Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержашее преобразователь температуры в частоту, выход которого через первый и второй ключи подключен к счетчику результата измерения , соединенному с блоком-индикации , счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через, третий ключ соединен с вьгходом первого ключа, счётчик базы времени, вход которого соединён с выходом генератора опорной частоты, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и увеличения точности измерения, в него введены блок памяти, два компаратора и регистр, тактовый вход которого соединен с промежуточным выходом счетчика базы времени, выходы подключены к адресным входам блока памяти, а-входы подключены к выходам счетчика вычитания начальной частоты, соединенным с первыми входами первого компаратора , прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, а вторые входы первого компаратора подключены к первым выходам блока памяти, вторые выходы которого соединены с первыми входами второго компаратора, вторые входи которого соединены с выходами счетчика базы времени, а инверсный выходподключен к управляющему входу первого ключа. Од 00 Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

14(51 G Ol К 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f30 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРНТИЙ (21) 3615111/24- 10 (22) 08.07.83. (46) 07.02.85. Бюл. В 5 (72) В.К.Пойкалайнен (71) Эстонская сельскохозяйственная академия (53) 536.53(088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР

У 830151 кл. С Ol К 7/32, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

II 892233, кл. С 01 К 7/00, 1980.

3. Патент США Ф 4172384, кл. G Ol К 7/24, опублик. 1979 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ .

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержашее преобразователь температуры в частоту, выход которого через первый и второй ключи подключен к счетчику результата измерения, соединенному с блоком-индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через третий люч соедйнен с выходом первого ключа, счетчик базы времени, вход которого,SU„;, 31386 4 А

- соединен с выходом генератора опор- ной частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения и увеличения точности измерения, в него введены блок памяти, два компаратора и регистр, таКтовый вход которого соединен с промежуточным выходом счетчика базы времени, выходы подключены к адресным входам блока памяти, а входы подключены к выходам счетчика вйчитання начальной частоты, соединенным с первыми входами первого компаратора, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего I ключей, а вторые входы первого компаратора подключены к первым выходам блока памяти, вторые выходы которого соединены с первыми входами второго компаратора, вторые входй которого соединены с выходами счетчика базы времени, а инверсный выход подключен к управляющему входу первого ключа.

1138664

Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее к устройствам для измерения температуры с коррекцией нелинейности термопреобразователя. 5 Известно: устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь с частотным выходом, ключ, выход которого подключен к счетному

° входу счетчика, индикаторный ре- 10 гистр, генератор опорной частоты, выход которого подключен к входу делителя опорной частоты, подсоединенного к входу схемы Й и входу схемы управления, выходы которой подключены к входу счетчика, управляющему входу ключа и входу индикаторного регистра, запоминающий блок, вычитатель, распределитель уровней, тактирующий блок, схемы 20 больше — меньше, две группы схем И и схемы ИЛИ (I) .

Однако в этом устройстве коррекция нелинейности,термопреобразователя осуществляется путем изменения состояния счетчика на определенное число при подсчете им определенного количества импульсов.

Известен цифровой термометр, со30 держащий термопреобразователь с частотным выходом, соединенный с входом ключа, генератор опорной частоты, соединенный с делителем частоты, блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда де- З5 лителя частоты, а выходы соединены соответственно с управляющим входом ключа, генератором опорной частоты и входом установки нуля делителя частоты, тактирующий блок, подключен- 40 ный,к управляющему входу сумматора, к входам которого подключены входы преобразователя кодов, блок индикации, соединенные последовательно блок распознавания калибровочных ин- 45 тервалов температуры, блок диспетчер и электронный коммутатор, выходы которого соединены с соответствующими входами делителя опорной частоты, а вход блока распознавания 50 калибровочных интервалов температуры соединен с выходом блока индикации.

В устройстве коррекция нелинейности частотного термопреобразователя осуществляется путем кусочно-линей- 55 ной аппроксимации термочастотной характеристики отрезками прямых с узлами в реперных точках (2) .

Недостатком приведенных выше устройств является их сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь температуры в частоту, выход которого через первый и второй ключи подключен к счетчику результата измерения, соединенному с блоком цифровой индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты (3) .

