Цифровой термометр для дистанционного измерения температуры

 

ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термопреобразователь сопротивления, подключенньй по четырехпроводной схеме к входам коммутатора , выход которого -соединен с первой входной клеммой измерительной схемы, выход которой соединен с аналого-цифровым преобразователем. блок вычисления, первьй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход с выходом блока памяти, а выход подключен к блоку индикации, блок управления, выходы которого соответственно подключены к управляющим входам коммутатора, аналого-цифрового преобразователя, блока вычисления, блока памяти, блока игздикации, и два резистора, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения сопро§ тивлений соединительных проводов и устранения аддитивной и мультиплиСЛ кативной погрешностей, в него введен дополнительньй коммутатор, входы которого соответственно через резис торы соединены с двумя проводами, термопреобразователя сопротивления, выход подключен к второй входной клемме измерительной схемы, а управЧ ляющий вход,- к блоку управления. О 00 ч

ССЮЭ С06ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 К 7/16 (21) 3631077/24-10 (22) 05.08.83 (46) 07.09.85. Бюл. Р 33 (72) Э.М.Бромберг, P.Ê.Âåëèåâ и Г.А.Мирзоев (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (53) 536.53(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

Р 932283, кл. G 01 К 7/16, 1980.

Патент США № 4122719, кл. 73-362, опублик. 1978. (54) (57) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термопреобразователь сопротивления, подключенный по четырехпроводной схеме к входам коммутатора, выход которого соединен с первой входной клеммой измерительной схемы, выход которой соединен с ана- . лого-цифровым преобразователем, „„SU„„1177687 A блок вычисления, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход— с выходом блока памяти, а выход подключен к блоку индикации, блок управления, выходы которого соответственно подключены к управляющим входам коммутатора, аналого-цифрово-. го преобразователя, блока вычисления, блока памяти, блока индикации, и два резистора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения т влияния на результат измерения сопротивлений соединительных проводов и устранения аддитивной и мультипликативной погрешностей, в него введен дополнительный коммутатор, входы которого соответственно через резисторы соединены с двумя проводами. термопреобразователя сопротивления, выход подключен к второй входной а клемме измерительной схемы, а управ- > ляющий вход, — к блоку управления. ° лД

1177687

Изобретение относится к области температурных измерений, конкретно к цифровым термометрам для дистанционного измерения температуры.

Целью изобретения является повы- 5 шение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения сопротивлений соединительных проводов и устранения аддитивной и

1О мультипликативной погрешностеи.

На чертеже приведена блок-схема цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит термопреобразователь 1 сопротивления, подключенный четырьмя проводами 2-5 двухпроводных линий связи к входам четырехвходового коммутатора 6, двухвходовый коммутатор 7, измерительную схему 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок 10 памяти, блок 11 вычисления, блок 12 управления, блок 13 индикации, два эталонных резистора 14 и 15 с сопротивлеЭ1 Ý2 Измерительная схема 8 предназначе->5 на для преобразования сопротивлений, подключаемых к ее входу, в аналоговый сигнал..и нормирования этого сигнала. Она может состоять из любых элементов, обеспечивающих выполнение 30 этих функций. Например, она может состоять из стабилизатора тока и усилителя. Выход-стабилизатора тока подключается к измеряемому сопротивлению, а напряжение с измеряемого сопротивления подается на вход усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя

Блок 10 памяти предназначен для ., хранения коэффициента (КЭ -Rу1), коэффициентов полинома, аппроксимирующего градуировочную характеристику термопреобразователя сопротивления, а также программы, по которой блок вычисления осуществляет вычисле-45 ние сопротивления термопреобразователя и определение температуры по полиноминальной зависимости сопротивления термопреобразователя от температуры. Блок памяти может состоять из постоянно запоминающего узла, предназначенного для хранения программы, и программируемого постоянно запоминающего узла, предназначенного для хранения значений коэффици- у ентов. В качестве блока памяти может быть использована стандартная БИС.

Блок управления предназначен для управления работой всего цифрового термометра. Он может, например, состоять из генератора тактовых импульсов, ключа, дешифратора и счетчика, вход которого через ключ соединен с выходом генератора, а выходы подключены к входам дешифратора, выходы которого являются выходами блока управления. При поступлении команды

"Пуск" ключ открывается, импульсы из генератора тактовой частоты через ключ поступают на вход счетчика и на выходах дешифратора начинает формироваться последовательность команд управления.

