Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения. Значение выходного кода, пропорционального температуре выбранного термопреобразователя сопротивления T<SB POS="POST">с</SB> из блока 1 термопреобразователей, получают путем подсчета числа квантующих импульсов блоком 16 формирования результата измерения в течение временного интервала, формируемого преобразователем 7 напряжения в интервал времени. Блок формирования результата измерения включает в себя триггер 17 измерения, триггер 18 знака, логический блок 19 и реверсивный счетчик 20. Для исключения начального сопротивления ТС формирование выходного кода начинают с момента совпадения суммы квантующих импульсов с заданным начальным кодом, записанным в счетчик 15 из блока 12 памяти. Линеаризацию характеристики ТС осуществляют путем вычитания или добавления корректирующих импульсов из блока 5 памяти. 6 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 01 К 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР и10Ч Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4469960/10 (22) 01.08.88 (46) 23.08.91. Бюл.¹31 (72) В.К,Иванов (53) 536.531 (56) Авторское свидетельство СССР

N1075086,,кл. G 01 К 7/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1037086, кл. G 01 К 7/22, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫРЫ (57) Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения. Значение выходного кода, пропорционального температуре выбранного термопреобраэователя сопротивления

Тс из блока 1 термопреобразователей, полИзобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры с коррекцией нелинейности термопреобразователей.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры путем уменьшения погрешности измерения, вызванной разбросом характеристик термопреобразователей сопротивления.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 — схема блока управления; на фиг.3 — схема блока коммутации; на фиг.4— статические характеристики термопреобразовэтелей Ncmjm и их нормированная статическая характеристика N<> : на фиг,5— пример формирования линеариэованной метрической характеристики термопреобразователя Мл)(Я) по экспериментально найденным метрической характеристике

„„ „„1672238 А1 учают путем подсчета числа квантующих импульсов блоком 16 формирования результата измерения в течение временного интервала, формируемого преобразователем 7 напряжения в интервал времени.

Блок формирования результата измерения включает в себя триггер 17 измерения, триггер 18 знака, логический блок 19 и реверсивный счетчик 20. Для исключения начального сопротивления ТС формирование выходного кода начинают с момента совпадения суммы квантующих импульсов с заданным начальным кодом, записанным в счетчик 15 из блока 12 памяти. Линеаризацию характеристики ТС осуществляют путем вычитания или добавления корректирующих импульсов иэ блока 5 памяти. 6 ил.

N>op(R), корректирующей функции N<(R) и известному значению кода начала диапазона измерения N<; на фиг.6 — временные диаграммы, поясняющие сущность работы устройства; нэ фиг.7 — процесс формирования корректирующих импульсов, следующих по двум различным каналам.

Устройство для измерения температуры содержит блок 1 термопреобразователей сопротивления (БТС), блок 2 коммутации, блок 3 управления, генератор опорной частоты (ГОЧ) 4, первый блок 5 памяти, многопредельный стабилизатор 6 тока, преобразователь 7 напряжения в интервал времени, включающий в себя масштабный усилитель 8 напряжения, генератор 9 пилообразного напряжения и схему 10 сравнения, ключ 11, второй блок 12 памяти, мультиплексор 13, схему 14 сравнения ко1672238 дов, адресный счетчик 15, блок 16 формирования результата измерения, включающий в себя триггер 17 измерения, триггер 18 эдака, логический блок 19 и реверсивный счетчик 20. 5

Блок 1 термопреобразователей сопротивления представляет собой набор термопреобразователей сопротивления (TC), установленных на объекте измерения, например, платиновых, ТС подключают к бло- 10 ку 2 коммутации по четырехпроводной схеме.

Блок 3 управления (фиг.2) предназначен для формирования сигнала запуска и последовательности импульсов для считывания 15 программы формирования корректирующих импульсов, хранящейся в первом блоке

5 памяти. Он содержит триггеры 21 — 23, схемы 24 и 25 совпадения и инвертор 26.

Генератор 4 опорной частоты служит для 20 генерации непрерывной последовательности импульсов стабильной частоты. При помощи импульсов опорной частоты преобразователь напряжение-код формирует квантующие импульсы, а блок управления — 25 последовательность импульсов считывания для опроса первого блока 5 памяти, формирующего корректирующие импульсы.

Второй блок 12 памяти служит для хранения кодов значений начала диапазона из- 30 мерен ия, значений метрических характеристик ТС, соответствующих заданному началу диапазона измерения, кода выбора режима многопредельного стабилизатора тока и кода выбора корректирующей 35

- функции для данного типа ТС.

