Устройство для измерения температуры
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термопреобразователь сопротивления, источник стабилизированного напряжения, схему сравнения , выход которой соединен с блоком управления , первый выход которого соединен с управляющим входом генератора экспоненциально изменяющегося напряжения, а второй выход подключен к управляющему входу цифрового индикатора, первый селектор , вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, ключ, цифровое делительное устройство, выход которого подключен к входу цифрового-индикатора, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, в него введены второй селектор, делитель частоты, масштабный преобразователь с переменным коэффициентом преобразования, операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи и формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом схемы сравнения, управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, а выход подключен к управляющему входу первого селектора и через ключ подключен к управляющему входу второго селектора, вход которого соединен с выходом генератора тчетных импульсов , выход подключен к первому входу цифрового делительного устройства, второй вход i которого через делитель частоты соединен с выходом первого селектора, при этом источ (Л ник стабилизированного напряжения через термопреобразователь сопротивления подключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом генератора экспоненциально изменяющегося напряжения через масштабный преобразователь, управляющий вход которого соединен с управляющим входом клюоо ча и третьим выходом блока управления, О) четвертый выход которого соединен с управ00 ляющим входом .цифрового делительного ус-роо . ройства.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАлистичесних
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1113683 з(5в G Ol К 7/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3555146/18-10 (22) 23.02.83 (46) !5.09.84. Бюл. № 34 (72) В. И; Зорий, Н. Г. Ковальчук и И. Д. Пытель (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 536.53 (088.8) (56) l. Авторское свидетельство СССР № 488092, кл. G 01 К 7/02, 1973.
2. Зорий В. И., Полищук Е. С. и Чайковский О. М. Метод проектирования цифровых измерителей температуры —. «Известия Вузов МО СССР», «Приборостроение», 1976, т. 19, № 7, с. 112 — 116.
3. Авторское свидетельство СССР № 985716, кл. G Ol К 7/24, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термопреобразователь сопротивления, источник стабилизированного напряжения, схему сравнения, выход которой соединен с блоком управления, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора экспоненциально изменяющегося напряжения, а второй выход подключен к управляющему входу цифрового индикатора, первый селектор, вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, ключ, цифровое делительное устройство, выход которого подключен к входу цифрового- индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй селектор, делитель частоты, масштабный преобразователь с переменным коэффициентом преобразования, операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи и формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом схемы сравнения, управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, а выход подключен к управляющему входу первого селектора и через ключ подключен к управляющему входу второго селектора, вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, выход подключен к первому входу цифрового делительного устройства, второй вход которого через делитель частоты соединен с 9 выходом первого сечектора, при этом источник стабилизированного напряжения через Ц ф термопреобразователь сопротивления под- С ключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом генератора экспоненциально и изменяющегося напряжения через масштаб- р ный преобразователь, управляющий вход которого соединен с управляющим входом ключа и третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с управ- Ж ляющим входом, цифрового делительного уст Q() ,ройства, (р
1113683
Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при измерении температуры, например, в мелицине.
Известно устройство для измерении температуры, солержа(цее первичный измерительный преобразователь температуры, сумматор, квалратический нреобрнзоиатепь, генератор линейной развертки, блок сравнения и цифровое отсчетное устройство (I(.
Устройство обеспечивает линеаризацин> термопреобразователей с функцией преобрззоиания, описыиаемой полиномом второй степени.
Известно устройство для измерения температуры, содержащее терморезистор, преобразователь сопротивления в напряжение, компаратор, генератор тактовых импульсов, генератор экспоненциально изменяющегося напряжения, счегчик.импульсов и блок управления (2(.
Недостатком этого устроистиа является то, что на результат измерения влияет нестабильность постоянной времени генератора экспоненциально изменяющегося напряжения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаелн>му результату к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, источник стабилизированного напряжения, схему сравнения, выхол которой соелннен с блоком управления, первый выход которого соелинен с управляюц(им входом генератора экспоненциально изменяющегося напряжения, а второй выход полключен к управляк>щему входу цифрового индикатора, первый селектор, вхол которого соелинен с выходом генератора счетных импульсов, клк>ч, цифровое делительное устройство, выход которого нолключен к вхолу цифрового индикатора (3(.
Нелостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что ио иремя измерительного цикла Осуществляется операция леления вхолного сигнала. Это приводит, ио-первых, к различным уровням наведенной помехи на вхоле схемы сравнения, во-вторых, сравнение Вхолного сигнала и экспоненциального напряжения осуществляется на двух различных уровнях, где угли(встречи двух сраиниван>щих напряжений различны, что иызывзет увеличение погреп)ности, обусповленной порогом срабатывания схемы сравнения. Кроме того, алгоритм вычисления цифрового лепит(льного устройства является сравнительно сложным.
Цель изобретения -- поиьнпение точности измерения температуры.
