Цифровой термометр

Авторы патента:

G01K7/01 - с использованием полупроводниковых элементов с PN-переходом (G01K 7/02,G01K 7/16,G01K 7/30 имеют преимущество)

G01K7 - Измерение температуры термометрами, действие которых основано на использовании термочувствительных элементов, электрических или магнитных (термометры, дающие иные показания, чем мгновенное значение температуры G01K 3/00; измерение электрических или магнитных величин G01R)

ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР, содержащий преобразователь температуры в напряжение, выход которого подключен к первому входу усилителя постоянного тока, схему сравнения, входы которой соединены с выходами усилителя постоянного тока и генератора линейно нарастающего напряжения, а выход подключен к управляющему входу селектора временных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом цифрового индикатора , дешифратор, входы которого соединены с выходом счетчика импульсов , а выходы подключены к управляющим входам п ключей, выходы которых через образцовые резисторы подключены к второму входу усилителя , соединенному через резисторы обратной связи с выходом усилителя и общей шиной усилителя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыо шения точности измерений, в него до S полнительно введены п источников на (Л С пряжения смещения, каждый из которых включен между общей шиной и входом соответствующего ключа. va 4 С5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

K 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3602034/18-10 (22) 07.06.83 (46) 07.10.84. Вюл. Р 37 (72) A.À.Øóëüãèí и В.В,Толмачев (71) Опытно-конструкторское бюро тонкого биологического машиностроения (53) 536.53 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 556351, кл. G 01 К 7/00, 1977, 2.Авторское свидетельство СССР

9 830146, кл. G 01 К 7/00, 1979 (прототип) . (54)(57) ЦИФРОВОЙ TEPMONETP, содержащий преобразователь температуры в напряжение, выход которого подключен к первому входу усилителя постоянного тока, схему сравнения, входы которой соединены с выходами усилителя постоянного тока и генератора линейно нарастающего напряжения, а

„„Я(.)„„1117461 А выход подключен к управляющему входу селектора временных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом цифрового индикатора, дешифратор, входы которого соединены с выходом счетчика импульсов, а выходы подключены к yrr равляющим входам и ключей, выходы которых через образцовые резисторы подключены к второму входу усилителя, соединенному через резисторы обратной связи с выходом усилителя и общей шиной усилителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него до- Я полнительно введены и источников напряжения смещения, каждый из которых / включен между общей шиной и входом соответствующего ключа.

1117461

1 б5

Изобретение oTHocHTGH к термомет= рии, а именно к цифровым термометрам с нелинейной характеристикой термообразователя.

Известен цифровой термометр, имеющий термопреобразователь, стабилизатор тока, усилитель постоянного тока, генератор линейно нарастающего напряжения, схему сравнения, схему переключения, генератор квантующих импульсов, временный селектор и цифровой счетчик с цифровым селектором (13.

Этот термометр имеет низкую точность измерения вследствие того, что при нелинейной характеристике датчика возникает дополнительная погрешность измерения, обусловленная не.линейностью.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой термометр, содержащий преобразователь температуры в напряжение, выход которого подключен к первому входу усилителя постоI янного тока, схему сравнения, входы которой соединены с выходами усилителя постоянного тока и генератора линейно нарастающего напряжения, а выход подключен к управляющему входу селектора. временных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом цифрового индикатора, дешифратор, входы которого соединены с выходом счетчика импульсов, а выходы подключены к управлякицим входам ключей соответственно, выходы которых через образцовые резисторы подключены к второму входу усилителя, соединенному через резисторы обратной связи с выходом усилителя и общей шиной усилителя 21.

Однако известный термометр не обладает достаточно высокой точностью измерения. Это вызвано тем, что линеаризация характеристики термопреобразователя осуществляется только измерением ее крутизны путем умножения сигнала термопреобразователя на постоянный, в пределах каждого участка аппроксимаций, коэффициент.

Это в свою очередь приводит к скачкообразным отклонениям фактической характеристики термопреобразователя от линейной зависимости и вносит определенную погрешность в конечный результат измерения.

Цель изобретения вЂ” повышение точности измерения температуры за счет более точного приближения характеристики термопреобразователя к линейной зависимости.

