Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕШЕРАТУРЫ, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в частотно-задающу.ю цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи подключен к входу счетчика результата измерения, соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, а прямой и инверсный выходы соответственно соединены с управлякмцими входами второго и третьего ключей, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измерения, в него введены дополнительньй счетчик, коммутатор и резисторы, включенные в частотно-задающую цепь генератора образцовой частоты через коммутатор, (Л управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика, вход которого соединен с промежуточным выходом счетчика результата измерения . ел ел с

C0IO3 СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5!) С 01 К 7/00

1ОСУДАРСТ ЕНН 1Й HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3567924/24-10 (22) 07.02,83 (46) 15.05.85. Бюп. № 18 (72} В.К.Пойкалайнен (71) Эстонская сельскохозяйственная академия (53) 536.531(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 901846, кл. С 01 К 7/22, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР № 83842 1, кл. G 01 К 7/32, l979.

3. Патент США № 4172384, кл. G 01 К ?/24, опублик. 1979, (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в частотно-задающую цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи подключен к входу счетчика результата измерения соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик

„,SU, 1 5870 вычитания начальной частоты, вход которого через третий ключ соединен с выхОдом первого ключа, а прямой и инверсный выходы соответственно соединены с управляющими входами второго и третьего ключей, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измерения, в него введены дополнительный счетчик, коммутатор и резисторы, включенные в частотно-задающую цепь генератора образцовой частоты через коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика, вход которого соединен с промежуточным выходом счетчика результата измерения.

1355870 2

Изобретение относится к темпера-, турным измерениям, в частности к устройствам для измерения температуры с коррекцией нелинейности характеристики термопреобразавателя, и может быть использовано при точных измерениях температуры с представлением результата измерения в цифровой, форме.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопреобраэователь, подключенный к входу преобразователя сигнала термапреобразователя во временной интервал, выход которого подключен к управляющему входу ключа, соединяющего генератор счетных импульсов с двоична-десятичным счетчиком, информаци онный вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход подключен к блоку цифровой индикации, двоичный счетчик, вход которого соединен с выходом ключа, а выход подключен к адреспому входу блока памяти..В этом устройстве линеаризация характе-2 ристики термопреобразователя осуществляется путем добавления корректирующих чисел, хранящихся в блоке памяти„ к результату измерения Г 13.

Однако ано не может обеспечить З0 высокой точности измерения в случае использования термопреобразователя с сильно выраженной нелинейной характеристикой.

Известно устройство для измерения щ температуры, содержащее преобразователь. температуры в частоты, выход которого через. ключ подключен к счетчику импульсов, цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен 40 с выходом преобразователя температуры в частоту, а выход через блок управления частотой подключен к управ;. ляющему входу генератора, выход которого через формирователь подключен 45 к управляющему входу ключа. В этом устройстве линеаризация характеристики термопреобразователя осуществляется путем изменения длительности изме- рительного интервала, в течении кото-$0 рого осуществляется подсчет импульсов с выхода преобразователя температуры в частоту.

Однако цифроаналоговый преобразователь должен формировать сигнал,про-И5 порциональньп отклонению выходного сигнала термопреобразователя от ли-. нейной .зависимости, что трудно выполнимо при использовании термопреобразователя с сильно выраженной нелинейной характеристикой.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее термопреобраэователь сопротивления, включенный в частотназадающую цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи под,кюпочен к входу счетчика результата измерения, соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик вычитания начальной частоты, вход каторага через третий ключ соединен с выходам первого ключа, а прямой и инверсный выходы соответственна соединены с управляющими вхадамн второго и третьего ключей, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход подключен к управляющему входу первого ключа Е 33.

Недостатком устройства является та, что оно не может обеспечить высокой точности измерения в шираком интервале температур при работе с термопреобразавателямн,имеющими нелинейную характеристику преобразования °

Цель изобретения - повьппение точ, ности измерения и расширения диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в частотно-задающую цепь генератора, выход которого через первый и второй ключи подключен к входу счетчика результата измерения, соединенного с блоком цифровой индикации, счетчик вычитания начальной частоты,. вход которого через третий ключ соединен с выходом первого ключа, а прямой и инверсный выходы соответственно соединены с управляющими входами второ го и третьего ключей, счетчик базы времени, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, введены дополнительный счетчик, коммутатор и резисторы, включенные в частотно-задающую цепь генератора образцовой частоты через коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного счетчика, вход которого

1155870

Е„(t) =а1,+Ь .t, (2) соединен с промежуточным выходс м счетчика результата измерения.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства, на фиг.2 — термочастотная характеристика генератора 2. 5

Устройство содержит термопреобразсватель 1 сопротивления, включенный в частотнозадающую цепь генератора 2, резисторы 3, включенные через коммутатор 4 в частотно-задающую 1р цепь генератора образцовой частоты

5, первый ключ 6, второй ключ 7, третий ключ 8, счетчик 9 результата, блок 10 цифровой индикации, счетчик

11 вычитания начальной частоты, счет-15 чик 12 базы времени и дополнительный счетчик 13. Вход счетчика 13 соединен с промежуточным выходом счетчика

9 результата, .в качестве которого может быть использован какой-нибудь 2р информационный выход или выход переноса с младшей декады на старшую.