11<>сгзнленнзя цсль достигается тем, что
II ((.TpoÉ(T1<<) лля изм(р(ни я т(I>III(рлтчры, содержащее термопреобразовзтель сопро тивления, источник стабилизированного на. пряжения, схему сравнения, выход которой соединен с блоком управления. первый выход которого соелинен с управляю)цим входом I енератора экспоненциально-изменяющеl,îñÿ напряжения, à I>TopoH выход полклк>чен к управ.пяюц(ему входу цифроногo индикатора, первый селектор, их<)л которого соелинен с выходом генератора счетных импульсов, ключ, цифровое делительное усзройство, ВыхОд которого полкл lоч(н к I)холу цифрового индикатора, введены второй селектор, делитель частоты, мзсIIITBI)Hый прес)бр(>зователь с переменным коз<(>фициентом преобразования, операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи и формирователь импульсов, вхол кс)т<)рого (o(nIIII(II с выходом схемы сравнения, унрзвляннций вход соелинен с первыM выходом
20 блока управления, а выхол подключен к уllраинян>щему входу нервоьх> селектop;I и через h„lê>÷ подключен к управлян>пц му вхолу второго селектора, ихол которогс) соединен с вы ходом генератора счетных импульсов, а Выход подключен к первому входу цифро25 ного делитель ного чстройс т В(1, второй вход которого через делитель частоты соелннен с выходом первого селектора, при этом исTovник стабилизированного напряжения через термопреобразователь сопротивления подключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом схемь) сравнения, второй вхол которой соединен с выходом генератора экспоненциально изменякнцегося напряжения через масштабный преобразовать, упраилякнцнй вход которого соединен с упраилян>)цим входол( клн>чз и третьим выходом управления. четвертый выход которого соединен с уирзилян>щим входом цифровое<> делительанн о устройства.
4р 1lз чертеже приведена блок-схема устройства.
Устройство солержит источник cT>I<)IIлизировзнного напряжения 1, термопреобрззователь сопротивления 2, операционный усилитель 3 с резистором 4 13 цепи обрат45 ной связи, схему сравнения 5, масштабный преобразователь 6 с переменным коэффициентом преобразования, генератор экспс>ненциально измснякнцегося напряж(ния 7, формирователь импульсов 8. первый селектор 9, лелитель частоты 1<), цифровое делитсльное устройство 11, клн>ч 12, Второи селектор 13, генератор 14 счетных импульсов, цифровой инлнкатор 15, блок управления 16.
Масштабный преобразователь 6, который необходим для изменения уровня сиг55 наля <га выходе генератора 7, содержит oil(рационный усилитель 17, рез>гсторы l8 20
ll h,11O× 21, ВК,1K) I(. Il ÍI>lé II;Ip3.1Л(, 1ьн<) р(
>1!3683
Составитель В. Куликов ьсхрсд И. Версс Корректор И. Муска та> Вгг Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж--35, Раушскан наб.. д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Рслакпьр О. Колесникова
3а ка ь 62(>4 34
Устр<»йство работает слелук>н>им образом.
Г!ри»з мерен ин теми ературы Т выходной сигнал усилителя 3 опрелеляется выражением
U, = U,— 1- = V,- «,— -, а (1) где 1(,. Ae> — сопротивление термопреобразователя 2;
A,S — постоянные коэффициенты термопреобразователя;
Я.« — сопротивление резистора 4;
Ц, — напряжение источника стабилизированного напряжения I.
s>
Выбрав R4 = Ае /т., где T.— постоянная начальная температура, представим выражение (1) в виде
V>= U.е (- > . (2)
Этот сигнал поступает на олин из входов схемы сравнения, а на второй ее вхол по сигналу с блока управления в начале измерения подается экспоненциально изменяю>цееся напряжение
Vp = Ve г>. К, (3) где Ц начальное значение экспоненциальК= но изменякнцегося напряжения;
= К, /Е,-масштабный коэффициент преобразователя 6; .>в, д — сопротивление резисторов 19 и 18 соответственно (резистор 20 замкнут ключом 21); >. — постоянный коэффициент.
Одновременно сигнал начала измерения с блока управления 16 поступает на формирователь импульсов 8, выходной сигнал которого открывает селектор 9 лля прохождения импульсов с генератора счетных импульсов !4 на цифровое делительное устройство 11.
В момент времени 1,, когда экспоненциально изменяюшееся напряжение U4 лостигнет уровня U,, срабатывает компаратор 5.
Если R»/R, =1, то время от начала экспоненциального процесса ло момента t, îпределяется
В б (1/1 — - 1/Т ), (4)
Олновремен но в момент времени t, по сигналу со схемы сравнения 5 блок управления 16 вырабатывает сигналы, по которым ключ 21 открывается, а клк>ч 12 закрываегсн.
При этом с выхода формирователи импульсов 8 на вход селектора 13 поступает сигнал, разрешакнций прохождение импульсов с генератора 14 на второй вход цифрового леlительного устГ>ойств 1 11..
Размыкание клк>ча 21 увеличивает коэффициент усиления масштабного преобра:и>вателя 6. При этом на второй вход схемы сравнения поступает усиленное в К раз напряжение с генератор J экспоненциально изменяю>цегося напряжения
U = К e ) гле К = (й„+ К »)/К„(Као -- сопротивление резистора 20), которое вторично в момент времени t äîñòèгает уровня U<, вызывая повторное срабатывание схемы сравнения 5.
Если выбрать К = е /1-, то промежуток времени между двумя срабатываниями схе мы сравнения равен
t — t, = 7В/Т, . (6)
Таким образом в цифровом лелительном устройстве зафиксирук>тся числа (t>+ (t (>) )(аi/Kó (7) (8)
25 где К> —— — T. — коэффициент леления лелите ля 1(>, а .на выходе цифрового делительного устройства получаем результат измерения
)ь/2 (12 >.з 1 е (:) о
30 который в»>свечивается в цифровом отсчетном устройстве.
Технико-экономическии эффект. от использования устройства обусловлен повышением точности измерения температуры 3>> счет более точного алп>ритма работы. В f>1>ототипе осу>цествляется операция над входным сигналом, а в предложенном устройстве -- над опорным сигналом схемы сравнения. Вследствие этого схема сравнения рабо40 тает в одной точке, что позволяет пракгически исключить погрешность. обусловленнук> порогом схемы сравнен.ия, а также умень. шить погрешность, обуслонленнук> навелен. ной помехой.
