Устройство для измерения температуры

 

Сущность изобретения: устройство содержит: 1 компенсатор влияния изменения температуры холодных концов термопар

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (И) (51)5 G 01 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) 4

Ь3 ()с, ф

С) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4836873/10 (22) 16,04.90 (46) 23.06,92, Бел. ¹ 23 (71) Владимирский политехнический институт (72) В.А. Орлов и В.Г, Чернов (53) 536.53(088.8) (56) Саченко А,А, и др, Измерение температуры датчиками со встроенными калибраторами, M,: Энергоатомиздат, 1986, с. 73.

Шестиканальный измерительный преобразователь для термопреобразователей, — Электронная промышленность, 1988, №3, с. 19, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Сущность изобретения: устройство содержит: 1 компенсатор влияния изменения температуры "холодных" концов термопар (1), коммутатор аналоговых сигналов (2), 1 усилитель (3), 1 схему выборки и хранения (4), аналого-цифровой преобразователь (5), два триггера (9 и 23), два элемента задержки (10 и 11), 1 схему совпадения (12), три схемы

ИЛИ (13, 14 и 22), 1 счетчик (15),1 цифровой компаратор (16), 1 группу схем совпадения (17), 1 буферный формирователь (18). два делителя частоты (20 и 21) и 1 генератор тактовых импульсов (19). 19 — 12-14 — 15 — 17—

2 — 3 — 4 — 5 — 9— - 5 — 2, 19 — 20 — 13 — 11 — 10 — 9 — 5, 2223-21-14, 15-18-5, 16-22-15. 1-2, 23-20, 11 — 4, 21 — 13, 21 — 17, 22 — 22, 19 — 21, 20 — 18, 15 — 16, 23 — l2. i ил, 1742640

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах, устройствах контроля и регулирования технологических процессов.

Известны устройства для измерения температуры, содержащие температурные датчики, например термопары; устройство компенсация влияния изменения температуры "холодных" концов термопар, коммутатор аналоговых сигналов, усилитель, схему выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь, состоящий из компаратора, регистра, например, последовательного приближения, цифроаналогового преобразователя.

Недостатком известных устройств я вляется отсутствие возможности самокалибровки, Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является шестиканальный измерительный преобразователь для термопреобразователей, содержащий температурные датчики-термопары, устройство компенсации влияния изменения температуры "холодных" концов термопары, коммутатор аналоговых сигналов, усилитель, схему выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь, состоящий из компаратора, регистра, цифроаналогового и реобразователя.

Недостатком устройства является то, чо в нем не предусмотрена возможность самокалибровки, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет обеспечения самокалибровки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее N термопар, подключенных к соответствующим входам коммутатора, компенсатор влияния изменения температуры холодных концов термопар, подключенный к (N+1)-му входу коммутатора, соединенному выходом через последовательно включенные усилитель и схему выборки-хранения с аналого-цифровым преобразователем, введены генератор тактовых импульсов, первый и второй делители частоты, первый и второй триггеры, счетчик, группа элементов совпадения, буферный форм и ровател ь, посл едовател ь но соединенные первый элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки, последовательно соединенные элемент И и второй элемент

ИЛИ, последовательно соединенные цифровой компаратор и третий элемент ИЛИ, выходом соединенный с R-входами первого делителя частоты, первого триггера и счетчика, подключенного информационными выходами к первой группе входов цифрово5

55 го компаратора, к управляющим входам коммутатора через группу элементов совпадения, к кодовым входам аналого-цифрового преобразователя через буферный формирователь, а выходом переполнения соединенного с С-входом первого триггера, О-входом подключенного к управляющему входу второго делителя частоты, к первому входу элемента И и к своему инверсному выходу, а неинверсным выходом соединенного с управляющим входом первого делителя частоты, объединенного тактовым входом с тактовым входом второго делителя частоты и вторым входом элемента И, и подключенного к выходу генератора тактовых импульсов, при этом выход первого делителя частоты соединен с .управляющим входом буферного формирователя и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, стробирующим входом группы:"лементов совпадения и подключен к выходу второго делителя частоты, выход второго элемента ИЛИ подключен к С-входу счетчика, выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом схемы выборки-хране..ия, выход второго элемента задержки соединен с $-входом второго триггера и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, подключенного аналоговым выходом к (N+2)-му входу коммутатора, а входом управления и выходом готовности соединенного соответственно с инверсным выходом и R-входом второго триггера, вторая группа входов цифрового компаратора является группой входов кода адреса последнего измерительного канала, при этом первым и вторым управляющими входами устройства являются соответственно второй вход третьего элемента ИЛИ и $-вход первого триггера.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства, Устройство состоит из компенсатора 1 влияния изменения температуры "холодных" концов термопар, коммутатора 2 аналоговых сигналов, усилителя 3, схемы 4 выборки и хранения, АЦП вЂ” 5, включающего ком".àðàòoð 6, регистр 7 с трехстабильным выходом, ЦАП 8, триггеров 9, 23, элементов

10 — 11 задержки, трех схем ИЛИ 13, 14, 22, счетчика 15, цифрового компаратора 16, группы 17 схем совпадения, буферного формирователя 18, двух делителей 20 и 21 частоты, генератора 19 тактоьых импульсов, схемы 12 совпадения.

