Цифровой измеритель температуры
ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ , содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, источник напряжения смещения, подключенный к первому входу коммутатора,. выход которого через интегратор и нуль-орган подключен к первому входу блока управления, выходы которого подключены к второму входу коммутатора , схеме индикации полярности, цифровому отсчетному устройству, схеме линеаризации и первым входам двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной, частоты, при этом выход первого селектора через схему линеаризации подключен к цифровому отсчетному устройству , а выходы второго селектора подключены к входам реверсивного сче чика, выход которого соединен с вторым входом блока управления, о тличающййся тем, что, с целью повышения точностиизмерения температуры при использовании в качестве первичного измерительного преобразователя термопреобразователя сопротивления , в него введены повторитель напряжения, два переключателя, источник тока, последовательно соединенные первьй и второй образцовые резисторы И суммирующий усилитель, входы которого соединены с подвижными контактами переключателей соответственно, управляющие входы которых соединены с выходами блока управления, первые входы соединены с общим проводом усилителя , а вторые входы соответственно подключены к точке соединения образцовых резисторов и точке соединения первого соединительного провода тер§ мопреоСразователя сопротивления с первым выводом источника тока, второй вывод которого через второй и первый образцовые резисторы и второй соединительный провод подключен к второму выводу термопреобразователя сопротив9 :« ления, соединенн.ому через третий соединительный провод с общим проводом д со усилителя, при этом потенциальные выводы второго образцового резистора через повторитель напряжения подключены к третьему входу коммутатора четвертый вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя.
СОЮЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) О 01 К 7 16
Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР
ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ВС": .()Н,) щр д
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ", .::, "
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 l) 3610371/18-10 (22) 21, 03.83 (46) 30,09.84. Бюл. Ф 36 (72) В.Б.Здеб, P.Н.Огирко, Е.И.Шморгун, Г.Г.Туровций и В.А.Яцук (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола и Мукачевский приборостроительный завод "Мукачевприбор" (53) 536.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Ф 922534, кл. G 01 К 7/16, 1980.
2. Авторское свидетельство СССР
У 970133, кл. С 01 К 7/02, 1981 (прототип) . (54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, источник напряжения смещения, подключенный к первому вхоцу коммутатора,, выход которого через интегратор и нуль-орган подключен к первому входу блока управления, выходы которого подключены к второму входу коммутатора, схеме индикации полярности, цифровому отсчетному устройству, схеме линеаризации и первым входам двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной. частоты, при этом выход первого селектора через схему линеаризации подключен к цифровому отсчетному устройству, а выходы второго селектора подключены к входам реверсивного сче-."чика, выход которого соединен с вторым входом блока управления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности. измерения температуры при использовании в качестве первичного измерительного преобразователя термопреобразователя сопротив-ления, в него введены повторитель напряжения, два переключателя, источник тока, последовательно соединенные первый и второй образцовые резисторы и суммирующий усилитель, входы которого соединены с подвижными контактами переключателей соответственно, управляющие входы которых соединены с выходами блока управления, первые вхо- g ды соединены с общим проводом усилителя, а вторые входы соответственно подключены к точке соединения образцовых резисторов и точке соедчнения первого соединительного провода термопреобразователя сопротивления с первым выводом источника тока, второй вывод которого через второй и первый образцовые резисторы и второй соединительный провод подключен к второму выводу термопреобразователя сопротивления, соединенному через третий соединительный провод с общим проводом усилителя, при этом потенциальные выводы второго образцового резистора через повторитель напряжения под- . ключены к третьему входу коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя.
111Ь1 2
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при создании цифровых щитовых измерителей температуры, работающих в комплекте с терморезистивными преобразователями.
