Устройство для измерения разности температур

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее два термопреобразователя, источник сигналов и регистратор, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены логический элемент И-НЕ и логический элемент И-ИЛИ-НЕ, первый и четвертый входы которого соединены -с входами элемента И-НЕ, второй и третий входы соединены с выходом элемента И-НЕ, а выход подключен к регистратору , управляющий вход которого соединён с первым выходом источника сигналов, выполненного в виде формирователя перепадов напряжения, при этом в качестве термопреобразователей используются две цепочки из последовательно соединенных логических инверторов, выполненных в интегс $9 ральном исполнении, причем входы цепочек соединены с вторым выходом ис- (Л точника сигналов, а выходы подключены соответственно к входам элемента И-НЕ. 00 Од

„„SU„„1186965

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 К 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3729765/24-10 (22) 20.04.84 (46) 23. 10.85. Бюл. Ф.39 (7 1) Ворошиловградский машиностроительный институт.. (72) Г.А. Бобровский и В.Е. Бондаренко (53) 536. 53 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1089432, кл. G Ol К 3/08,G01 К 7/16, 1983.

Патент CgA Ф 4305288, кл. 73-362. опублик. 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее два термопреобразователя, источник сигналов и регистратор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены логический элемент И-.НЕ и логический элемент И-ИЛИ-НЕ, первый и четвертый входы которого соединены с входами элемента И-HE второй и тре. тий.входы соединены с выходом элемента И-HE а выход подключен к регистратору, управляющий вход которого соединен с первым выходом источника сигналов, выполненного в виде формирователя перепадов напряжения, при этом в качестве термопреобразователей используются две цепочки из последовательно соединенных логических инверторов, выполненных в интегральном исполнении, причем входы цепочек соединены с вторым выходом источника сигналов, а выходы подключены соответственно к входам элемента

И-НЕ.

1186965

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению разности температур с помощью полупроводниковых термообразователей. 5

Цель изобретения — повышение точности измерения путем уменьшения влияния помех на результат измерения и обеспечение непосредственного применения устройства в системах измерения, управления и контроля, использующих информацию в цифровой и широтно-импульсной форме.

На фиг. 1 изображена схема предлагае(мого устройства; на фиг ° 2-временные ди-1 . аграммы,иллюстрирующие работу устройства; на фиг. 3 — цифровой регистратор устройства; на фиг. 4 — функциональная схема устройства, демонстрирующая возможности наращивания струк-2О туры устройства для выполнения многоточечных измерений разности температур в заданных парах контролируемых точек; на фиг. 5 и 6 — соответственно функциональные схемы вычитающего звена и цифрового регистратора для устройства, изображенного на фиг. 4.

Устройство содержит источник 1 входных сигналов, реализованный в виде формирователя перепадов напря- ЗО жения между двумя логическими уровнями 0 и 1 (или 1 и О), первый.вы ход 2 которого соединен с управляющим входом 3 регистратора 4. Второй выход 5 источника 1 соединен с вхо- 35 дами 6 и 7 первого 8 и второго 9 термопреобраэователей, выполненных в виде первой 8.1,...,8.п и второй

9.1,...,9.п цепочек последовательно соединенных инверторов логических 40 сигналов, выполненных в интегральном исполнении. Выходы термопреобразователей 8 и 9 подключены к входам 10 и 11 логических элементов

И-НЕ 12 и И-ИЛИ-НЕ 13, образующих 45 вычитающее звено 14. Выход вычитающего звена (элемента И-ИЛИ-HE) подключен к входу 15 цифрового регистратора 4.

Устройство работает следующим об- 50 разом.

Перед началом измерений с выхода

2 источника 1 входных сигналов на управляющий вход регистратора 4 поступает сигнал начальной установки, SS формируемый источником 1 автоматически перед каждым измерением. Этот сигнал устанавливает цифровой регистратор

4 в исходное состояние и подготавливает его к приему измерительной информации, а устройство в целом — к проведению измерений.

Во время измерения разности температур источник 1 входных сигналов формирует на выходе 5 перепад напряжений, например, между логической единицей и нулем.или логическим нулем и логической единицей, поступающий на входы 6 и 7 термопреобраэователей 8 и 9, расположенных в поле контролируемых температур. Перепад напряжений 0 1 (1,0), поступающий на входы 6 и 7, начинает последовательно переключать инверторы 8.1, 8.п и 9.1,...,9.п. По истечении промежутка времени, равного времени задержки распространения сигнала в цепочке 8.1,...,8.п инверторов, перепад напряжений 0.1 (1,0) поступает на вход 10 вычитающего звена 14.

