Устройство для измерения температуры

 

О П И С А Н И Е " 847069

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф.4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 02.07,79 (21) 2787095/18-10 (533M. Кл.

6 01 К 7/02 с присоединением заявки №вЂ”

Гасударственный комитет

СССР (23) Приоритет до делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.07.81, Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 15.07.81 (53) УДК 536.532: (088.8} (72) Авторы изобретения

Ляпко, H И. Грибок, В. И, Зорий, В. И. Пу

В. М. Качайло и А, E. Kapa (7! ) Заявители й

Львовский ордена Ленина политехничес завод "Мукачевприбор" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к термометрии.

Известно устройство для измерения темпера туры, содержащее первичный измерительный преобразователь, подключенный к усилителю, резистор, переключатель, интегратор и цифро вой отсчетный блок (1) .

Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за погрешности, обусловленной влиянием токов утечки переключателей, Наиболее близким по технической сущности . к данному изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее после« довательно соединенные первичный измерительный преобразователь, усилитель, резистор, переключатель, интегратор, сравнивающий блок, селектор, счетчик результата, цифровой отсчетный блок, при этом второй вход сравнивающего блока соединен с общей шиной, а ко второму входу селектора подключен выход. генератора тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом блока автоматической подстройки частоты, выходы блока управления электрически связаны со входами. управления

2 селектора, блока автоматической подстройки частоты, цифрового отсчетного блока, переключателя и переключателей блоков кусочнолинейной аппроксимации, каждый из которых содержит резисторы и источник опорного напряжения, выход которого через резисторы соединен с подвижными контактами переключателей участков аппроксимации, первые неподвижные контакты которых соединены между собой f 2) .

Недостатком устройства является значительная погрешность, обусловленная токами утечки переключателей и ограниченным числом участков аппроксимации.

Цель изобретения — повышение точности измерения;

Для достижения цели в устройство дополнительно введены блоки кусочно-линейной аппроксимации и переключатели, подвижные

2О контакты..которых связаны с первыми неподвижными контактами переключателей участков аппроксимации соответствующих блоков, первые контакты. дополнительно введенных переключателей соединены между собой и нодклю847069 4 водит дополнительный переключатель 17 в нижнее положение, а дополнительный переключатель 22 последующего блока 18 кусочно-линейной аппроксимации в верхнее полджение;

Блок 12 управления на время Т„ „„> включает первый переключатель 21 блока 18, Аналогично на время Т„(<+g... T„ включаются .последующие переключатели 21 блока 18. Про-. цесс разряда напряжения (1) интегратора 6

10 длится до момента равенстВа нулю напряжения на выходе интегратора 6, который.фиксируется сравнивающим блоком 7 Поскольку токозадающие резисторы 15 и 20.последовательно во времени на время Т „, Т, 15 Тик подключаются ко входу интегратора 6, то в момент срабатывания сравниваемого блока 7 напряжение на выходе интегратора 6 равно

25,15

55 чены ко входу интегратора, а вторые неподвижные контакты переключателя дополнительно введенных переключателей и переключателей участков аппроксимации в каждом из блоков линеаризации связаны с общей шиной, при этом сигнальный вход блока управления подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

Устройство содержит первичный измерительный преобразователь, например, термопару, 1, усилитель 2, резистор 3, переключатель 4, цифровой отсчетный блок 5, интегратор 6, сравнивающий блок 7, селектор 8, счетчик 9 результата, блок 10 автоматической подстройки частоты, генератор 11 тактовых импульсов, блок 12 управления, блок 13 кусочно-линейной аппроксимации, источник 14 опорного напряжения, токозадающий резистор 15, переключатель 16 блока кусочно-линейной аппроксимации, дополнительный переключатель 17, блок

18 кусочно-линейной аппроксимации, источник 19 опорного напряжения, токозадающий резистор 20, персключатель 21 блока кусочнолинейной аппроксимации и дополнительный переключатель 22..

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал Ux датчика температуры (например, тсрмопары) усиливается входным усилителем 2 до номинального уровня IC Vx, где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 2.

На время Т> = п.Т, кратное периоду Т напряжения сети 50 Гц, блок 12 управления переводит переключатель 4 в верхнее поло>кение, вследствие чего в интеграторе 6 начинает интегрироваться выходное напряжение К ° 0х усилителя 2. I< моменту Т, па выходе интегратора 6 получаем напряжение равное

1 Ò1 1инт = — I I

Rl C 0 где С вЂ” емкость конденсатора интегратора 6.

Во втором такте блок 12 управления переводит переключатель 17 блока 13 кусочно-линейной аппроксимации в верхнее положение. IIàпряжение 00 источника 14 опорного напряжения по полярности противоположно к полярности напряжения 1<Ох, поступаемого с выхода усилителя 2. Поэтому п11и послецовательпом включении переключателей 16 в верхнее поло. жение на время 1„, Т„..., Тп происхоП1 дит разряд напри>ко>пгя интегратора б. При этом с целью линеаризации грацуировочной характеристики термопары 1 производится. переключение токозадающих резисторов 15 во входной цепи интегратора 6. Разрядные токи текут через переключатели 16 и переключатель

17 первого блока 13 кусочно-линейной аппроксимации. При включении последнего переключателя 16 блока 13 блок 12 yrrpaaëåíèÿ перет +a Тэ.

"

+к, аат1ао Г ) а„с

T1 +a t(V.-1) — О, КО Т 10Ти1 00Ти2 Ооги

k0С Й C I>.yС " 1 С

Резистор Б,> подключается ко входу ннтег1>атора 6 на время Т,, резистор R, на время

Т, .резистор 82 на время Туо и резистор

Нп на время Т> Величины сопротивлений

15 и 20 (R, — R„) рассчитываются таким образом, чтобы временной интервал Ти = Т,„„+

+ Т,„, +... + Т,1„оказался прямо пропорциональным измеряемой температуре.

