Устройство для многоточечного измерения температуры

 

Изобретение м.б. использовано при построении многоканальных систем измерения температуры с помощью термопар с компенсацией изменения температуры их свободных концов. Цель изобретения - повьтение точности измерения . По результатам аттестации термопар значения их ЭДС при нормальной температуре кодируются в двоичном коде и вводятся в блок 22 памяти по адресам, соответствующим номеру канала коммутатора 3. ,В момент включения первой термопары по сигналу блока I7 управления из блока 22 памяти выбирается число, равное ЭДС первой термопары при температуре аттестации. В результате этого блок 22 памяти вырабатьшает сигнал, включающий соответствукнций ключ в матрице 13 электронных ключей. Через включенный ключ резистор из набора резисторов 12 изменяет выходное напряжение моста 1I в соответствии с результатами аттестации для первой термопары. Аналогоцифровой преобразователь 4 с коррекцией нуля, служащий для измерения напряжений термопар I и напряжения моста 11, работает по методу поразрядного уравновешивания.. Выходные сигналы термопар I усиливаются и нормируются усилителем 5 и напряжение с последнего сравнивается нуль-органом 6 с набором образцовых напряжений, вырабатываемых цифроаналоговым преобразователем 7. I ил. с S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 К 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4017177/24-10 (22) 26.12.85 (46) 29.02.88. Бюл. N - 8 (72) В.М.Бейлин, Н,А.Зенитова и В.Д.Шершуков (53) 536.5(088.8) .(56) Заявка Японии Ф 55-4269!, кл. G 01 К 7/12, опублик. 01.11.80.

Авторское свидетельство СССР

ll 408170, кл. G 01 K 7/12, 1972.

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение м.б. использовано при построении многоканальных систем измерения температуры с помощью термопар с компенсацией изменения температуры ик свободных концов. Пель изобретения — повышение точности измерения. Но результатам аттестации термопар значения их ЭДС при нормальной температуре кодируются в двоичном коде и вводятся в блок 22 памяти по адресам, соответствующим номеру канала коммутатора З.,В момент включения первой термопары по сигналу блока 17 управления из блока 22 памяти выбирается число, равное ЭДС первой термопары при температуре аттестации. В результате этого блок 22 памяти вырабатывает сигнал, включающий соответствующий ключ в матрице 13 электронных ключей. Через включенный ключ резистор из набора резисторов 12 изменяет выходное напряжение моста ll в соответствии с результатами аттестации для первой термопары. Аналогоцифровой преобразователь 4 с коррекцией нуля, служащий для измерения напряжений термопар l и напряжения моста 11, работает по методу поразрядного уравновешивания. Выходные сигналы термопар усиливаются и нормируются усилителем 5 и напряжение с последнего сравнивается нуль-органом б с набором образцовых напряжений, вырабатываемых цифроаналоговым преобразователем 7. l ил.

1377612

Изобретение относится к приборостроении и может быть использовано при построении многоканальных систеи измерения температуры с помощью термо5 пар с компенсацией изменения температуры их свободных концов.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем увеличения помехозащищенности и быстродействия устройства.

На чертеже приведена электрическая функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройства содержит набор 1 термо- 15 пар Т1 — Т и по числу контролируемых точек, свободные концы которых размещены в соединительной коробке 2 и подключены через коммутатор 3 к входу аналого-цифрового преобразователя 20 (АЦП) 4 с автоматической коррекцией нуля, состоящего из усилителя 5, выход которого соединен с одним из двух входов нуль-органа 6, цифроаналоговоного преобразователя (ЦАП) 7, выход которого соединен с вторым входом нуль-органа 6, регистра 8 последовательного приближения (РПН), инверсные выходы разрядов которого соединены с

ЦАП 7, а прямые выходы — с входами 30 регистра 9 памяти нуля и вычитателя

10, а вход данных РПП 8 соединен с выходом нуль-органа 6. В соединительную коробку 2 помещен также компенсационный мост 11 с термометром сопротивления, включенным в одно из его плеч. Питающая диагональ моста ll через набор резисторов 12 и матрицу 13 электронных ключей соединена с источником 14 питания АЦП 4. Измеритель-40 ная диагональ моста 11 через ключи нулевого канала коммутатора 3 подключена параллельно входу АЦП 4, выход которого соединен через блок 15 линеаризации с блоком 16 индикации. 45

В состав устройства входит также блок

17 управления, состоящий из генератора 18 тактовой частоты, выход которога соединен с входом, счетчика-делителя 19, дешифратора 20, входы которога подключены к выходам счетчика-делителя 19, начиная с разряца, задающего частоту 2„ переключения каналов коимутатора 3, и схемы 21 запуска, один из входов которой подключен к выходу одного из разрядов счетчикаделителя 19, задающего частоту f saпуска АЦП 4, а ее выход соединен с входам установки нуля РПП 8. Выходы дешифратора 20 соединены с коммутатором 3 и блоком 22 памяти, выходы которого, соединены с входами матрицы

13 электронных ключей. Кроме того, один из выходов дешифратора 20 подключен к второму входу схемы 21 запуска.

Устройство работает следующим образом, По результатам аттестации термопар значения их ЭДС при нормальной температуре кодируются в двоичном коде и вводятся в блок 22 памяти по адресам, соответствующим номеру канала коммутатора 3.

В момент включения первой термопары по сигналу блока 17 управления из блока 22 памяти выбирается число, равное ЭДС первой термапары при температуре аттестации. В результате этого блок 22 памяти вырабатывает сигнал, включающий соответствующий ключ в матрице 13 электронных ключей.

