Цифровой измеритель тепмературы

 

О П И С А Н И Е пц 5906I6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Юоюе Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.12.75 (21) 2302703/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 23.02.78 (51) М. Кл. G 01К 7/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 536.531(088.8) (72) Автор изобретения

Ф. H. Окунев (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно — к цифровым измерителям температуры.

Известны измерители температуры (1), содержащие термометр сопротивления, эталон- 5 ный резистор, цифро-аналоговый преобразователь, генератор счетных импульсов и счетчик импульсов. Компенсация погрешности измерения, вызванной пел иней ностью термометра сопротивления, достигается путем включения в цепь питания первого цифро-аналогового преобразователя второго цнфро-аналогового преобразователя.

Из известных устройств наиболес близким к изобретению является измеритель темпера- 15 туры (2), работающий на принципе двойного интегрирования и содержащий термометр coIIpoTHBëåHèÿ, подключенный к первому входу операционного усилителя, к выходу которого подсоединены включенные последовательно интегратор, нуль-орган, блок управления и счетчик импульсов. Кроме того, измеритель содержит генератор счетных импульсов, подключенный к блоку управления, и два источника тока, соединенные с двумя двухпозипионными переключателями, связанными с блоком управления. Погрешность, вызванная нелинейностью термометра сопротивления, компенсируется путем использования во втором такте интегрирования в качестве источника опорного напряжения функционального генератора. Недостатком устройства является его сложность, вызванная наличием функционального генератора, погрешность и нестабильность которого обуславливает погрешность и нестабильность измерителя.

Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель температуры введен эталонный резистор, включенный между вторым входом и выходом операционного усилителя, причем первые позиции переключателей соединены соответственно с термометром сопротивления и эталонным резистором, а вторые позиции — соответственно с эталонным резистором и термометром сопротивления, На чертеже приведена блок-схема предлагаемого измерителя.

Измеритель содержит термометр сопротивления 1, сдвоенный токовый переключатель 2, генераторы тока 3 и 4, операционный усилитель 5, эталонный резистор 6, интегратор 7, нуль-орган 8, блок управления, состоящий из формирователя 9 временных интервалов и логической схемы 10, генератор импульсов 11 и счетчик импульсов 12.

По сигналу «Пуск» блок управления дает команду для перевода токового переключателя 2 в положение, показанное на чертеже, 590616

При этом ток 1О от генератора 3 течет по термометру сопротивления 1, а ток п1,, (ив отношение токов генераторов 3 и 4) от генератора 4 — по эталонному резистору 6. На выходе операционного усилителя 5 формируется сигнал первого интегрирования.

U = — 1,(R — иЯ,), {1) где R — сопротивление термометра, R,— сопротивление эталонного резистора. Напряжение на выходе интегратора 7 линейно нарастает и достигает в конце интервала t< первого интегрирования, определяемого формирователем 9 временного интервала, значения

Ui =И, {R — nR,) t„(2) где k — коэффициент пропорциональности.

В момент t< формирователь временных интервалов 9 заканчивает формирование временного интервала t>, начинает формирование временного интервала 4 и дает команду для перевода токового переключателя 2 в положение, при котором ток 1О от генератора 3 течет по эталонному резистору 6, а ток n Ip от генератора 4 — по термометру сопротивления

1, создавая на выходе усилителя сигнал второго интегрирования, равньш 12 10 (9 и ) (3) R — nRý а — ti з (4) Интервал 1, соответствующий нулевой температуре, определяется расчетным путем:

t г ЯΠ— — пк {5) э nRo где Rp — сопротивление датчика при нулевой температуре.

Сопротивление R датчика в температуру Т преобразуется по формуле

7 В nR Ро пК 6)

t, ) ( (R nR R nRp) где N — коэффициент пересчета временного интервала в температуру. Погрешность измерения, вызванная нелинейностью характеристики датчика, компенсируется изменением знаменателя (R, — nR) в процессе измерения

Выходной сигнал интегратора начинает падать.

В момент окончания интервала 1О срабатывает логическая схема 10, и на счетчик импульсов 12 начинают поступать счетные импульсы от генератора 11, В момент окончания второго интегрирования и равенства нулю напряжения на выходе интегратора, определяемый нуль-органом 8, срабатывает логическая схема 10, прекращая доступ счетных импульсов в счетчик 12. Количество импульсов, сосчитанное за время 4 — tp (4 — время второго интегрирования), пропорционально измеряемой температуре, Время второго интегрирования определяется выражением

65 температуры. Например, если у датчика с увеличением температуры чувствительность падает, то у измерителя температуры ее рост сопровождается увеличением чувствительности из-за уменьшения знаменателя в формуле (5).

Величину R, и п определяют по формулам

Rs — и о и

Rý — Ю1 А + 2BT1

Nt (R1 ЛЯЭ Rp пав — — т (7)

,(где Rp и R< — сопротивления датчика в двух произвольно выбранных точках диапазона измеряемых температур, например 0 С и Т, А и  — температурные константы датчика:

К = 1, {1 + А + В ). {8)

Установка счетчика 12 на «О», а также установка знака измеряемой температуры осуществляется логической схемой 10. Для простоты знаковые каналы и цепи установки на чертеже не показаны. Генератор 11 является общим при формировании интервалов и t>. Изменение частоты генератора приводит к пропорциональному изменению интервалов

t<, tp и t> и не влияет на точность измерения.

Предлагаемый цифровой измеритель температуры обеспечивает линеаризацию характеристики преобразования термометра сопротивления, обеспечивает стабильность и точность измерения температуры, что расширяет сферу его применения в народном хозяйстве.

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий термометр сопротивления, подключенный к первому входу операционного усилителя, к выходу которого подсоединены включенные последовательно интегратор, нульорган, блок управления и счетчик импульсов, генератор счетных импульсов, подключенный к блоку управления, два источника тока, соединенные соответственно с двумя двухпозиционными переключателями, связанными с блоком управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен эталонный резистор, включенный между вторым входом и выходом операционного усилителя, причем первые позиции переключателей соединены соответственно с термометром сопротивления и эталонным резистором, а вторые позиции — соответственно с эталонным резистором и термометром сопротивления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лвторское свидетельство СССР № 502237, кл. G 01К 7/16, 1974.

2. Семенов В. Ф. Цифровой термометр с линейной шкалой. Труды МЭИ, вып. 254, М., 1975, с. 130 — 137.

590610

Составитель В. Куликов

Техред И. Карандашова Корректор И. Позняковская

Редактор H. Громов

Подписное

Типография, пр. Càïóíîüà, 2

Заказ 3 i 93/16 Изд. 1¹ 180 Тираж 881

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4j5