Пусть для термолары 1 исходя из ее градуировопюй характеристики имеется и участков

> аппроксимации, в каждом из которых максимальная погрешность линейной аппроксимации

AUj щах пе. превышает допустимое значение, При этом выходное напряжение термопары . 1 в конце i-ro участка характеристики представляется в виде ()и = ар+0 4 Ж""- М (2) где 6 0<» U(8)> ООр i Q Uj= U(8)p< Q(8)p u„== UI.8)p„-U(8) è, 50

"р М®р, > Й@р2, ", 0®р„— рассчетпые значения напряжений на дат шке в начальной точке и на концах участков аппроксимации.

В соответствии с (2) в конце. i-го участка получаем число импульсов

3.=k„΄-=Кцn8„

Qy ональности;

U; = N; — N; I — количоство импульсов в

i-том участке аппроксимации. 5 ! !1.

Учитывая что Т . = — где fo — частоЭ Hj о та .тактовых импульсов, можно найти временные и ггервалы Т„1„, Т„;:.... Т,„. При. этом, сучетом (2),,выражение (1) принима. о ет вид

К 1хТ i d%> <6UX » k Ы т„ 0 10 0 0

К!!ВТ (ООТ„„О!!т! . U!!>!!!!1 ! О (K4, 2 К!! 11

Задавая значения К, Во, Ц> и номинальное значение Т,, можно рассчитывать RI,,,Rz

R„, приравнивая

K@0„ U!!ò!! K5UqT !!Оти2

R0 К< 0 2

< Un>a (1о ии

R0 Ри, Таким образом в предлагаемом устройстве течение IIpGMcIIHQI о интервала TII с выхода 25 селектора 8 на вход счетчика 9 результата поступает пакет счетных импульсов, количест.во которых пропорционально измеряемой температуре. В момент срабатывания сравнивающего блока 7 результат измерения температуры ин- 30 дуцируется в цифровом отсчетном блоке 5.

Кроме того, неподвижные контакты переключателей 16 или 21 объединены между со-. бой и подаются через дополнительный переключатель 17 или 22 на вход интегратора б. !

Вторые неподвижные контакты переключателей

17 и 22 связаны с общей шиной, а, первые неподвижные контакты соединены между собой и подключены ко входу интегратора 6.

Вследствие разбития коммутирующих пере- 40 ключателей на блоки и коммутации выходных ! сигналов каждому из блоков посредством дополнительных переключателей 17, 22 и т.д., воздействие токов. утечки на интегратор б вызывается лишь переключателями 17, 22 и т.д. каждому из блоков. Так если в блоке 13 или 18 имеем IC переключателей 16, то при работе блока 13 (переключатель 17 в .верхнем положении) на интегратор 6 воздействуют токи утечки (К вЂ” 1) переключателей 16 блока 5О

13 и токи утечки переключателей 22 последующих (и — 1) групп 18 и т.д. Если таких блоков имеем п, то эквивалентное воздействие токов утечки равно воздействию (n + К вЂ” 1) токов утечки переключателей, а не воздействие токов утечки п-К переключателей, как это было бы в известном устройстве.

Таким образом, при одййаковом воздействии тбков утечки в предлагаемом устрой era и в известном устройстве в предлагаемом устройстве можно использовать и+ к+1

,раз болше участков линеризации, а это значит, что можно значительно уменьшить погрешность линеризаш и за счет увеличения числа участков аппроксимации.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные первичный измерительный преобразователь, усилитель, резистор, переключатель, интегратор, сравнивающий.блок, селектор, счетчик результата, циф ровой отсчетный блок, при этом второй вход сравнивающего блока соединен с общей шиной, а ко второму входу селектора подключен выход генератора тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом блока автоматической подстройки частоты, выходы блока управления электрически связаны со входами управления селектора, блока автоматической подстройки частоты, цифрового отсчетного блока и переключателя и переключателей блоков кусочно-линейной аппроксимации, каждый из которых содержит резисторы и источник опорного напряжеьшя, выход которого через резисторы соединен с подвижными контактами переключателей участков аппроксимамации, первые неподвижные контакты которых соединены между собой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности в него дополнительно введены блоки ку-.

1 сочно-линейной аппроксимации и переключатели, подвижные контакты. которых связаны с первыми неподвижными контактами переключателей участков аппроксимации соответствующих блоков, первые неподвижные контакты дополнительно введенных переключателей сое- . динены между собой и подключены ко входу интегратора, а вторые неподвижные контакты переключателя дополнительно введенных переключателей и переключателей участков аппроксимации в каждом иэ блоков связаны с общей. шиной, при этом сигнальный вход блока управления подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе;

1. Прянишников В. А.. Ийтегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. Л., "Энер-. гия",. 1976, с. 49-56, рис. 1-19 и 1-22. 2. Полищук Е. С., Тищенко Л. Н., Зорий В.И..

Ковальчук Н. Г., Пуцьшо В. И., Измеритель температуры на базе цифрового вольтампеР- . метра типа ВК вЂ” 20. — "Контрольно-измерительная техника"..Республиканский межведомственный научно-технический сборник. Львов, "Вища шкала", 1976, вып. 20, с. 72 — 76 (прототип).

847069 Составитель А.Тереков .

Техред Н.Бабурка

Редактор Т.Парфенова

Корректор В. Бутяга

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5467/б3 Тифаж 907

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5