Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ , содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроенным калибратором, сумматор , входы которого соответственно соединены с выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции , коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источника стандартного сигнала, а выход подключен к цифровому вольтметру двухтактного интегрирования, выход которого гоепчнен с блоком коррекции, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которого подключен к входу счетчика совпадений, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и упрощения устройства , в него введены второй логический элемент И и счетчик запуска, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к запускакмцему входу цифрового вольтметра, выход конца измерений которого соединен с вторым входом первого логического элеменсл та И и первьи входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом .счетчика стробов, а выход подключен к управляющим входам счетчика стробов и счетчика совпадений, выход которого подключен к управляющим ел входам коммутатора rt блока коррекции. 4 ел ел to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) G 01 K 7/02, 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3691479/24-10 (22) 13.01.84 (46) 07.05.85. Бюл. У 17 (72) А.А. Саченко, В.Ю. Мильченко, В.В. Кочан и Б.А. Маслыяк (53) 536.532 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р- 569876, кл. G 01 К 7/02, 15/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 771485, кл. С 01.К 7/02, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ .

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроенным калибратором, сумматор, входы которого соответственно соединены с выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции, коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источника стандартного сигнала, а выход подключен к цифровому вольтметру двухтактного интегрирования, выход которого гоепинен с блоком

„„SU„„1154552 А коррекции, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которого подключен к входу счетчика совпадений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и упрощения устройства, в него введены второй логический элемент И и счетчик запуска, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к запускающему входу цифрового вольтметра, выход конца измерений которого соединен с вторым входом первого логического элемента И и первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выхоI дом.счетчика стробов, а выход подключен к управляющим входам счетчика стробов и счетчика совпадений, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора и блока коррекции.

4552 2

)f5

Изобретение относится к .температурным измерениям и может быть использовано для построения средств измерения температуры повышенной точности, в которых осуществляется автоматическая поверка измерительного канала совместно с термоэлектрическим преобразователем (Тп).

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термо- 1О электрический преобразователь со встроенным калибратором и блок коррекции, выходы которых подключены к сумматору, коммутатор, входы которого соединены с выходами блока управления и сумматора, а выходы подключены к входам измерительного прибора и бЛока сравнения,, подключенного вторым входом к выходу источника стандартного сигнала, а выхо- 2р дом — к входу. блока коррекции f3 3.

Однако это устройство ие обладает требуемой точностью.измерения из-за погрешности, обусловленной схемой дифференцирования сигнала термо- Я электрического преобразователя, входящей в состав блока управления при определении момента калибрования.

Это обусловлено тем, что порог чувствительности схемы. дифференцирова- щ ния, даже при применении лучших образцов отечественных операцион-. ных усилителей недостаточен. В реальных калибраторах скорОсть измене ния температуры перед плавлением реперного материала калибратора постепенно уменьшается, поэтому даже при малом значении производной выходного сигнала ГИ темнература его рабочего спая может весьма существенно {на несколько градусов) отличаться ат температуры фазового перехода реперного материала калибратора.

Наиболее близким к изобретению . 45 по технической сущности является устройство для измеренйя температуры, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроен-; ным калибратором, сумматор, входы $6 которого соответственно соединены с выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции, коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источни- з5 ка стандартного сигнала, а выход подключен к цифровому вольтметру двухтактного интегрирования, выход которого соединен с блоком коррекции, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которо-. го подключен к входу счетчика совпадений, а также блок управления, переключатель, триггер, два формирователя импульсов и блок:запрета 21.

В известном устройстве в момент идентификацйй фазового нерехода реперного материала цифровой вольтметр работает s режиме времяимпульсного преобразования, что существенно снижает его помехозащищенность и s случае воздействия интенсивных помех ведет к снижению . точности измерения. Кроме. того,конструкция этого устройства достаточна сложна.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности и упрощение устройства.. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроенным калибратором, сумматор,. входы которого соответственно соединены с выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции, коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источника стандартного сигнала, а выход подключен к цифровому вольтметру двухтактного интегрирования, выход которого соединен с блоком коррекции, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которого подключен ко входу счетчика совпадений, в него введены второй логический элемент И и счетчик запуска, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к запускающему входу цифрового вольтметра, выход конца измерений которого соединен с вторым

i входом первого логического элемента И, и первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом счетчика стробов, а выход подключен к управляющим входам счетчика страбов и счетчика совпадений, выход

1154

5$ которого подключен к управляющим входам коммутатора и блока коррекции

На чертеже приведека блок-схеМа предлагаемого устройства.

Устройство содержит ТП1 со встроенным калибратором, сумматор 2, блок 3 коррекции, источник 4 стандартного сигнала, коммутатор 5, цифровой вольтметр 6 двухтактного интег рирования, генератор 7 тактовых импульсов,. счетчик 8 запуска, логические элементы И 9 и 10, счетчик. 11 стробов и счетчик 12 совпадений.

