Цифровой измеритель температуры

 

O ll И С A Н И Е >922534

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснии

Социапистичесиии

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву(51)М. К,А. (2 ) З " " 30.05.80 (2I) 2933376/18-10

6 01 К 7/16 с присоединением заявки М (23) Приоритет тофАиротиииый комитет

CCCP ио делом изобретений и открытий

Опубликовано 23. 04. 82. Бюллетень М 15 б531 уд (536, 531 (088. 8) Дата опубликования описания 25.04.82

1

Львовский ордена Ленина политехнический имеаыхуд им. Ленинского комсомола -=- 1 (7I) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к термомет. рии и может быть использовано при построении цифровых измерителей тем.пературы с использованием резистивных датчиков.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, подключенный по трехпроводной линии связи, два источника тока, входное устройство вторичного прибора (1) .

Однако известное устройство имеет недостаточную точность, обусловлен-. ную влиянием дрейфов напряжений аналого-цифрового преобразования и неидентичности токов источников тока.

Известно также устройство, содержащее резистивный датчик, подключенный по трехпроводной линии связи, два операционных усилителя и источник стабильного тока (21.

Недостаток устройства заключается в том, что на результат измерения влияют входные дрейфы усилителей и нестабильность тока источника тока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, один из выводов которого первым проводом линии.связи соединен с зажимом источника тока, а вторым проводом — с образцовым резистором, аналоговые ключи, усилитель постоянного тока, генератор линейно-нарастающего напряжения, схему переключения, генератор квантующих импульсов, временный селектор, цифровой счетчик с индикацией (31.

Однако известное устройство име20 ет недостаток, заключающийся в необ" ходимости четырехпроводной линии связи. Имеет недостаточную точность, вследствие необходимости работы устройства в различном динамическом

3 9225 диапазоне входных напряжений в первом и втором. такте измерения.

Действительно, если интервал времени между срабатываниями схемы сравнения равен 5

Т -I (R.» К,) + Ц)К,- l (Rt+, +,}+ LUAU) K> ° (1) где - ток истечения тока;

R<,R - сопротивление термомет

1Е ра и образцового резистора соответственно;

R1 " сопротивление линии связи;

Ь0,Щ - дрейфы напряжений клю- < чей;

K>,K> - коэффициенты преобразований при первом и вто-, ром тактах измерений.

Т.е., как видно из последнего выражения, неравенство коэффициентов

К, и К> приводит к погрешности, равной о(К Кг)+ "1("1 Кг) + (2)

+ AUi K " "г Kz

8 предла аемом же устройстве погрешность измерения определяется выражением

Л- a(R,-R,)K„ (3) где R, и R - сопротивление замкнутых ключей переключателя в первом и втором тактах, а коэффициент

К, вследствие работы аналого-цифрового преобразователя в узком диапазоне, является постоянным для 2-х тактов.

Сравнивая выражения (3) с (1), видно, что в предлагаемом устройстве погрешность,значительно ниже и определяется разностью остаточных сопро-, тивлений ключей переключателя.

Цель изобретения - повышение точности измерения, упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее термометр сопротивления, один из выводов которого первым проводом линии связи сое- 30 динен с зажимом источника тока, вторым проводом - с образцовым резистором, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации и блок управления, один из выходов которого связан ss с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, в него введены реверсивный счетчик и переключатель, 34 4 подвижный контакт которого соединен с другим зажимом источника тока и с входом аналого-цифрового преобразователя, а два других неподвижных контакта переключателя соединены с третьим проводом линии связи и с другим выводом образцового резистора соответственно, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входами реверсивного счетчика импульñîâ,, а дополнительные выходы блока управления соединены с управляющими входами переключателя и реверсивного счетчика импульсов.

На чертеже представлена схема устройства.

Цифровой измеритель температуры содержит термометр сопротивления 1, соединительные провода 2-4, образцовый резистор 5, переключатель б,источника 7 тока, аналого-цифровой преобразователь 8, реверсивный счетчик 9 импульсов, блок 10 управления, блок

11 индикации.