Блок вычисления предназначен для приема информации из аналого-цифрового преобразователя и значений коэффициентов из блока памяти, вычисления сопротивления термопреобразователя и определения температуры.

В качестве блока вычисления могут быть использованы, например, как однокристалльные микропроцессоры, так и микропроцессорные комплекты

БИС, например, серий К580, К581 и других, подключение которых осуществляется в полном соответствии с руководством по их применению.

Цифровой термометр работает следующим образом.

По команде "Пуск" блок 12 управления начинает формировать на своих выходах последовательность команд, которые поступают на управляющие входы коммутаторов, аналого-цифрового преобразователя, блока вычисления, блока памяти н блока индикации.

Весь процесс измерения осуществляется за шесть тактов.

В первом такте блок управления формирует последовательность команд, по которым к входу измерительной схемы 8 с помощью коммутаторов 6 и

7 подключается эталонный резистор

14. При этом на выходе измерительной схемы формируется аналоговый сигнал, пропорциональный сопротивлению эталонного резистора 14. Этот сигнал аналого-цифровой преобразователь преобразует в код Б, который заносится в память блока вычисления, при этом этот код И„ может быть представлен в виде

"1 = a(, + a„R °

77687 4 вается результат измерения, который равен где а и а — постоянные коэффициено ты, зависящие от коэффициентов передачи измерительного тракта цифрового термометра, 5 изменение которых обуславливает соответственно аддитивную и мультипликативную погрешности тракта измерения.

Во втором такте к входу измери- 10 тельной схемы 8 подключается эталонный резистор 15 и в память блока вычисления записывается результат измерения, который равен (6) 15

2 О 1R92 (2) В третьем такте к входу измерительной схемы 8 подключается цепь, состоящая из последовательно включенных эталонного резистора 15,соеди- 20 . нительного провода 2и соединительного провода 3, и в память блока вычисления записывается результат измерения, который равен

N3 = ao + а (Р э2 + Rn2 + Ьз» (3) (7) которая является решением системы из шести уравнений. Как видно, результат измерения ЕЕ не зависит от значений л2 л3 ° Rn< ° Rny ° ао " <

После вычисления сопротивления термопреобразователя определяется темI пература в соответствии с полиномом, аппроксимирующим градуировочную характеристику термопреобразователя.

Коэффициент (Еэт- — R э1-„), а также коэффициенты аппроксимирующего полинома заданы в блоке 10 памяти.

По команде, поступающей на его управляющий вход, один из этих коэффициентов в соответствии с алгоритмом работы цифрового термометра поступает в блок вычислен:;я. При поступлении команды на управляющий вход блока

13 индикации, результат измерения температуры поступает из блока вычисления в этот блок, где он сохраняет ся до поступления нового результата измерения. Цикл измерения температуры повторяется при наличии на входе блока 12 управления команды

"Пуск".

В.Куликов унова Корректор А.Зимокосов где R и Rn соответственно сопротивление проводов 2 и 3.

В четвертом такте к входу измерительной схемы подключается цепь, состоящая из последовательно включенньгх резистора 15, провода 2, термопреобразователя 1 и провода 4 и в память блока вычисления записывается результат измерения, который

35 равен

В пятом такте к входу измерительной схемы подключается цепь, состоящая из резистора 14, проводов 5 и 4 и в память блока вычисления записыСоставитель

Редактор В.Иванова Техред С.Миг, Заказ 5544/42

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 а о + а1 (К э g + К,1„+ "-t где Rne сопротивление провода.4, R — сопротивление термопреобраЕ зователя t.

ao + a< (R>Ä + Rn5 + Rn ) ° где R сопротивление провода 5.

В шестом такте к входу измерительной схемы покдлючается цепь, состоящая из эталонного резистора 14, провода 5, термопреобразователя 1 и провода 3, и в память блока вычисления записывается результат измерения, который равен

Блок вычисления по командам управления из блока 12 осуществляет вычисление сопротивления термопреобразователя в соответствии с формулой э 2- Рэт1 ((1 «1 ) +

Š2 N — N 6

+ (N,— И,)j,