Устройство работает следующим образом.

В режиме "Калибрование" оператор переводит объект в режим постоянного нагрева или охлаждения. Запуск цифрового вольтметра б производится импульсами с постоянным периодом следования, формируемыми путем заполнения счетчика 8 запуска импульсами генератора 7 тактовых импульсов с кварцевой стабилизацией частоты.. Имнуп с выхода генератора 7 тактовых импульсов одновременно поступают на счетчик 11 стробов, идентичный счетчику 8 запуска. Сигнал "Конец измерения" цифрового вольтметра б поступает на выходы логических элементов И 9 и

10. На второй вход логического элемента И 9 подается импульс счетчика 11 стробов, а на второй вход логического элемента 10 — инверсный импульс счетчика 11 стробов.. На выходе логического элемента И 9 формируется импульс при совпадении импульсов, поступающих с цифрового вольтметра 6 и счетчика стробов 11, а на выходе логического элемента. И 10 — при нх несовпадении.

В цифровом вольтметре двухтактного интегрирования длительность цикла преобразования (сумма длительностей первого и второго тактов преобразования) пропорциональна преобразуемому напряжению и соответствует измеряемой температуре.

При изменении термо-ЭДС, ТП1 сдвиг фазы поступления импульсов

"Конец измерения" цифрового вольтметра б относительно его запуска изменяется, что приводит к несовпадению выходных импульсов цифрового вольтметра б и счетчика стробов 11.

При этом срабатывает логический элемент И 10 и счетчики стробов 11

552 4 и совпадений 12 сбрасываются. Описанный процесс циклически повторяется под воздействием генератора 7 тактовых импульсов. При постоянстве термо-ЭДС ТП фаза импульса "Конец измерения" цифрового вольтметра 6 относительно запуска не меняется, импульсы с выходов цифрового вольтметра 6 и счетчика 11 стробов совпадают и на счетчик 12 совпадений с через логический элемент И 9 поступают импульсы. Если термо-ЭДС

ТП1 постоянна в течение длительного времени,. что свидетельствует о наступлении фазового перехода реперного материала, происходит срабатывание счетчика 12 совпадений и с его выхода снимается импульс

"Формирование поправки", поступающий на управляющий вход комчутатора

5 н блок 3 коррекции. При этом навстречу сигналу ТП 1 подключается источник 4 стандартного сигнала с напряжением, соответствующим термо-ЗДС ТП при температуре, соответствующей фазовому переходу реперного материала калибратора. Под воздействием выходного кода цифрового вольтметра 6 блоком 3 коррекции формируется значение поправки.

На этом процесс калибрования заканчивается. В режиме "Измерение" выходной сигнал блока 3 коррекции постоянно складывается с сигналом ТП 1, чем достигается коррекция его погрешности, линии связи, устройства линеаризации градуировочных характеристик ТП 1 и схемы компенсации температуры свободных концов (не показаны), а также аддитивной составляющей погрешности цифрового вольтметра б. Схема -идентификации фазового перехода реперного материала (счетчик стробов 11, логические схемы И 9 и 10 и счетчик 12 совпадений) в режиме "Измерение" отключается (возможно отключение их питания). При необходимости работы в режиме дистанционного запуска также отключается генератор 7 тактовых импульсов и счетчик 8 запуска. устройство может быть реализовано на базе микросхем. В качестве источника 4 стандартного сигнала может быть использован высококачественный стабилизатор с резистивным делителем на выходе.

1154552

Составитель В. Куликов

Техред С.йовжий Корректор И. Эрдейи

Редактор А. Козориз

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2703/35 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Блок 3 коррекции может быть выполнен на базе цифроаналогового преобразователя s интегральном исполнении, например 572 ПА 1. Инструментальная погрешность блока 3 коррекции слабо влияет на суммарную погрешность измерения, так как она является величиной второй степени малости по отношению к измеряемой термо-ЭДС.

По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает значительно большей помехозащищенностью.

Это связано с тем,. что в режиме

"Калибрование" известное устройство превращается в устройство с времяимпульсным преобразованием напряжения в фазу импульса (сигнал ТП поступает с выхода усилителя через ключ на вход компаратора). Прн этом воздействие помехи на компаратор вызывает его несвоевременное

5 срабатывание, а значит и неправильное преобразование сигнала ТП в фазу импульсов;

В предлагаемом устройстве импульс

"Конец измерения" поступает после окончания второго такта интегрирующего цифрового вольтметра. В связи с выбором первого такта, равного (кратного) периоду помехи, она оказывается существенно подавленной

15 уже в начале второго такта, т.е. приход импульса "Конец измерения" практически не зависит от наличия помехи.