Цифровой термометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапнстнческия

Республик («)830146

Ж

"Ъ

4 (61) Дополнительное к авт. свид-ву р 556351 (22) Заявлено 300779 (21) 2791608/18-10 с присоединением заявки й9 (23) ПриоритетОпубликовано 150581. Бюллетень 119 18

Дата опубликования описания 150581 51 „К„з

G 01 К 7/00

Гоеударствеииый комитет

СССР ио делам изобретений

:и открытий (53} УДК536.532 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Ñ.Øàõêàìÿí и С.С.Шахкамян (71) Заявитель г-,. / к (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРмОЯЕ1р

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в цифро.вом термометре.

По основному авт, св. 9 556351 известен цифровой термометр, имеющий датчик, балансный.стабилизатор тока, аналоговые ключи, усилитель постоянного тока, генератор линейно нарас. такщего напряжения,.схему.сравнения, схему переключения, генератор квантующих импульсов, временной селектор, цифровой счетчик с цифровым индикатором r.1) .

Однако при нелинейной характеристике датчика термометра сопротивления возникает дополнительная погрешность измерения, обусловленная нелинейностью.

Цель изобретения — повышение точности измерения .за счет линеаризации градуировочной характеристики дат чика в процессе измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой термометр введены образцовые резисторы, ключи управления и дешифратор, причем последовательно соединенные образцовый резистор и ключ управления подключены параллельно резистору обратной связи усилителя постоянного тока, а входы ключей управления подключены к выходам дешифратора, входы которого соединены с выходами цифрового счетчика.

На чертеже предсталнена блок-схема предлагаемого цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит датчик 1, балансный стабилизатор 2 тока, дополнительный резистор 3, аналоговые ключи 4 и 5, усилитель ь постоянного тока, блок 7 параллельно соединенных цепочек, состоящих из последовательно соединенных резисторов и аналоговых ключей К, схему 8 сравнения, генератор 9 линейно нарастающегося напряжения, схему 10 переключения, временной селектор 11, генератор 12 квантующих импульсов, цифровой счетчик 13, дешифратор 14 участков линейной аппроксимации статической характеристики датчика, цифровой индикатор 15.

Датчик 1 соединен по четырехпроводной схеме, причем потенциальные зажимы двумя проводами соединены с входами аналоговых ключей 4 и 5, выходы которых подключены к входу усилителя 6. Остальные два соединитель830146 ных провода вместе с дополнительным резистором 3 обеспечивают питание датчика постоянным током от балансного стабилизатора 2 тока. Другой выход балансного стабилизатора 2 тока подключен к входу генератора 9, который представляет собой заряжающий конденсатор. Выходы усилителя б и генератора 9 соединены с входами схемы 8, выход которой соединен с входом схемы 10. Выход схемы 10 соединен с управляющими входами ана- (О логовых ключей 4 и 5 и временного селектора 11. Выход генератора 12 через временной селектор 11 соединен с входом цифрового счетчика 13, выходы которого соединены с входами дешифра- 15 тора 14 и цифровым индикатором 15.

К резистору обратной связи усилителя

6 параллельно соединены цепочки блока

7, которые могут соответствующим обра=, зом изменять эквивалентное сопротив- . щ ление обратной связи, а следовательно, и коэффициент усиления усилителя 6 при открывании соответствующих аналоговых ключей К„.. Управляющие входы этих аналоговйх ключей соединены к соответствующим выходам дешифратора 14.

Цифровой термометр работает следующим образом.

В начале цикла измерения сигналы управления схемы 10 открывают аналоговый ключ 5 (закрывая аналоговый ключ 4), запускают генератор 9 линейно нарастающего напряжения и устанавливают счетчик 13 в начальное состоя- З ние. При этом на вход усилителя 6 поступает напряжение, равное сумме падений напряжений на дополнительном резисторе 3 и одном соединительном проводе. В этом режиме происходит первое срабатывание схемы 8 сравнения, когда выходные напряжения усилителя 6 и генератора 9 становятся равными. B этот момент выходной сигнал схемы 10 переключения закрывает. ключ 5 (открывая ключ 4), одновремен- 4g но открывается временной сanектор

11. B этом режиме входное напряжение усилителя 6 постоянного тока увеличивается на величину, равную напряжению падения на датчике 1. Когда вы - щ0 ходные напряжения усилителя 6 и генератора 9 линейно нарастающего напряжения снова становятся равными, происходит второе срабатывание схемы 8 сравнения и временной селектор 11 закрывается. В течение открытого состояния временного селектрра 11 квантующие импульсы проходят на цифровой счетчик 13. Длительность открытого состояния временного селектора

11 зависит от сопротивления датчика 60

1. Эту длительность можно изменить (при данном значении сигнала датчика) путем изменения коэффициента усиления усилителя 6, которое может происходить при изменении сопротив- 65 ления резистора обратной связи усилителя, когда открываются соответствующие аналоговые ключи K блока 7. ф

Если сопротивление датчика имеет нелинейную зависимость от температуры (например, для платиновго или полупроводникового терморезистора), то длительность открытого состояния временного селектора и количество поступающих на счетчик импульсов,. также имеет нелинейную зависимость от из меряемой температуры, Для получения линейной зависимости с требуемой точностью статическую характеристику датчика нужно аппроксимировать ломаной линией, и на каждом участке аппроксимации необходимо соответствующим образом изменить крутизну характиристики данного участка, а тем самым и длительность открытого состояния временного селектора. Этот процесс. осуществляется автоматически с помощью дешифратора 14 и блока 7. Количество выходов дешифратора, а следовательно и число цепочек блока

7 равно количеству участков аппроксимации статической характеристики датчика. В начале цикла измерения на цифровом счетчике записывается начальное число (для термопар оно равно нулю, для термометров сопротивления соответствует сопротивлению при

0 C), на выходе дешифратора, соответствующего первому участку аппроксимации, получается сигнал, который открывает ключ К блока 7, устанавливается данное значение коэффициента усиления усилителя 6. Когда в течение открытого состояния временного селектора число на счетчике находится на

3--ом участке аппроксимации, то открыт ключ К . Следовательно, на каждом участке аппроксимации устанавливаются соответствующее значение коэффициента усиления усилителя 6 и длительности открытого состояния временного селектора, а на счетчик поступает соответствующее количество импульсов, и тем самым осуществляется ли-. неаризация cTатической характеристики.

Предлагаемый цифровой термометр наиболее целесообразно применять при использовании полупроводниковых датчиков (терморезисторов), которые имеют большой разброс параметров, а также при малом (до 3-4) числе участков аппроксимации характеристики датчика в рабочем диапазоне температур.

Формула изобретения

Цифровой термометр по авт ° св.

9 556351, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены образцовые резисторы, ключи управления и дешифратор, причем последовательно соединенные образцовый резистор и ключ

830146

Составитель В. Копаев

Редактор Л.Копецкая Техред А. Бабинец КорректорГ.Решетник

Заказ 3787/85 Тираж 907 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий..

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 управления подключены параллельно резистору обратной связи усилителя постоянного тока, а входы ключей управления пОдключены к выходам дешифратора, входы которого соединены с выходами цифрового счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

9 556351, кл. С 01 К 7/00, 1977 (прот от и и ) .