Цифровой термометр

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность за счет уменьшения влияния на результат измерения изменения сопротивлений эталонных резисторов. Процесс измерения осуществляется за восемь тактов. Блок 24 управления в каждом такте подключает к измерительной схеме 19 посредством коммутаторов 11...18 термопреобразователь 1 и резистор 6. Термопреобразователь 1 и резистор 6 подключены по четырехпроводной схеме. Получаемые в каждом такте измерения сигналы преобразуются в код с помощью АЦП 20. В блоке 21 производится вычисление искомой температуры, причем на результат не влияют значения сопротивлений проводов и ключей. Результат измерения выводится в блок 22 индикации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4654542/24-10 (22) 06.01.89 (46) 23.12.90. Бюл. М 47 (71). Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического и риборостроения (72) A.M,Áåëÿåâà (53) 536,531 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1177687; кл, G 01 К7/16, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 1296859, кл. 6 01 К 7/18, 1987. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность за счет.,... Ы,ь 1615570 А1 уменьшения влияния на результат измерения изменения сопротивлений эталонных резисторов, Процесс измерения осуществляется за восемь тактов. Блок 24 управления в каждом такте подключает к измерительной схеме 19 посредством коммутаторов

11...18 термопреобразователь 1 и резистор 6.

Термопреобразователь 1 и резистор 6 подключеныы по четы рехп роводной схеме. Получаемые в каждом такте измерения сигналы преобразуются в код с помощью АЦП 20. В блоке 21 производится вычисление искомой температуры, причем на результат не влияют значения сопротивлений проводов и ключей. Результат измерения выводится в блок 22 индикации. 1 ил, 1615570

Изобретение относится к области температурныхх измерений.

Ф

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения влияния на результат измерения изменения сопротивления эталонных резисторов.

На чертеже представлена структурная схема цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит.термопреобразователь 1 сопротивления, подключенный к четырем проводам 2-5, эталонный резистор 6, подключенный к четырем проводам 7-10, коммутаторы 11-18, измерительную схему 19, аналого-цифровой преобразователь 20(АЦП), блок 21 вычисления, блок 22 индикации, блок 23 памяти и блок 24 управления, Весь процесс измерения осуществляет-!, ся за восемь тактов. Эквивалентное сопротивление термопреобразователя 1 R1; проводов 2-5 Rz-R5 соответственно; эталонного резистора 6 йб, проводов 7-10 R7—

R1o соответственно; коммутаторов 11 — 18

R11 — R1s соответственно.

В первом такте блок 24 управления формирует последовательность команд, по которым к входу измерительной схемы 19 с помощью коммутаторов 15, 11 и 16 подключаются провода 2 и 3. На выходе измерительной схемы 19 формируется сигнал, пропорциональный сумме сопротивлений проводов 2 и 3 и коммутаторов 15, 11 и 16, Этот сигнал АЦП 20 преобразует в код N1, который заносится в память блока 21 вычисления, при этом код N1 может быть пред-. ставлен в виде

Й1 = ao + Э1 (й2 + йз+ й15+ й11 + й16)

ГДЕ ао, a1 — ПОСТОЯННЫЕ КОЭффИЦИЕНтЫ, Зависящие от коэффициентов передачи блоков измерительного тракта цифрового термометра, изменение которых обуславливает соответственно аддитивную и мультипликативную погрешности тракта измерения, Во втором такте к входу измерительной схемы 19 с помощью коммутаторов 15, 11 и

17 подключается цепь, состоящая из последовательно включенных термопреобразователя 1 сопротивления и проводов 2 и 4, На выходе измерительной схемы 19 формиру ется сигнал, пропорциональный сумме сопротивлений R1, R2, R4, R15, й11 и й17. В памяти блока 21 вычисления запишется код

Nz в виде

N2 = эо+ а1 (R1+ R2+ R4 + R15+ й11+ R17).

В третьем такте к входу измерительной схемы 19 с помощью коммутаторов 17, 14 и 18 подключаются провода 4 и 5. На выходе измерительной схемы 19 формируется сигнал, пропорциональный сумме сопротивлений R4, R5, R17, R14 и й1в. Код N3 запишется в виде

N3 = ao + a1 (R4+ R5+ й17+ й14+ й1в).

