Цифровой измеритель температуры

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ , содержащий термоэлектрический преобразователь, высокоомный термоэлектрод которого через первый ключ, а низкоомный термоэлектрод через эталонный резистор, второй ключ и источник напряжения смещения подключены к входу преобразователя напряжения в интервал времени, управляющие входы которого соед1 нены с выходом генератора опорной частоты, синхронизированного с частотой сети, и выходами двух селекторов, а выход подключен к блоку управления, управляющие выходы которого соединены с блоком индикации полярности, с управляющими входами селекторов, ключей и схемы линеаризации, соединенной с цифровым отсчетным устройством, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходом второго селектора , а йыход подключён к блоку управления , отличающийся тем, что, с целью повышения точности изме (Л рения, в него введены два дополнительных ключа и триггер, вход которого соединен с выходом первого селектора , а выход подключен к входу схемы линеаризации, при этом управляющие входь дополнительных ключей соединены с блоком управления, а входы первого и второго ключей - через дополнительные ключи с выходами второго и первого ключей соответственно

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ll Ì

РЕСПУБЛИН

3159 С 01 K 7 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3547488/18-10 (22) 26.11.82 (46) 23.10.84. Бюл. Н - 39 (72) Н.И.Грибок, М.Н.Гулька, В.Б.Здеб, В.И.Зорий, В,И. Пуцыло, В.А.Яцук и В.М.Свитлык (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола .и Мукачевский завод

"Мукачевприбор" (53) 536.53(088.8) (56) 1, Серьезнов А,Н., Цапенко М.П.

Методы уменьшения влияния помех в термометрических цепях. N., "Энергия", 1968, с. 27.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3499466/18-10, кл. С 01 К 7/02, 12.10.82 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМКРИТКЛЬ ТКМПКРАТУРЫ, содержащий термоэлектрический преобразователь, высокоомный термоэлектрод которого через первый ключ, а низкоомный термоэлектрод через эталонный резистор, второй ключ и источник напряжения смещения подклю,SUÄÄ 120180 А чены к входу преобразователя напряжения в интервал времени, управляющие входы которого соединены с выходом генератора опорной частоты, синхронизированного с частотой сети, и выходами двух селекторов, а выход подключен к блоку управления, управляющие выходы которого соединены с блоком индикации полярности, с управляющими входами селекторов, ключей и схемы линеаризации, соединенной с цифровым отсчетным устройством, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходом второго селектора, а Выход подключен к блоку управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два дополнительных ключа и триггер, вход которого соединен с выходом первого селектора, а выход подключен к входу схемы линеаризации, при этом управляющие входы дополнительных ключей соединены с блоком управления, а входы первого и второго ключей - через дополнительные ключи с выходами второго и первого ключей соответственно.

0180

1 112

Изобретение относится к электро/ термометрии и может быть использовано при построении помехозащищенных цифровых измерителей температуры, работающих в комплекте с термоэлектрическими преобразователями.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее трехэлектродную термопару, два одноименных термоэлектрода которой подключены к первичной обмотке трансформатора, а вторичная обмотка соединена последовательно с термопарой и входом вторичного прибора (13, Основным недостатком устройства является низкая помехоустойчивость при действии несимметричных и импульсных помех.

Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности. является цифровой измеритель температуры, содержащий термоэлектрический преобразователь, высокоомный термоэлектрод которого через первый ключ, а низкоомный термоэлектрод через эталонный резистор, второй ключ и источник напряжения смещения подключены к входу Преобразователя напряжения в интервал времени, управляющие входы которого соединены с выходом генератора опорной частоты, синхронизированного с частотой сети, и входами двух селекторов, а выход подключен к блоку управления, управляющие выходы .которого соединены с блоком индикации полярности, с управляющими входами селекторов, ключей и схемы линеаризации, соединенной с цифровым отсчетным устройством, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходом второго селектора, а выход подключен к блоку, управления, а также дополнительный термоэлектрический преобразователь, подключенный к преобразователю напряжения в интервал времени и источнику напряжения смещения 21.

Однако известное устройство не обеспечивает высокую точность измерения температуры в присутствии не-, симметричных электромагнитных и импульсных помех, поскольку полная компенсация помех возможна только в том случае, если термоэлектричес-. кие преобразователи будут идентичны между собой с высокой степенью точности, что фактически невозможно.

Кроме того, в устростве на результат

40 измерения оказывает влияние несимметрия токов утечки входных ключей преобразователя напряжение — интервал времени.

Цель изобретения — повышение точности измерения, путем устранения влияния несимметрии напряжения помехи и уоков утечки входных ключей на результат измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий термоэлектрический преобразователь, высокоомный термоэлектрод которого через первый ключ, а низкоомный термоэлектрод через эталонный резистор, второй ключ и источник напряжения смещения подключены к входу преобразователя напряжения в интервал времени, управляющие входы которого соединены с выходом генератора опорной частоты, синхронизированного с частотой сети, и выходами двух селекторов, а выход подключен к блоку управления, управляющие выходы которого соединены с блоком индикации полярности, с управляющими входами селекторов, ключей и схемы линеаризации, соединенной с цифровым отсчетным устройством, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходом второго селектора, а выход подключен к блоку управления, введены два дополнительных ключа и триггер, вход которого соединен с выходом первого селектора, а выход подключен к входу схемы линеаризации, при этом управляющие входы дополнительных ключей соединены с блоком управления, а входы первого и второго ключей — через дополнительные ключи с выходами второго и первого ключ и соответственно.