Аналогично на вход 11 вычитающего звена 14 перепад напряжений 0.1 (1.0) приходит с задержкой на величину времени задержки распространения сигнала в цепочке 9. 1,...,9.п инверторов.. Укаэанные величины времени задержки распространения сигналов пропорциональны температурам, контролируемым первым 8 и вторым 9 термопреобразователями. Вычитающее звено 14 построено таким образом, что на его выходе 15 формируется широтно-импульсный сигнал (пауза), длительность которого пропорциональна разности температур, контролируемых первым 8 и вторым 9 термопреобразователям. С выхода вычитающего звена широтно-импульсный сигнал поступает на вход цифрового регистратора 4.

Процесс формирования разностным звеном 14 широтно-импульсного сигнала, длительность Т„ которого пропорциональна разности котролируемых температур, иллюстрируют временные диаграммы сигналов на выходах (входах)

5, 10, 11 и 15 блоков устройства (фиг. 2).

В результате проведенных исследований установлены закономерности, связывающие разность контролируемых темУ ператур с длительностью широтно-импульсных сигналов на выходе 15 вычитающего звена 14. Для случая, когда источник 1 при выполнении измерений формирует на своем выходе 5 перепад напряжений 0,1 и при четном числе инверторов и в цепочках 8 и 9, дли.тельность широтно-импульсного сигнала Т на выходе 15 вычитающего звена

tl

14 связана с разностью контролируемых температур (& — В ) соотношением 5

Т вЂ” (91 9 ) и К где Т вЂ” время задержки распростраЗД нения сигналов для логического элемента И-НЕ 12; 10

К вЂ” коэффициент, зависящий от конструкторско-технологической и электрической разновидностей интегральных микросхем (ИМС). Например, для 15

ТТЛ ИМС 134 серии К =3,7 нс/ С

Цифровой регистратор (фиг. 3) может быть выполнен на основе счетчика

16 числа импульсов и генератора 17 прямоугольных импульсов. При выполнении измерений .счетчик 16 в течение времени, равного длительности широтно-импульсного сигнала Т„, суммирует сигналы, поступающие от генератора 17. При этом цифровой код счетчика представляет собой значение контролируемой. разности температуры. 3адержка распространения сигнала Тэ> в процессе измерения не меняется,поэто-. му она может быть определена и учтена при формировании цифрового кода заранее во время установки счетчика регистратора 4 в исходное состояние перед выполнением измерений.

При необходимости выполнения измерения разности температур в различных заданных точках структура устройства (фиг. 1) легко наращивается путем добавления однотипных блоков.

При этом принцип работы устройства

1186965 4 и порядок взаимодействия его блоков остается аналогичным описанному.

На фиг. 4 приведена одна иэ воеможных реализаций устройства для измерения разности температур, контролируемых попарно термопреобразова-, телями 9.1 и 8; 9.2 и 8; 9.п и 8. В этом случае вычитающее звено 14 долж- но содержать и вычитающих схем, аналогичных вычитающей схеме устройства, представленного на фиг. 1, выполненных на элементах И-НЕ и И-ИЛИНЕ (фиг.5),а регистратор 4 выполняют по схеме, представленной на фиг. 6. При этом на входы 15.1

15.m регистратора 4 (фиг. 6) сигналы поступают с соответствующих выходов 15.1,. ° .,15.п вычитающего звена (фиг. 5) и, таким образом, счет-. чики 17.1,...,17.п регистратора в цифровой форме регистрируют разность температур, контролируемых попарно термопреобразователями 9.1 и 8;...;

9.п и 8.

С помощью предлагаемого устройства можно проводить измерение усредненной разности температур в двух заданных группах точек. Это достигается рассредоточением инверторов 8. 1,. ° ., 30 8.п цепочки в первой группе точек, а инверторов 9.1,...,9.Il цепочки— во второй группе точек. При этом результирующие рассогласование задержек переключения в термопреобразователях 8 и 9 пропорционально усредненной разности контролируемых температур в заданных группах точек, и на выходе .вычитающего звена формируется широтно-импульсный сигнал, дли4р тельность которого пропорциональна указанной разности температур, 1186965

° °

° °

° °

Фиг 6

Составитель В. Куликов

Техред С.Мигунова Корректор Г. Решетник

Редактор О. Бугир

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

Заказ 7638 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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