Известен цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь сопротивления, один из выводов которого первым проводом линии 10 связи соединен с зажимом источника тока, вторым проводом — с образцовым резистором, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с реверсивным счетчиком, блок управления, блок индикации, переключатель Однако такое устройство не обеспечивает линеаризации характеристики термопреобразователя. 20 Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой измеритель температуры, содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, источ- 25 ник напряжения смещения, подключенный к первому входу коммутатора, выход которого через интегратор и нуль" орган подключен к первому входу блока управления, выходы которого под- щ ключены к второму входу коммутатора, схеме индикации полярности, цифровому отсчетному устройству, схеме лине аризации и первым входам двух селекторов, вторые входы которых соедине 35 ны с выходом генератора опорной частоты, при этом выход первого селектора через схему линеаризации подключен к цифровому отсчетному устройству, а выходы второго селектора 40 подключены к входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом блока управления С22. Недостатком этого измерителя температуры является низкая тОчность Йз 45 мерения при использовании в качест" ве первичного измерительного преобразователя температуры термопреобразователя сопротивления с цепью питания, так как в этом случае на точность измерения температуры будет оказывать влияние изменение сопротивления подводящих проводов, изменение тока .в цепи питания термопреобразователя сопротивления, 55 Цель изобретения — повышение точ.-1, НосТН измерения температуры при использовании в качестве первичного иэмерительного преобразователя термопреобразователя сопротивления. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, источник напряжения смещения, подключенный к первому входу коммутатора, выход которого через интегратор и нуль-орган подключен к первому входу блока управления, выходы которого подключены к второму входу коммутатора, схеме индикации полярности, цифровому отсчетному устройству, схеме линеаризации и первым входам двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты, при этом выход первого селектора через схему линеаризации, подключен к цифровому отсчетному ,устройству, а выходы второго селектора подключены к вхбдам реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом блока управления, введены повторитель напряжения, два переключателя, .источник тока, после- довательно соединенные первый и второй образцовые резисторы и суммирующий усилитель, входы которого соединены с подвижными контактами переключателей соответственно, управляющие входы которых соединены с выходами блока управления, первые входы соединены с общим проводом усилителя, а вторые входы соответственно подключены к точке соединения образцовых резисторов и точке соединения первого соединительного провода термопреобразователя с первым выводом источника тока, второй вывод которого через второй и первый образцовый резисторы и второй соединительный провод подключен к второму выводу термопреобразователя сопротивления, соединенному через третий соединительный провод с общим проводом усилителя, при этом потенциальные выводы второго образцового резистора через повторитель напряжения подключены к третьему входу коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя. На чертеже изображена структурная схема цифрового измерителя температуры. Цифровой измеритель температуры содержит повторитель 1 напряжения, источник 2 тока, первый образцовый 1116329 Uô = I(RV+ г )1 % = "см 1 ° П = I(R0+ г2), 40 Э резистор 3, термопреобразователь 4 сопротивления, первый 5, второй 6 и третий 7 соединительные провода, второй образцовый резистор 8, первый 9 и второй 10 переключатели, суммирую- 5 1щий усилитель 11, источник 12 напряжения смещения, коммутатор 13, ;интегратор !4, нуль-орган 15, схему 16 управления, генератор 17 счетных импульсов, первый 18 и вторбй 19 10 селекторы, схему 20 линеаризации, цифровое отсчетное устройство 21, реверсивный счетчик 22 и схему 23 индикации полярности. Цифровой измеритель температуры 15 работает в два цикла следующим образом. В исходном состоянии реверсивный счетчик 22, схема 20 линеаризации и цифровое отсчетное устройство 21 20 обращены в нуль, подвижные контакты переключателей 9 и 10.через первые контакты подключены к общему проводу усилителя 11. Измерения проводятся методом двух- Z5 кратного интегрирования. В первом цикле измеряется напряжение где П вЂ” напряжение источника напряжения смещения; и — напряжение дрейфа нуля суммирующего усилителя, при.