7/24, опублик. 1972 (прототип). (54) (57) ЦИФРОВОЙ TEPNONETP, содержащий датчик температуры, соединенный с информационным входом аналогоцифрового преобразователя, оперативÄÄSUÄÄ1023211 ное запоминающее устройство и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых температур., в него введен генератор синхроимпульсов и два микропроцессора, один из которых включен между аналого-цифровым преобразователем и оперативным запоминающим устройством, а другой микропроцес" сор - между оперативным запоминающим устройством и индикатором, при этом генератор синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, первого и второго микропроцессоров. 3

1 0232:.1

Изобретение относится к термометрии, в частности к измерению температуры с использованием различных термодатчиков (термопар), термометров сопротивления и т.д. и может быть использовано при измерении температуры с высокой точностью и быстродействием.

Известен экстраполирую«««ий термометр, содержащий термодатчик, вторичные измерительные преобразователи, корректирующие цепи, компе««сирую«««еэ« динамичесvóþ погрешноcть устройство выявления скорости изменения температуры, позволяющее экстраполировать результируюшее значение тем««ературы 15 путем добавления к текущему значен«по температуры «<озффициента, умноженного на скорость изменения температу.11

Недостатками известного устрой- 20 ства являются: низкая точность измерения температуры, обусловленная нали «ием компенсирующего устройства, вносящего дополнительную некорректируемую погрешность в результат изме- 25 рения, узкий диапазон измерения темгературы среды, преимущественно температуры океанской воды от +0,3 С до

+20 С,. ограниченное быстродействие (сотни миллисекунд).

Наиболее близким ro техни=«еской

3П сущности и достигаемому результату к изобретению является экстраполирующий ци фро вой термо«4е тр, содержащий датчик температуры, соедш«онный с информационным входом аналсго-циф-. рового преобразователя, оперативное запоминающее устройство и индикатор, Из вестный термометр содержит также дифференциальный анализатор с«:орости изменения температуры, включен- 40 ный между термодатчи ком и логичес— кой схемой И, соединенный через ключ с управляющими входами операт:-.вного запоминающего устройства, и устройство управления режимом работы термометра, выход которого соединен с управляющими входами аналого-цифро— вого преобразователя и схемы И, rpi« этом vправляю«««ий выход аналогG цифр«эвого преобразователя соедине" r. управляющим входом ключа 71, Недостатками прототипа являются очень узкий диапазон измерения температуры (от +34 С до +42"C), низ-кая точность измерения из-эа больс шой погрешности датчика температуры с нелинейным Выходом, вследствие отсутствия устройств линеаризации либо коррекции нелинейности, Кроме того, процесс прогнозирования реализуется примене««ие««анало- 6«.1 гового дифференциального анализатора скорости ««змеиения температуры, что исключает обеспечение высокой точности измерения, а быстродействие прибора ограничено значительным временем проведения цикла измерения, уменьшение которого не предусмотрено конструкцией термометра.

Пель изобретения — «овышение точ-ости измерения температуры и расши-. рение диапазона измеряемых темпераГуо, Поставленная цель достигается тем, что в цифровой термометр введен генератор синхроимпульсов и два микропроцессора, один иэ которых включен между аналого-цифровым преобразователем и оперативным запоминающим устройством; а другой микропроцесгор — между оперативным запоминающим устройством и индикатором, при этом генератор синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, первого и второго микропроцессоров.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого цифрового термометра.

Термометр содержит датчик 1 температуры, аналого-цифровой преобразователь (АПП) 2, первый микропроцессор 3, оперативное запоминающее устройство 4 (ОЗУ), второй микропроцессор 5, индикатор 6, генератор 7 синхроимпульсов.

Датчик 1 температуры соединен с информационным входом AIIII 2, микропроцессор 3 включен между AIIII 2 н ОЗУ 4, микропроцессор 5 включен между 03V 4 и индикатором 6, а генератор 7 синхроимпульсов подключен к управляю«««им входам АЦП 2, ОЗУ 4, микропроцессоров 3 и 5.

Зкстраполирующий цифровой термо«;.етр работает следующим образом.

Датчик температуры помещают в измеряемую среду. Он постепенно нагреВается до температуры измеряемой среды. Б процессе своего нагрева датчик 1 температуры непрерывно передает промежуточные значения температуры, до которой он успел нагреться, в виде электрических сигналов на информационный вход АЦП 2. Генератор

7 синхрочмпульсов подает синхроим;«ульсь« на управляющие входы АЦП 2, ОЗУ 4 и микропроцессоров 3 и 5.

Б момент поступления синхроимпульсов от генератора 7 на управляющий вход АЦП 2 электрический сигнал, отображающий температуру датчика в "=,òîò же момент времени, поступает на информационный вход AIIII 2, преобразуется и в виде цифрового кода поступает на информационный вход микропроцессора 3. В момент поступления следующего синхроимпульса от генератора 7 на управляющий вход АЦП

2 электрический cHгнал, отображающий температуру в следующий момент времени, поступивший от датчика 1 на информационный вход AUII 2, преобразуется и в виде нового цифрового

1023211

Составитель В, Копаев

Редактор N. Келемеш Техред М. Коштура Корректор Г. Решетник

Заказ 4201/28 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 кода поступает на информационный вход микропроцессора 3 и т.д. Датчик 1 температуры, как и все датчики, обладает нелинейной зависимостью между выходным электрическим сигналом и температурой датчика, вследствие этого цифровые коды на выходе

MIII 2 нелинейны по отношению к измеряемой температуре. В моменты поступления синхроимпульсов от генератора 7 на управляющий вход микропроцессора 3 он производит вычисление температур датчика 1, до которых он нагрелся к моменту поступления синхроимпульсов от генератора 7, по формуле, апроксимирующей нелиней- 15 ную зависимость между выходами электрическим сигналом датчика 1 и его температурой. Таким образом, в моменты времени, задаваемые генератором 7 синхроимпульсов, электрические сигна-2О лы на выходе микропроцессора 3 пропорциональны определенным значениям температуры датчика 1, т.е. микропроцессором проведена линеаризация.

Дискретные значения температуры с выхода микропроцессора 3 поступают ча информационный вход ОЗУ 4, представляющего собой, например, сдвигов ый регистр с количеством ячеек, достаточным для хранения нескольких, например трех, результатов измерения, т.е. ОЗУ 4 хранит результат трех последовательных измерений температуры и при поступлении очередного синхроимпульса от генератора 7 содержимое ОЗУ 4 обновляется на 1.3.

Воды,, соответствующие значениям температуры датчика 1, накопленные в ОЗУ 4, поступают на информационный вход микропроцессора 5. В момент поступления синхроимпульса от генератора 7 на управляющий вход микропроцессора 5 микропроцессор 5 вычисляет измеряемую температуру среды, которая отображается в индикаторе б. Таким образом, экстраполирующий цифровой термометр показывает температуру измеряемой среды раньше, чем нагреется до этой температуры сам датчик 1, что геэволяет применять предлагаемое устройство для измерения очень высоких температур, которые невозможно замерить существующими датчиками.

Предлагаемый цифровой термометр обеспечивает широкий диапазон измерений, так как он может работать с любыми термодатчиками и нелинейность их характеристик во всем диапазоне измерения может быть скорректирована обработкой результатов измерения в первом микропроцессоре.

За счет этого заявляемое устройство может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства. Кроме того, быстродействие термометра определяется десятками миллисекунд.