Поставленная цель достигается тем что в цифровой термометр, содержащий преобразователь температуры в напряжение, выход которого подключен к первому входу усилителя постоянного тока, схему сравнения, входы которой соедйнены с выходами усилителя постоянного тока и генератора линейно нарастающего напряжения, а выход под5 ключен к управляющему входу селектора временных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов, выход которого

f0 соединен с входом цифрового индикатора, дешифратор, входы которого соединены с выходом счетчика импульсов, а выходы подключены к управляющим входам и ключей, выходы которых через образцовые резисторы подключены к второму входу усилителя, соединенному через резисторы обратной связи с выходом усилителя и общей шиной усилителя, дополнительно введены источников напряжения смещения, каждый иэ которых включен между общей шиной усилителя и входом соответствующего ключа.

На фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового термометра; на

25 фиг. 2 вЂ” графическая интерпретация предлагаемого метода линеаризации (изменения выходного сигнала термо1 метра в зависимости от температуры при коррекции нелинейности термопреобразователя и без коррекции).

Цифровой термометр содержит преобразователь 1 температуры в напряжение, включающий в себя, например, термопреобразователь 2 сопротивле35 ния, подключенный к источнику 3 напряжения, и усилитель 4, усилитель

5 постоянного тока с резисторами б и

7, образующими цепь обратной связи, схему В сравнения, генератор 9 линей4п но нарастающего напряжения, временной селектор 10 генератор 11 импульсов, счетчик 12, дешифратор 13 участков аппроксимации, цифровой индикатор 14, образцовые резисторы 15.1..., 45 1 » число котоРых Равно числУ Участков аппроксимации, ключи 16.1,..., 16>, источники 17.1, ..., 17I напряжения смещения.

Конструкция источников напряжения смещения может быть любой. Например, каждый из источников напряжения смещения может содержать, целитель напряжения вЂ” реохорд 18 ° 1, подключенный к выходу источника 3 напряжения и согласующий элемент 19.1, 55

Дешифратор 13 участков аппроксимации представляет собой запоминающее устройство с числом выходов, равным числу участков аппроксимации.

Цифровой термометр работает следующим образом.

На выходе преобразователя температуры в напряжение формируется сигнал напряжения, нелинейным образом зависящий от измеряемой температуры. Это

11174бl

V8yyi Ц ("а+) )+ inc Й

/I<)

1 к

/ т, ВННиПи Заказ 7184/24 Тираж 822 Подписное

Филиал. ППП "Патент", г. ужгород, ул.Проектная, 4 напряжение через усилитель 5 поступает на. схему 8 сравнения.

В момент начала цикла измерения запускается генератор 9 линейно нарастающего напряжения. Счетчик 12, находящийся до этого в нач ьном 5 (нулевом) состоянии, начинает подсчет импульсов, поступающих на его вход через временный селектор 10 с геиератора ll импульсов, Код с выхода счетчика 12 поступает на вход дешифратора 13 участков аппроксимаций. В момент достижения кодом на адресных входах значения, соответствующего концу i-ro участка аппроксимаций, происходит смена кода на 35 выходах дешифратора 13, при этом сигнал с i-го переходит на (+1)-й выход.

В момент равенства напряжений на выходах усилителя 5 постоянного тока о и генератора 9 линейно нарастающего напряжения схема 8 сравнения выдает запирающий сигнал на временный селектор 10 и подача импульсов на счетчик 12 прекращается. Цикл изме-. рения на этом заканчивается и с цифрового индикатора 14 снимается значение температуры.

Таким образом, число импульсов, поступающих на счетчик 12, а следовательно, и измеренное значение тем- 3О пературы, определяется величиной напряжения на входе усилителя 5 постоянного тока.

Величина этого напряжения определяется коэффициентом передачи К; усилителя 5 постоянного тока и напряжениями, подаваемыми на его входы.

В течение цикла измерения по сигналам дешифратора 13 участков аппроксимации, который управляется кодом с выходов счетчика 12, происходит срабатывание ключей 16.1.. °, 18, подключающих к входу усилителя 5 постоянного тока источники 17.1,..., 17п напряжения смещения через резисторы 15.1,...,15, определяющие коэффициент К; передачи усилителя 5..

Следовательно, подбирая резисторы

15.1,...15@ и и на каждом участке аппроксимации, можно .линеаризовать характеристику термопреобразователя методом кусочно-линейной аппроксимации отрезками функции, полученными из этой характеристики путем вариации двух констант К; и И . Такой метод линеаризации позволяет при одном и том же числе участков аппроксимации получить более высокую точность, чем прн линеаризацни отрезками функции, полученными из характеристики термопреобразователя изменением только коэффициента К., как

1 в известном устройстве.

Наличие в цифровом термометре источников напряжения смещения выгодно отличает его от прототипа, так. как позволяет повысить точность измерения.