— веденное к его выходу. В качестве образцового напряжения используется напряжение U на втором образцовом резисторе 8 И, =та,„+ п, где I — ток в измерительной цепи; R —. сопротивление второго об,й разцового резистора 8; и дрейф нуля повторителя на- 45 пряжения. Время интегрирования напряжения U4 задается схемой управления и выбирается равным периоду переменного напряжения питающей цепи. 50 В результате преобразования напряжения Ц, формируется интервал време-; ни Ue + Ьц + 6. Пн+д,„- ф, где Т вЂ” время интегрирования напряжения U,; Йу — напряжение дрейфа нуля интегратора 14; „ и (— постоянные времени интегратора в первом и втором тактах преобразования соответственно. Промежуток времени t< заполняется импульсами, следующими с генератора 17 счетных импульсов через второй селектор 19 на суммирующий вход реверсивного счетчика 22, в результате чего в реверсивный счетчик 22 записывается число о " » где Й вЂ” частота генератора счетных импульс ов . Во втором цикле работы входы сум-. мирующего усилителя 11 посредством переключателей 9 и 10 подключаются к точке соединения источника 2 тока с первым соединительным проводом 5 и к точке соединения образцовых резисторов, в результате чего относительно общего провода к первому входу суммирующего усилителя 11 приложено напряжение где R — сопротивление термопреобра- т Wr зователл ч, r — сопротивление первого соеди. 4 . кительного провода 5, к второму входу усилителя — напряже- ние где К вЂ” сопротивление первого образцового резистора; r — сопротивление второго сое2 динительного провода 6, а на выходе усилителя — напряжениеU KI(RT Ro г4 rÅ)Ф, где К вЂ” коэффициент усиления суммиру ющего усилителя. Напряжение U совместно с напряжением îT источника 12 напряжения смещения поступает на вход интегратора 14. В качестве опорного как и в первом цикле, используется падение напряжения Ui на втором образцовом резисторе 8. В результате преобразования напряжения 04 формируется интервал времени 1116329 Н 1КХ(Кт R, г1 r ) ЛЪ Ац Тя ti Т и+ п и Интервал времени t формируется сигналом подключения к входу интегратора 14 напряжения Uo и сигналом, фиксйрующйм срабатывание нуль-органа 15, При подключении напряжения U к входу интегратора через второй селектор на вычитающий вход реверсивного счетчика 22 начинают поступать импульсы с генератора 17 счетных им пульсов. Первый селектор 18 по команде со схемы 16 управления разрешает . 15 прохождение импульсов с генератора 17 счетных импульсов через схему ли неаризации 20 на цифровое отсчетное устройство 21 в промежутке между срабатыванием нуль-органа 15 и пере20 ходом через ноль реверсивного счетчика 22, Учитывая, что срабатывание нуль.-органа 15 фиксирует окончание интервала времени tL а переход через ноль реверсивного счетчика 22 25 окончание интервала времени t<- можно определить время прохождения импульсов через первый селектор 18. 0 Yl (kz-Po fg,- 1 ч4 4, = т- л= Р жн+ и - 4 Uce+Lu+4, ы (2ч -Р )+("Ъ-Ь 3 н или Ь„4 q Au J 1 Таким образом, на схему 20 линеари45 зации поступает N импульсов 15 î ъ л (RT- о+ л г2) fî Т К 4. 40 где К = — — - — --.— — — — коэффициент л (и,. Аи Ач ) н 1 " (преобразования. На цифровое отсчетное устройство 21 поступает число импульсов N>.— F (К <(Rt- Rî+r„- rÿ) где F функция преобразования схе- . мы линеаризации. 50 Для получения отсчета относительно 0 С выбирают Ro= R (0 ) . Устройство во втором цикле. в случае применения термопреобраэователя сопротивления с положительным темпера турным коэффициентом работает следующим образом. Если на вход схемы 16 управления первым поступает сигнал о переходе реверсивного счетчика 22 через ноль, что означает t ) t4, или Ет) R то схема 23 индикации полярности показы. вает знак "+", а схема 20 линеариэации реализует алгоритм функционального преобразования для температур больше U C. Если же на вход схемы 16 управления первым приходит сигнал, фиксирующий срабатывание нуль-органа, что означает t< c t<, или В (R, то схема 23 индикации полярности показывает знак "-", а схема 20 линеаризации реализует алгоритм функционально го преобразования температур ниже 0 С. При работе с терморезисторами с отрицательным температурным коэффициентом логика определения полярности обратная. По окончании второго цикла работы устройство приводится в исходное сос. тояние. Предлагаемое устройство может работать лишь при Нсм > (U logy,+ е. только при одной полярности входного напряжения интегратора 14, что по эв оляет уменьшить погрешности в области нулевых значений измеряемой температуры, Как показывают расчеты, погрешность измерения главным образом зависит от точности подгонки сопротивления соединительных проводов, а нестабильность элементов измерительной схемы при работе устройства без подстроек на протяжении нескольких тысяч часов приводит к погрешности, не превышающей 0,035Х от величины измеряемой температуры. Введение коррекции аддитивной составляющей погрешности устройства позволяет использо- вать вместо входного усилителя M/M-ка налом простой усилитель постоянного тока без каких-либо преобразований. »1Е329 Составитель В.Куликов Редактор Л.Веселовская Техред C.Ëåãåçà Корректор Л.Пилипенко Заказ 6921/34 Тираж 822 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