5 В четвертом такте к входу измерительной схемы 19 с помощью коммутаторов 18, 14 и 16 подключается термопреобразователь 1 сопротивления и проводов 5 и 3. На о выходе измерительной схемы будет сигнал, 10 пропорциональный сумме сопротивлений

R1, R5, йз, Ris, й14 и й16. Код N4 запишется в виде

N4 = во+ д1(й1+ й5+ йз+ й18+ R14+ R16).

В пятом такте к входу измерительной

15 схемы 19 с помощью коммутаторов 15, 12. и 16 подключаются провода 7 и 8. На выходе измерительной схемы 19 будет сигнал, пропорциональный сумме сопротивлений R15, R7, R8 R12 и R16, Код N5 запишется в виде

1ч5 = ap + a1 (й15+й7+ Rs+ R12+ R16).

В шестом такте замыкаются коммутаторы 15, 13 и 17, На выходе измерительной схемы 19 будет сигнал,. пропорциональный сумме сопротивлений R15, й7, R6, Rg, R13, й17.

25 Код N6 запишется в виде

N6 = ap + а1 (й15+ й7+ йб+ Rg + R13+ й17).

В седьмом такте замыкаются коммутаторы 27, 13 и 18. На выходе измерительной схемы 19 формируется сигнал, пропорцио30 нальный сумме сопротивлений й17, R13, Rg, R1o, R1s. Код N7 запишется в виде

N7 = ap + а1 (R17+ R13+ Rg + R1o+ й18).

В восьмом такте замыкаются коммутаторы 18, 12 и 16, На выходе измерительной

35 схемы 19 формируется сигнал, пропорциональный сумме сопротивлений R18, й1o, йб, Rs, R12, R16. КоА N8 запишется в виде

Ns = ap + э1 (й18+ R1o+ R6+ Rs+ й12+

+ R16)

40 Блок 21 вычисления по командам блока 24 управления осуществляет вычисление сопротивления термопреобразователя 1 сопротивления в соответствии с формулой

R1— (М4 — N3 + N2 — N1 йб (N8 N7 + N6 N5 которая является решением системы из восьми уравнений. Как видно, результат не зависит от сопротивлений проводов 2-5, подсоединенных к термопреобраэователю 1

50 сопротивления, сопротивления проводов 7—

10, подсоединенных к эталонному резистору б, сопротивлений замкнутых коммутаторов 11-18, а также от коэффициентов aî и а1, После вычисления. сопротивления тер55 мопреобраэовэтеля 1 сопротивления определяется температура з соответствии с полиномом, а пи роксимирующим градуировочную характеристику термопреобразователя 1 сопротивления.

1615570

Составитель В.Ярыч

Техред М;Моргентал

Корректор Л,Пилипенко

Редактор Е.Папп

Заказ 3981 . Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Значение сопротивления эталонного резистора 6 заДано в блоке 23 памяти. По команде блока 24 управления, поступающей на вход блока 23 памяти, значения коэффициентов в соответствии с алгоритмом 5 работы цифрового термометра поступает в блок 21 вычисления. При поступлении команды на управляющий вход блока 22 индикации в него поступает результат измерения температуры из блока 21 вычисления. 10

Результат измерения сохраняется в блоке 22 индикации до поступления нового результа.та измерения. Цикл измерения температуры повторяется при наличии на входе блока 24 управления команды "Пуск", 15

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий термопреобразователь, включенный по четырехпроводной схеме, эталонный резистор, 20 первый коммутатор, второй коммутатор, соединенный с вторым проводом, третий коммутатор, соединенный с третьим проводом, четвертый коммутатор, измерительную схему, входы которой соединены соответствен- 25 но с выходами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, а выход подключен через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок

30 вычисления к блоку индикации, блок управления, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, измерительной схемы, аналого-цифрового преобразователя, блока вычисления, блока индикации и блока памяти, выход которого соединен с вторым входом блока вычисления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены пятый, шестой, седьмой и восьмой коммутаторы, управляющие входы которых соединены соответственно с десятым, одиннадцатым, двенадцатым и тринадцатым выходами блока управления, эталонный резистор вклк чен по второй четырехпроводной схеме, пятый, шестой, седьмой и восьмой провода которой подключены соответственно к первому, шестому, седьмому и четвертому коммутаторам, пятый коммутатор включен между первым проводом и первым коммутатором, восьмой коммутатор включен между четвертым проводом и четвертым коммутатором, а выходы шестого и седьмого коммутаторов соединены соответственно с входами второго и третьего коммутаторов.