Цифровой термометр

 

И М"." "А-"

Союз Соаетскни

Соцналнстнческни

Республнк

E О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ рп796668

Ф

l ,б г

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву

1 (22) Заявлено 1511.78 (21) 2685107/18-10 (51)М. Кл.

G 01 К 7/16 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Государственны»» коинтет

СССР по делан нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 150181.Бюллетень ЙЯ 2

Дата опубликования описания 25 . 01. 81 (53) УДК 536. .532(088.8) (72) Авторы изобретения

В.В.Пятшев и В.Н.Пеклер

Челябинский ордена "Знак Почета" приборостроительный завод "Теплоприбор" (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР

Изобретение относится к термометрии, в частности к измерению температуры с использованием различных термодатчиков (термопар, термометров сопротивления и т. д.) и может быть использовано при измерении температуры с высокой точностью и быстродействием.

Известен экстраполирующий термометр, содержащий термодатчик, вторичные измерительные преобразователи, корректирующие цепи, компенсирующее динамическую погрешность устройство выявляения скорости изменения темпе- 15 ратуры, позволяющее экстраполировать результирующее значение температуры путем добавления к текущему значению температуры коэффициента, умноженно- . го на скорость изменения температуры 20

311 .

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения температуры, обусловленная наличием компенсирующего устройства, вносящего дополнительную некорректируемую погрешность в результат измерения; узкий диапазон измерения температуры среды, преимущественно температуры океанской воды от +0,3ОС до 30

+20"С; ограниченное быстродействие (сотни миллисекунд ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является экстраполирующий цифровой термометр, содержащий датчик температуры, соединенный к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, оперативное запоминающее устройство и индикатор.

Известный термометр содержит также дифференциальный анализатор скорости изменения температуры, включенный между термодатчиком и логической схемой И, соединенный через ключ с управляющими входами оперативного запоминающего устройства, и устройство управления режимом работы термометра, выход которого соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя и схемы И, при этом управляющий выход аналогоцифрового преобразователя соединен с управляющим входом ключа (2).

Надостатками устройства являются очень узкий диапазон измерения температуры (от +34 С до +42 C ), низкая точность измерения из-за большой погрешности датчика температуры с нелинейным выходом вследствие отсутст796668 вия устройств линеаризации либо коррекции нелинейности.

Кроме того, процесс прогнозирования реализуется применением анало гового дифференциального анализатора скорости изменения температуры, что исключает обеспечение высокой точности измерения,а быстродействие прибора ограничего значительным временем проведения цикла измерения, уменьшение которого не предусмотрено конструкцией термометра.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры и расширения диапазона измеряемых температур, Поставленная цель достигается тем, что в цифровой термометр введен генератор синхроимпульсов и два микропроцессора, один из которых включен между аналого-цифровым преобразователем и оперативным эапоми- Щ нающим устройством, а второй микропроцессор — между оперативным запоминающи л устройством и индикатором, при этом генератор синхроимпульсов подКлючен к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, первого и второго микропроцессора.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого цифрового термометра. устройство содержит датчик 1 температуры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, первый микропроцессор 3, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 4, второй микропроцессор 5, индикатор 6, генератор 7 синхроимпульсов.

Датчик 1 температуры соединен с информационным входом АЦП 2, микропроцессор 3 включен между АЦП 2и ОЗУ

4, микропроцессор 5 включен между 40

ОЗУ 4 и индикатором 6, а генератор

7 синхроимпульсов подключен к управляющим входам АЦП 2 и ОЗУ 4, микропроцессоров 3 и 5.

Экстраполирующий цифровой термометр работает следующим образом.

Датчик температуры помещают в измеряемую среду. Он постепенно нагревается цо температуры измеряемой среды. В процессе своего нагрева, датчик 1 температуры непрерывно передает промежуточные значения температуры, до которой он успел нагреться, в виде электрических сигналов, на информационный вход АЦП 2. Генератор 7 синхроимпульсов подает синхроимпульсы на управляющие входы

AUG 2, СЗУ 4 и микропроцессоров 3 и

5.

В момент поступления синхроимпульсов от генератора 7 на управляющий вход АЦП 2, электрический сигнал, отображающий температуру датчика в этот же момент времени, поступает на информационный вход АЦП 2, преобразуется и в виде цифрового кода пос- 6 тупает на информационный вход микропроцессора 3. B момент поступления следующего синхроимпульса от генератора 7 на управляющий вход АЦП 2 злектрический сигнал, отображающий температуру в следующий момент времени, поступивший от датчика 1 на информационный вход АЦП 2, преобразуется и в виде нового цифрового кода поступает на информационный вход микропроцессора 3 и т. д. Датчик 1 температуры, как и все датчики, обладает нелинейной зависимостью между выходным электрическим сигналом и температурой датчика, вследствие этого цифровые коды на выходе АЦП 2 нелинейны по отношению к измеряемой теглпературе. В моменты поступления синхроимпульсов от генератора 7 на управляющий вход микропроцессора 3, он производит вычисление температур датчика 1, до которых он нагрелся к моменту поступления синхроимпульсов от генератора 7, по формуле апроксимирующей нелинейную зависимость между выходами электрическим сигналом датчика 1 и его температурой. Таким образом, в моменты времени, задаваемые генератором 7 синхроимпульсов, электрические сигналы на выходе микропроцессора 3 пропорциональны определенным значениям температуры датчика 1, т. е. микропроцессором проведена линеаризация. Дискретные значения температуры с выхода микропроцессора 3 поступают на информационный вход ОЗУ 4, представляющего собой, например, сдвиговый регистр с количеством ячеек, достаточным для хранения нескольких, например трех результатов измерения, т. е. ОЗУ 4 хранит результат трех последовательных измрений температуры и при поступлении очередного синхроимпульса от генератора 7 содержимое ОЗУ 4 обновляется на 1/3. Коды, соответствующие значениям температуры датчика

1, накопленные в ОЗУ 4, поступают на информационный вход микропроцессора 5. В момент поступления синхроимпульса от генератора 7 на управляющий вход микропроцессора 5, микропроцессор 5 вычисляет измеряемую температуру среды, которая отображается на индикаторе б. Таким образом, экстраполирующий цифровой термометр показывает температуру измеряемой среды раньше, чем нагреется до этой температуры сам датчик 1, что позволяет применять предлагаемое устройство для измерения очень высоких температур, которые невозможно замерить известными датчиками.

Предлагаемый цифровой термометр обеспечивает широкий диапазон измерений, так как он может работать с любыми термодатчиками и нелинейность их характеристик во всем диапазоне измерения может быть скорректирована обработкой результатов измерения

796668

Формула изобретения

Составитель В.Копаев

Редактор A.Äoëèíè÷ Техред М.Голинка Корректор Г.Решетник

Заказ 9758 5 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филйал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, в первом микропроцессоре ° Благодаря этому, предлагаемое устройство может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства. Кроме того, быстродействие термометра определяется десятками миллисекунд.

Цифровой термометр, содержащий датчик температуры, соединенный с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, оперативное запоминающее устройство и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых температур, в него введен генератор синхроимпульсов и два микропроцессора, один из которых включен между аналого-цифровым преобразователем и оперативным запоминающим устройством, а второй микропроцессормежду оперативным запоминающим устройством и индикатором, при этом генератор синхроимпульсов подключен к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, первого и

10 второго микропроцессоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3892281, кл. G 01 К 7/16, опублик. 1974.

$$ 2. Патент СШЛ Ф 3872726, кл. G 01 К 7/24, опублик. 1972 (прототип).