В предлагаемом устройств регистр 7 управляется сигналами "Пуск", инициирующим аналого-цифровое преобразование, ВМ, управляющим состоянием выхода ре1742540 гистра. При высоком уровня на, входе ВМ регистр 7 находится в состоянии высокого выходного сопротивления. Буферный формирователь 18 переводится в состояние высокого выходного сопротивления нулевым сигналом на входе ВМ. По входам EQ блокируется работа делителей частоты 20, 21 возможны следующие варианты работы: измерение/калибровка; калибровка/измерение, В первом случае внешним сигналом

ИЗ М/КАЛ триггер 23 устанавливается в "1", блокируется делитель 20 частоты и разблокируется делитель 21 частоты. Выходные импульсы делителя 21 частоты подсчитываются в счетчике, обеспечивая последовательное формирование кодов номеров измерительных каналов, которые через группу 17 схем совпадения, поступают на коммутатор 2 аналоговых сигналов. Одновременно выходные импульсы второго делителя 21 частоты через схему ИЛИ 13, элемент 11 задержки инициируют работу схемы выборки и хранения, а через элемент

10 задержки устанавливают в единицу триггер 9 и поступают на вход "Пуск" регистра

7, При этом на входе ВМ регистра 7устанавливается низкий потенциал, что инициирует работу регистра 7 и всего АЦП вЂ” 5.

После завершения каждого цикла аналого-цифрового преобразования сигналов

"Готов" регистра 7 триггер 9 устанавливается в ноль и блокирует регистр 7, Запуск очередного аналогоцифрового преобразования будет осуществлен следующим импульсом элемента 10 задержки.

После того как опрошены все измерительные каналы и число импульсов, поступивших в счетчик 15, равно числу измерительных каналов, сработает компаратор 16 кода адреса последнего измерительного канала и переключит триггер 23 в ноль, переводя устройство в режим калибровки.

Одновременно устанавливается в. "0" счетчик 15 и делитель 21 частоты, блокируется делитель 21 частоты и разблокируется делитель 20 частоты. Схема 12 совпадения открывается и на счетчик 15 поступают импульсы генератора 19 тактовых импульсов, формируя значения калибровочных кодов.

Считывание кодов выполняется через буферный формирователь 18 по сигналам делителя 20 частоты.

Моменты считывания, т,е. коэффициент деления делителя 20 частоты, определя ются статической характеристикой измерительного тракта; коммутатор измерительных каналов, усилитель, схема выборка и хранения, АЦП.

Процесс самокалибровки заключается в следующем. Пусть Ц = 1, 2, ..., п коды, которые поступают в ЦАП 8 из счетчика 15 через буферный формирователь 17. Тог5 да напряжение на выходе схемы выборки и хранения

Ui = 0оп(1 — 8)й(, где е — погрешность ЦАП;

ky — коэффициент передачи тракта ком10 мутатор, усилитель, схема выборки и хранения.

Выходной код АЦП вЂ” 5 определяется соотношением

Ui = акоп(1 — i. )Ni, 15 где Ni — выходной код АЦП. или

kyUon(1 — Е)Й! = Uon(1 — 8)NI (1) для следующего значения калибровочного кода

20 kyUon(1 8)Ni+) = 0оп(1 — 8)N 1+1. (2)

Вычитая из соотношения (2) соотношение (1), получим

М1, — Ni

Nj.„ — Ц

Указанные операции может выполнять вычислительное устройство, с которым связано предлагаемое.

Второй режим калибровка/ измерения отличается тем, что калибровочные, операции выполняются перед измерительными.

Предлагаемое устройство реализовано на микросхемах серий 155, 572.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее N термопар, подключенных к соответствующим входам коммутатора, компенсатор влияния изменения темпера40 туры холодных концов термопар, подключенный к (К+1)-му входу коммутатора, соединенному выходом через последовательно включенные усилитель и схему выборки-хранения с аналого-цифровым преобразователем, кодовые выходы которого являются выходами устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены генератор тактовых импульсов, первый и второй делители частоты, первый и второй триггеры, счетчик, группа элементов совпадения, буферный формирователь, последовательно соединенные первый элемент

ИЛИ, первый и второй элементы задержки, последовательно соединенные элемент И и второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные цифровой компаратор и третий элемент ИЛИ, выходом соединенный с Rвходами первого делителя частоты, первого

1742640

40

Составитель В. Чернов

Редактор С. Патрушева Техред M.Mîðãåêòàë Корректор А. Осауленко

Заказ 2277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК ; СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул, Га.— рина, 101 триггера и счетчика, подключенного информационными выходами к первой группе входов цифрового компаратора, к управляющим входам коммутатора через группу элементов совпадения, к кодовым входам аналого-цифрового преобразователя через буферный формирователь, а выходом переполнения соединенного с

С-входом первого триггера, 0-входом подключенного K управляющему входу второго делителя частоты, к первому входу элемента

И и к своему инверсному выходу, а неинверсным выходом соединенного с управляющим входом первого делителя частоты, объединенного тактовым входом с тактовым входом второго делителя частоты и вторым входом элемента И, и подключенного к выходу генератора тактовых импульсов, при этом выход первого делителя частоты соединен с управляющим входом буферного формирователя и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента

ИЛИ, стробирующим входом группы элементов совпадения и подключен к выходу второго делителя частоты, выход второго

5 элемента ИЛИ подключен к С-входу счетчика, выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом схемы выборки-хранения, выход второго элемента задержки соединен с S-входом второго

10 триггера и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, подключенного аналоговым выходом к (N+2)-му входу коммутатора, а входом управления и выходом готовности соединенного соответствен15 но с инверсным выходом и R-входом второго триггера, при этом вторая группа входов цифрового компаратора является группой входов кода адреса N-й термопары, а второй вход третьего элемента ИЛИ и S-вход пер20 ваго триггера являются соответственно первым и вторым управляющими входами устройс-ва.