Термоментр сопротивления 1 посредством провода 2 соединен с одним из

"неподвижных контактов переключатепя 6, другой неподвижный контакт ка1 торого соединен через образцовый ре зистор 5 с другим проводом линии связи 3, второй зажим которой соединен с общей точкой соединения второго вывода термометра сопротивления и третьим проводом линии связи 4, другой конец которой соединен с источником 7 тока и одним из входов аналого-цифрового преобразователя 8. Подвижный контакт переключателя 6 соединен с другим зажимом источника 7 тока и другим входом аналого-цифрового преобразователя 8,. выход которого соединен с входами реверсивного счетчика 9 импульсов, а выход последнего соединен с входом блока 11 индикации, причем управляющие входы переключателя 6, аналого-цифрового преобразователя 8 и реверсивного счетчика 9 импульсов соединены с соответствующими выходами блока 10 управления.

Устройство работает в два такта.

В первом такте измерения блок 10 управления устанавливает переключатель 6 в положение I, а реверсивный счетчик в нулевое состояние. При этом на вход аналого-цифрового преобразователя 8 поступает напряжение, которое преобразуется в пропорциональ9225

5 ное число импульсов. При этом число, записанное в реверсивном счетчике импульсов в конце первого такта, бу- дет равно

N(K (I(R(+ R„,+ й1 ) > Up,) где 1 - ток источника 7 тока;

К - коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя;

R - -сопротивление термоt метра;

R, и Rh - сопротивления проводов 2 и 4;

0 — приведенное к входу най пряжение дрейфа аналого-цифрового преобразователя.

Во втором такте блок управления устанавливает переключатель в положение II, .а реверсивный счетчик -- . 20 в режим вычитания. При этом напряжение, прикладываемое к входу аналого-цифрового преобразователя, преобразуется в число импульсов:

"г = K t I(Ro+ Rhz+ л, ) + "лр) где R - сопротивление образцового резистора;

Кл - сопротивление провода 3.

Поскольку R> = R,t (1 «t), то

30 при выполнении соотношений Ro = Ro

К4 = Rw результат, записанный в ре! 2. версивном счетчике импульсов в конце второго такта измерения, будет равен

- 12 = К1 0

Т.е. как видно из последнего выражения, результат измерения пропорционален измеряемой температуре и не зависит от сопротивлений проводов линии связи, дрейфов напряжений трак40 та аналого-цифрового преобразования.

Устройство имеет высокую точность измерения, вследствйе того, что результат измерения не зависит от дрейфов напряжений аналого-цифрового преобразователя, поскольку напряжение

45 дрейфа присутствует в двух тактах работы, и его влияние на результат измерения исключается. При этом одновременно значительно сужается динамический диапазон работы аналогоцифрового преобразователя, вследствие того, что в обоих тактах измерения на его вход поступают соизмеримые напряжения. По сравнению с известным в предлагаемом устройстве ди- 55 намический диапазон уменьшен более чем в 2 раза, поскольку в известном устройстве в первом такте преобразует34 6 ся в код напряжение, пропорциональное сумме сопротивлений (Rt R,+2R4), а во втором - (Ro R„). В предлагаемом же устройстве в первом такте на вход аналого-цифрового преобразователя поступает напряжение, пропорциональное (R< 2Я„), а во втором (R, 2Р„). Сужение динамического диапазона работы аналого-цифрового преобразователя приводит к повышению точ.ности измерения, вследствие чего погрешности первого и второго тактов измерения одинаковы и в результате вычитания исключаются.

Кроме того, введение в устройство реверсивного счетчика импульсов и переключателя позволяет уменьшить на

251 количество проводов линии связи.

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий термометр сопротивлений, один из выводов которого первым проводом линии связи соединен с зажимом источника тока, вторым проводом - с образцовым резистором, аналого-цифвровой преобразователь, блок индикации и блок управления, один иэ выходов которого связан с управляющим вхо" дом аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что„ с целью повышения точности измерения и упрощения устройства, в него введены реверсивный счетчик и переключатель, подвижный контакт которого соединен с другим зажимом источника тока, -и с входом аналого-цифрового преобразователя, а два других неподвижных контакта переключателя соединены с третьим проводом линии связи и с другим выводом образцового резистора соответственно, причем выход аналогоцифрового преобразователя соединен с входами реверсивного счетчика импульсов, а дополнительные выходы блока управления с управляющими входами переключателя и реверсивного счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1; Авторское свидетельство СССР

N 580461, кл. 0 01 К 7/16, 1977 °

2. Заявка ФРГ и 2447629, кл. G 01 К 1/02, опублик. 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

If 556351, кл. G 01 К 7/10, 1977 (прототип).

922534

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Косква, Ж-35, Раушская на6., д. 4/5

Закаэ 25б2/53 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Горшкова

Редактор Л. Гратилло Техред N.påéeåñ Корректор Л. Бокшан