Однако известное устройство при работе с термопреобразователями, имеющими нелинейную термочастотную характеристику, имеют узкий диапазон измерения и низкую точность.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения и увеличение точ- ., ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь температуры в частоту, выход которого через первый и второй. ключи подключен к счетчику результата измерения, соединенному с блоком индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, введены блок памяти, два компаратора и регистр, тактовый вход которого соединен с промежуточным выходом счетчика базы времени, выходы подключены к адресным входам блока памяти, а входы подключены к выходам счетчика вычитания начальной частоты, соединенным с первыми входами nepsoro компаратора, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, а вторые входы первого компаратора подключены к первым выходам блока памяти, вторые выходы которого. соединены с первыми входами второго компаратора, вторые входы которого соединены с выходами счетчика базы времени, а инверсный выход подключен к управляющему входу первого ключа.

На фиг 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — термочастотная характеристика устройства.

Устройство для измерения температуры содержит преобразователь l температуры в частоту, например генератор, в частотнозадающую цепь которого включен термопреобразователь сопротивления или термочувствительный пьезорезонатор, первый ключ 2, второй ключ 3, третий ключ

4, счетчик 5 результата измерения, блок 6 индикации, счетчик 7 вычитания начальной частоты, генератор

8 опорной частоты, счетчик 9 базы времени, регистр 10, блок I 1 памяти, первый и второй компараторы

12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

Весь диапазон измерения температуры разбивается на поддиапазоны, каждый из которых может быть аппроксимирован линейным отрезком, например АВ, ВС и т.д. (фиг. 2).

На каждом i-ом поддиапазоне (i=

=1, 2,...) зависимость выходной частоты преобразователя I от температуры t выражается формулой

f =a; Ъ; t, . (1) где а; и bl — постоянные коэффициенты.

При работе устройства в счетчик

5 результата за интервал времени

Т должно поступить N импульсов

N=f; Т=а, Tsb„° Т с (2)

Длительность интервала времени

Т зависит от опорной частоты f генератора 8 и от кода И„;, выдаваемого 40 блоком Il памяти на первые входы компаратора 13:T=N„;/fÄ . В этом случае выражение (2) имеет вид

1138664 4

Нри включении устройства, после установки счетчиков 5, 7 и 9 в нулевое состояние (цепи установки счетчиков в нулевое состояние не.показаны), открываются ключи 2 и 4 и закрывается ключ 3. Нри этом счетчик 9 базы времени начинает подсчет импульсов от генератора 8 опорной частоты, а счетчик -7 вычитания начальной частоты начинает подсчет импульсов от преобразователя I .После подсчета счетчиком 9 определенного количества импульсов и„ (п <И;), на его промежуточном выходе появляется сигнал, по которому в регистр !О записывается промежуточный код q с выхода счетчика 7. С выходов регистра 10 этот код передается на адресные входы блока II памяти. В соответствии с кодом q, которым определяется нол мер поддиапазона измерения, блок

ll памяти выдает на вторые входы компаратора 12 код, соответствующий числу Nо,, а на первые входы компаратора 13 — код, соответствующий числу N« °

Тем временем счетчик 7 продолжает подсчет импульсов до количества N, после чего с появлением сигнала

01 на выходе компаратора 12 открывается

30 1

; ключ 3, а с исчезновением сигнала на его инверсном выходе закрывается ключ 4. Счетчик 5 результата начинает подсчет импульсов преобразователя 1 температуры в частоту и продолжает его до тех пор, пока содержимое счетчика базы времени не станет равным N После этого срабатывает компаратор 13, по сигналу с которого ключ 2 закрывается. На этом цикл измерения закончен. Результат счетчика 5 индицируется блоком индикации.

И=а! — + Ъ;

И к<, Ик

1 fx e fK

45 (3) Из этого выражения видно, что для получения однозначного соответствия между результатом счетчика 7 и температурой надо выбирать И„; таким, чтобы (Nk, /fz) ° b„=1 и вычитать из результата величину N =а (И„ / f„), которая определяется кодом, выдаваемым блоком памяти на вторые входы компаратора 12. Величиной N„, ìoæíî N изменять таким образом наклон линейного участка, а величиной И ; — его начальный сдвиг, Точность устройства зависит от выбранного количества линеаризирующих отрезков характеристики термопреобразователя в диапазоне измерения, а также от чувствительности термопреобразователя.

Наличие в устройстве новых элементов — блока памяти, реги тра, компараторов позволяет работать с преобразователями, имеющими нелинейную зависимост выходной частоты от температуры, при этом наряду с повьппением точности измерения достигается расширение диапазона измеряемых температур..

1138664

1138664

Составитель В.Куликов

Редактор Е.Лушникова Техред И.Пароцай Корректор Г.Решетник

Заказ 10677/31 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиштета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4