На чертеже приведена блок-схема цифрового измерителя температуры.

Цифровой измеритель температуры содержит термоэлектрический преобразователь 1, первый ключ 2, второй ключ 3, третий ключ 4, четвертый ключ 5, источник б напряжения смещения, преобразователь 7 напряжения в интервал времени, генератор опорной частоты, блок .9 управления, первый 10 и второй 11 селекторы, реверсивиый счетчик 12, триггер 13, схему 14 линеаризации цифровое отсчетное устройство 15, блок 16 индикации полярности и образцовый резистор .17. Ключи 2 — 5 должны иметь з 112018 одинаковые параметры. Для их реализации удобное всего испольэовать интегральную микросхему, содержащую несколько идентичных ключей. Величина гв образцового резистора 17 выбирается такой, чтобы удовлетворялось условие, "о="е н (1) где ахеи г„- значения сопротивлений высокоомного и низкоомно- 10 го термоэлектродов термоэлектрического преобразователя 1.

Цифровой измеритель температуры работает в два цикла следующим образом.

В исходном состоянии реверсивный счетчик 12 установлен в нулевое состояние. В первом такте первого цикла измерения по команде со схе- 2О мы 9 управления второй ключ 3 и четвертый ключ 5 замыкаются, а первый 2 и третий 4 размыкаются, что соответствует подключению к входу преобразователя напряжения a интервал време, 25 ни 7 отрицательной полярности "термоЭДС (-Е „) термоэлектрического преобразователя 1. При этом происходит измерение алгебраической суммы напряжений: термо- ЭДС (-Е х), источни- Зо ка напряжения смещения Uc, напряжения эквивалентной помехи Uä, действующей во входной цепи измерителя температуры, напряжения д q дрейфа преобразователя 7 и результирующего падения напряжения д у„ от токов утечки ключей 2 — 5 и преобразователя 7 на сопротивлениях элементов входной цепи устройства °

На протяжении времени Т„, пропор- <О ционального U1 =(- «+Ус +Цгг +дЯ+ду- ) во втором такте первого цикла измерения, выход генератора опорной частоты через второй селектор 1 1 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 12, в результате чего в нем записывается количество импульсов

Я„=т f<=K(E<+Uсм+ОщиЧ,+д",), (2)

50 где f — частота следования импульсов генератора 8 опорной частоты;

К - коэффициент аналого-цифрового преобразования; 55 д ц — аддитивная составляющая погрешности, приведенная к входу.

0 4

В первом такте второго цикла измерения по команде с -блока 9 управ-. ления второй ключ 3 и четвертый ключ 5 размыкаются, а первый ключ 2 и третий ключ 4. замыкаются, что соответствует подключению к входу преобразователя 7 напряжения в ин тервал времени положительной полярности термо- ЭДС Е„ термоэлектрического преобразователя 1, которая суммируется как и в первом такте первого цикла с U,„,,U.», дг1 и ду .

Напряжение

0 (Е +О + U +/$4 5J ) (3)

2 х см п2 1. преобразуется в пропорциональный интервал времени Т .

Одновременно с началом второго такта второго цикла измерения на вычитающий вход реверсивного счетчика 12 через второй селектор 11 с генератора 8 опорной частоты начинают поступать счетные импульсы. Блок 9 управления фиксирует момент времени перехода реверсивного счетчика через ноль и момент времени окончания формирования временного интервала Т преобразователем 7 напряжения во временной интервал. В промежутке между этими событиями по команде блока 9 управления выход генератора опорной частоты подключается через первый селектор 1О к входу триггера 13.

В течение второго такта второго цикла измерения на вычитающий вход реверсивного счетчика пройдет N< импульсов

N = Г = K(E„+0ñ +(п2+ 1 "г)

Если учесть, что реверсивный счетчик переходит через нулевое состояние после прохождения íà его вычитающий вход N импульсов (частота генератора 8 опорной частоты в обоих циклах измерения постоянна), то интервал времени между началом второго такта второго цикла преобразования и переходом реверсивного счетчика через ноль равен Т„.

Таким образом, прохождение импульсов с выхода генератора 8 опорной частоты через первый селектор 10 на вход триггера 13 осуществляется за промежуток времени

Т3 (5)

Следовательно на вход триггера 13 поступает количество импульсов, равное

1120180

Составитель В.Куликов

Редактор Е.Лушникова Техред Л Коцюбняк Корректор M.Ëåîíòþê

Заказ 7729/29 Тирам 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Датент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 и «Й -Й * кое «» (Й3 -Йм )gu«z-u«Д (Й

Как показывают простые расчеты, прн использовании в цифровом измерителе температуры ключей с одинаковы" 5 ми параметрами лу =ау . При выполнеS Ф нии условия (1) значение аддитивной помехи U,, возникающей, например, за счет действия помехи общего вида, равно значению аддитивной помехи Бп

Поэтому N =2kE с выхода триггера 13, х осуществляющего деления Nз на 2, на вход схемы линеаризации поступает количество импульсов N„=K.E». После

15 линеаризации результат измерения фиксируется цифровым отсчетным устройством 15»

Наличие в цифровом измерителе дополнительных ключей и триггера, а такие новая схема подключения термоэлектрического преобразователя, выгодно отличают предлагаемый цифровой измеритель от известного, так как позволяют повысить точность измерения температуры за счет устранения погрешности от токов утечки и снишения влияния электромагнитных помех на результат измерения.