Многопредельный стабилизатор 6 тока предназначен для обеспечения питанием

ТС заданным током.

Блок 2 коммутации может быть выппл- 40 нен пî схеме, приведенной на фиг.3. Он содержит коммутационные ключи 27, гене ратор 28 опорной частоты, схему 29 совпадений. счетчик 30 и дешифратор 31, Логический блок 19 должен обеспечи- 45 вать подачу квантующих и корректирующих импульсов на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 20 в соответствующие моменты времени, Он может быть реализован на логических элементах. 50

Принцип работы устройства заключается в следующем.

ТС одного типа могут отличаться друг от друга разбросом своих характеристик. Кривую статической характеристики ТС Ncmj(T) 55 можно представить в виде (фиг.4):

Ncmg) - Йн1 + 14морЩ, где N>j — начальное значение характеристики;

Йнор٠— кривизна характеристики.

Метрическая характеристика j-го ТС будет иметь вид (фиг.5):

Й)() = N1 + кнор(В), (2) где N> — значение начала диапазона измерения;

N<>p(R) — нормированная метрическая характеристика ТС, Значение выходного кода, пропорционального сопротивлению ТС, а соответственно и температуре. получают путем подсчета числа квантующих импульсов, фомируемых при заполнении импульсами опорной частоты временного интервала, пропорционального сопротивлению ТС.

Временной интервал формируют путем сравнения линейно изменяющегося напряжения развертки Up(t) с напряжением Ux. пропорциональным сопротивлению ТС (фиг.6). С целью исключения начального значения сопротивления формирование выходного кода начинают с момента совпадения суммы квантующих импульсов, формируемых с начала напряжения развертки, с заданным начальным кодом NHj, определяемым параметрами ТС, Линеаризацию характеристики ТС осуществляют на этом же временном интервале заполнением его корректирующими импуЛьсами, поступающими иэ запоминающего блока памяти.

В зависимости от вида функции ТС корректирующие импульсы прибавляют к текущему коду или вычитают иэ него.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом.

Блок 2 коммутации по приходу импульса пуска подключает токовые выводы выбранного ТС к выходу многопредельного стабилизатора 6 тока, а потенциальные выводы ТС вЂ” к преобразователю 7 напряжения в интервал времени, выдает номер подключенного ТС блоку памяти 12 и вырабатывает сигнал запуска, при появлении которого блок 3 управления формирует сигнал начала цикла. Этот сигнал устанавливает триггеры

17 и 18, реверсивный счетчик 20 и адресный счетчик 15 в нулевое состояние и считывает служебную информацию иэ блока 12 памяти. Считанная информация, которая будет храниться в выходном регистре блока 12 памяти, устанавливает требуемую для данного ТС величину тока стабилизатора 6 тока и требуемую программу корректирующей функции. Кроме того, код, соответствующий началу диапазона измерения для данного

ТС, будет переписан из выходного регистра блока 12 памяти в реверсивный счетчик 20, а также подан на первые входы схемы 14 сравнения.

Напряжение с.потенциальных выводов выбранного ТС через масштабный усили1б72238

30

40

55 тель 8 напряжения подается на первый вход схемы 10 сравнения, на второй вход которой по сигналу начала цикла иэ блока 3 управления подается линейно-изменяющееся во времени напряжение с генератора 9 пилообразного напряжения, Сигнал начала цикла откроет к юч 11 и стабильные по частоте импульсы с ГОЧ 4 будут заполнять адресный счетчик 15 до тех пор, пока его содержимое не сравняется со значением кода ТС, соответствующим началу диапазона измерения для выбранного TC. При сравнении схемы

14 сравнения кодов выдаст сигнал начала измерения, который обнулит адресныи счетчик 15. установит в единичное состояние триггер 17 и откроет ключ (схему 25 совпадения) блока 3 управления для прохождения последовательности импульсов для считывания программы формирования корректирующих импульсов из блока 5 памяти.

Так как ТС имеют разные статические характеристики преобразования М;t„ (T), то каждая группа TC имеет индивидуальную корректирующую функцию. Геометрически корректирующая функция йк(Я)(фиг.5) определяет отклонение нормированной метрической характеристики ТС от линейной

Nn>(R). Поэтому каждому выходному текущему коду Йр соответствует определенный корректирующий код Йз, формирование которого осуществляется с помощью соответствующей программы, записанной в блоке 5 памяти по двум разрядам. Первый разряд является носителем суммирующих корректирующих импульсов, второй — вычитающих. Корректирующим импульсом является единичная информация, считанная из блока памяти по установленному адресу. В блоке

5 памяти записывается несколько корректирующих программ формирования разных корректирующих функций. Для выбора требуемой корректирующей программы использован мультиплексор 13, представляющий собой по существу два четырехразрядных селектора с общими цепями управления, При опросе блока 5 памяти информация считывается по всем разрядам одновременно, что соответствует одновременному считыванию по данному адресу элементов всех корректирующих программ.