Устройство может быть целиком выполнено на обычных серийных микросхемах. 25

Дпя уменьшения влияния изменений температуры окружающей среды, а также изменений напряжения питания на точность измерения, генераторы 2 и 4 следует выполнять по одной и той же Зр

czeMe на активных элементах, расположенных в одном корпусе интегральной микросхемы.

Устройство работает следующим образом. 35

Весь диапазон измеряемых температур разбивается на поддиапазоны, чис ло которых определяется требуемой точностью измерения температуры. В .каждом поддиапазоне термочастотная 4р характеристика генератора 2 аппроксимируется линейной зависимостью вида где а, и Ь вЂ” постоянные козффициенты4

i=1,2,...,n,n — номер поддиапазс на.

Предположим, что измеряемая темпе,ратура находится в пределах первого ,поддиапазона АВ (фиг.2). Если подсчи-50 тывать импульсы от генератора 2 за

:базовый интервал времени- T N„/Е„, 1где Ny, - емкость счетчика базы времени, а fq — частота генератора образ" цовой частоты, то результат счета ра-55 вен

N=f (C) Т=а - + Ъ - .

N N

Фf 1Е

Из выражения (2) видно, что для получения однозначного соответствия между результатом счетчика 9 и температурой надо иметь Ь1 N„/f, =1, что может быть достигнуто соответствующим выбором частоты f,, путем изменения величины резистора в частотно-задающей цепи генератора 3, а также вычитать из результата счета величину

И =а N„/f„ . Величину N определяет емкость счетчика вычитания начальной частоты 11.

В начале цикла измерения счетчики 9, 11, 12 и 13 устанавливаются в нулевые состояния (установочные цепи не показаны). При этом в частотнозадающую цепь генератора 4 включается первый резистор, так что его частота равна f4 ключи 6 и 8 открываются, а ключ 7 закрывается.

Импульсы с выхода генератора 2 с частотой следования f(t) поступают через открытые ключи 6 и 8 на вход счетчика 11 вычитания начальной частоты. При поступлении на вход счетчика Ne импульсов он переполняется и в момент переполнения по сигналам с его выходов ключ 7 открывается, а ключ 8 закрывается. Импульсы с выхода генератора 2 через ключ 6 и 7 начнут поступать на вход счетчика результата измерения. При этом,за интервал времени 7 = — †. —,где

Ng э

Е(.)!

Ик — емкость счетчика базы времени

12, на его вход поступит число импульсов

N = f (t) ° (-1 — -а — )=t. (3)

N N

Е f(t) Предположим измеряемая температура находится в пределах второго поддиапазона. Для этого поддиапаэона зависимость выходной частоты генератора 2 от температуры может быть представлена в виде

f (t) =а +Ь 1=а,.+(b, -Ь ) „+Ь. t, (4) где а и Ь вЂ” постоянные коэффици2 енты, — температура в точке В градуировочной харак-, теристики.

Этой температуре соответствует .число Nz< на промежуточном выходе счетчика 9 результата измерения.

При измерении температуры s ммомент достижения счетчиком 9 значения И 1 I 155870 по сигналу с его промежуточного вы" хода произойдет изменение частоты генератора 5 со значения fq на значение fz. При этом за измерительный интервал, определяемый счетчиком 12 базы времени, счетчик 9 подсчитывает число импульсов N, равное величине

Если частоту генератора f выбрать равной значению И Ь, то результат измерения будет прямо пропорционален измеряемой температуре.

Если измеряемая температура находится в пределах третьего участка, то в момент достижения счетчиком результата значения Nqq, частота генератора 5 изменится со значения f на значение fy . При выполнении условия

fg N b результат измерения также будет прямо пропорционален измеряемой температуре.

Таким образом, переключение с одного линейного участка характерис5 тики на другой производится после on. ределенного количества импульсов, отсчитываемых в счетчике результата, после чего на его промежуточном выходе появляется сигнал, который переключает дополнительный счетчик на .следующую позицию, а тот определяет частоту перестраиваемого генератора в соответствии с соотношением fq =Ng

° Ь;.

Наличие в устройстве новых элементов — дополнительного счетчика, коммутатора перестраиваемого генератора и новых связей между элементами устройства, выгодно отличает

20 его от прототипа, так как позволяет при минимальных аппаратурных за- . тратах значительно повысить точность измерения и расширить диапазон измеряемых температур.

is 1

Составитель В.Куликов

Редактор M.Íåäoëóæåíêî Техред С.Мигунова Корректор М.Максимишинец

Заказ 3129! 36 Тираж 897 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