Через включенный ключ резистор из набора резисторов 12 иэиеняет выходное напряжение моста ll в соответствии с результатами аттестации для первой термопары.

Номиналы резисторов низкооиного моста 11 подобраны так, что выходное о напряжение его при 0 С нулевое. При любой другой температуре в измерительной диагонали моста возникает напряжение (-U ), которое компенсирует изменение термоЭДС термопары, обусловленное изменением температуры ее свободных концов (холодного спая), АЦП 4 с коррекцией нуля, служащий для измерения напряжения термопар 1 и напряжения моста 11, работает по методу поразрядного уравновешивания.

Выходные сигналы термопар усиливаются и нармируются усилителем 5. Напряжение с выхода усилителя 5 сравнивается нуль-органом 6 с набором образцовых напряжений, вырабатываемых

ЦАП 7, РПП 8 реализует алгоритм поразрядного уравновешивания входного сигнала. После запуска РПП поочередно, начиная со старшего, включает разряды ЦАП 7, По сигналу с выхода нульоргана 6 РПП 8 оставляет включенными те разряды ЦАП, веса которых содержатся во входном сигнале.

Сигнал запуска РПП 8, определяющий момент начала преобразования АЦП

1377612

4, вырабатывается блоком 17 управления.

Блок 17 управления работает следующим образом.

С генератора 18 тактовой частоты сигнал с частотой f, поступает на счетчик-делитель 19, который делит

f до частоты f запуска РПП 8 и частоты Г переключения каналов, Частота10 запуска РПП 8 в два раза превышаЪ ет частоту f„переключения каналов.

По сигналу с выхода счетчика-делителя 19 схема 21 запуска дважды за период следования импульсов частоты f. 15 вырабатывает импульсный сигнал сброса

РПП 8 в нуль и начала поразрядного уравновешивания. Таким образом, за период следования импульсов с выходов счетчика-делителя 19, задающих 20 частоту f переключенИя коммутатора

3, АЦП 4 запускается дважды, т.е. осуществляется двухцикличный режим его работы.

В первом цикле входы усилителя 5 замыкаются между собой через ключи нулевого канала коммутатора 3 и низкоомный мост 11. В результате того, что выходы усилителя замкнуты, АЦП 4 преобразовывает в код напряжение смещения нуля (+П ), а в результате того, что выходы замкнуты через диагональ моста, АЦП 4 одновременно преобразу,ет и напряжение, снимаемое с этой диагонали, т.е. (-U ). Таким обра35 зом в первом цикле работы АЦП 4 в нем преобразуется в цифровую форму сигнал 11 — U„. Этот сигнал в коде

Н вЂ” Nx запоминается в регистре 9 памяти, выходы которого присоединены к первым входам вычитателя 10. Во втором цикле ключи нулевого канала разомкнуты, мост 11 отключен от входа

АЦП а одна из термопар Т, — То ч -- 45 рез ключи коммутатора 3 присоединена к входу AJgT. Так как выходной сигнал (термоЭДС) U, любой иэ термопар при отклонении температуры свободных коно цов от 0 С отличается от его градуировочного значения 11, о на величину т ° e ° 11 11 с А — U то B этом цикле АЦП 4 преобразует сигнал П +П =

=(11,.О, — 11„)+11, которому на выходе

PJTJ1 8 соответствует код (N, -11„ )+

+N . Этот код поступает на вторые

55 о входы. вычитателя 10, На выходе вычитателя получается код, свободный от погрешности., вызванной смещением нуля АЦП и и змеи е нием темп е ра ту ры св ободных концов термопары, т,е.

Р„.„-Ы„, ) No -(N -И„,) =- N

Для учета погрешности, вызванной нелинейностью реальной физической зависимости термоЗДС термопары от температуры объекта, выходной код АЦП (N„ „) подается на блок 15 линеариэации, выполненный как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Различные значения кода N, являются адресами, по которым запйсаны значения кода с поправкой на нелинейность.

После линеаризации код, соответствующий температуре в точке приложения первой термопары, фиксируется блоком 16 индикации как истинный ре— зультат измерения.

@ о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для многоточечного измерения температуры, содержащее термопары, свободные концы которых размещены в соединительной коробке и подключены через коммутатор к входу аналого-цифрового преобразователя с источником питания, низкоомный компенсационный мост с термометром сопротивления, включенным в одно из

его плеч, набор образцовых резисторов, соединенных последовательно с матрицей электронных ключей, блок линеаризации, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преоб- . разователя, а его выход соединен с блоком индикации, блок памяти, выходы которого подключены к управляющим входам матрицы электронных ключей, и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и адресными входами блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем увеличения помехозащитценности и быстродействия, в нем одна диагональ компенсационного моста подключена через ключи нулевого канала коммутатора параллельно входу аналого-цифрового преобразователя, выполненного по схеме с автоматической коррекцией нуля с регистром последовательного приближения, а другая диагональ через последовательно соединенные набор резисторов и матрицу электронных ключей подключена к источнику питания аналого-цифрового пре1377612

Составитель В. Голубев

Редактор М, Петрова Техред Л. Сердюкова . Корректор С. Шекмар

Заказ 858/34 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,r.Ужгород,ул.Проектная,4 образователя, а в состав блока управления введены генератор тактовой частоты, счетчик-делитель, вход которого соединен с выходом генератора так5 товой частоты, дешифратор, входы которого соединены с выходами счетчикаделителя, а его выходы подключены к управляющим входам коммутатора и адресным входам блока памяти, и схема запуска, один вход которой. подключен к выходу счетчика-делителя, другой вход соединен с выходом дешифратора, а ее выход подключен к входу установки нуля регистра последовательного приближения аналого-цифрового преобразователя °