Выбор корректирующей программы осуществляют подачей на управляющие входы мультиплексора 13 кода номера корректирующей программы с выходного регистра второго блока 12 памяти. Этим достигается подключение двух разрядов блока 5 памяти, несущих информацию выбранной программы, к входам логического блока 19.

Сформированные коррекгируьи,l„: t „ пульсы иэ блока 13 следуют по двум i

I;1,.. мирующий вход счетчика 20. Когд» с .,ч .;.:-,и мое счетчика 20 станет равным нул г<. ь,< сформирует импульс устанс вки;ри. гер:- <, знака в единичное состояние В со г <. гс вии с функцией логического блока 19 реверсивный счетчик 20 начнет работать на сложение положительных коррекгируюш»х импульсов и квантующих импульсов в» тание отрицательных коррек1ирующих импульсов.

Адресный счетчик 15 и рев-г

20 будет соответствовать выходному .;у измеряемой температуры, а триггер 13 з».ка будет хранить знак данноге ..ода.

Блок 2 коммутации (фиг.3 ботает сл дующим образом, По приходу в, "ннего;: ",tнала "Пуск" первый импульс ген. t 7тора ",Р опорной частоты через схему 29 совпа.,ен.ля поступит на вход счетчика 30 и в олок " управления, являясь для него сигналом запуска. Счетчик 30 перейдет в единич;<7,". 0стояние и на первом выходе дешифр; и:,, 31 появится сигнал, вызывающий замы, ние коммутационных ключ "й перзо."

Одновременно информация о номере подключенного ТС с выходов сче < чика 30,«. пает в блок 12 памяти. По пр -.;в< следующего импульса с генератора 28 0;l<7pной частоты счетчик 30 установится в новг .

1672238 состояние, а дешифратор 31 подключит новую группу коммутационных ключей и выберет очередной ТС, Формула изобретения

Устройство для измерения температу- 5 ры, содержащее блок термоп<реобраэователей сопротивления, преобразователь напряжения в интервал времени, выход которого подключен к первому входу ключа, второй вход которого соединен с выходом 10 генератора опорной частоты, а выход подключен к информационному входу адресного счетчика, выход которого подключен к первому входу первого блока памяти, схему сравнения кодов, мультиплексор, о т л и ч а- 15 ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, путем уменьшения погрешности измерения, вызванной разбросом характеристик термопреобразователей сопротивления, в него введены многопре- 20 дельный стабилизатор тока, второй блок памяти, блок коммутации, блок управ ения и блок формирования результата измерения, первый вход которого соединен с выходом ключа, второй и третий входы подключены к 25 выходам мультиплексора, четвертый вход соединен с выходом схемы сравнения кодов, первым управляющим входом адресного счетчика и первым входом блока управления, а пятый вход соединен с вто- 30 рым управляющим входом адресного счетчика, первым выходом блока управления, управляющим входом преобразователя напряжения в интервал времени, третьим входом ключа и первым входом второго блока памяти, второй вход которого соединен с первым выходом блока коммутации, при этом первый выход второго блока памяти подключен к первому входу схемы сравнения кодов, второй выход соединен с первым входом мультиплексора, третий выход подключен к шестому входу блока формирования результата измерения, а четвертый выход — к входу многопредельного стабилизатора тока, выход которого подключен к первому входу блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом блока термопреобраэователей сопротивления, второй выход — с входом преобразователя напряжения в интервал времени, а третий выход подключен к второму входу блока управления, третий вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, четвертый вход — с выходом преобразователя напряжения в интервал времени, а второй выход подключен к второму входу первого блока памяти, выход которогэ соединен с вторым входом мультиплексора, при этом второй вход схемы сравнения кодов соединен с выходом адресного счетчика.

1672238

1672238

"н

1 4М

Ф

2В 2 3

1672238

U(Фцд. О

Фиг 7

Редактор Т.Куркова

Корректор С. Шевкун

Заказ 2830 Тираж 375 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .

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

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

Ux

0 3

Составитель В.Куликов

Техред М.Моргентал