Цифровой измеритель температуры

 

Союь Советскик

Социалист ичес мин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii939963 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 12.12.80(21) 3215200/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.82 Бюллетень №24

Дата опубликования описания 30.06.82 (5I)M. Кл.

G 01 К 7/02 фЬнудерстванный кнмнтет

СССР

lo аннам нзебретеннй н отнрытнй (53) УДК 536. .532(088.8) (72) Авторы изобретения

А.И. Белец, Л.Я. Ильницкий, В.И. Ковтун и В.А. Хорошко

Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области теплоизмерений.

Известен цифровой термометр для измерения температуры, содержащий термопару, включенную последовательно с

5 усилителем и следящим двигателем в мостовую потенциометрическую схему, питаемую от стабилизированного источника питания, а также последовательно с термопарой включен питаемый 1о от самостоятельного источника мост с термометром сопротивления в одном из плеч, помещенный вместе с термопарой в контролируемую среду 1 1).

Точность этого устройства не высока, так как инерционность следящего двигателя позволяет применять его только при измерении медленно меняющихся температур. С повышением динамики изменения температуры погреш- 20 ность измерения достигает 10- 153.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к преалагаемому является цифровой термометр, содержащий датчик температуры, усилитель постоянного тока, источник опорного напряжения, генератор линейно изменяющегося напряжения, сравнивающее устройство, генератор тактовых импульсов, цифровой счетчик, дешифратор, цифровой индикатор и дополнительное сравнивающее устройство, включенное параллельно с основным сравнивающим устройством между усилителем и генератором линейно изменяющегося напряжения, а в качестве генератора тактовых импульсов используется генератор с управляемой частотой, связанный с цифровым счетчиком через дешифратор (2).

Однако погрешность измерений этим цифровым термометром, достигает 1,5-2т„ что не удовлетворяет современнным требованиям. Величина погрешности измерений определяется погрешностью установки частоты в генераторе ° тактовых импульсов.

9963 источника 1 опорного напряжения подключается при помощи переключателя 2 через датчик 3 температуры и ЦУС к входам усилителей 5 и 6 постоянного

5 . тока. Если же в качестве датчика 3 температуры используется термопара, то при помощи переключателя 2 выход источника 1 опорного напряжения подключается через ЦУС 4 к входу усилителя 6 постоянного тока (УПТ), а

УПТ 5. После этого устройство тарируется таким образом, чтобы напряжение на выходах обоих усилителей 5 и 6 постоянного тока были равны. При этом на выходе устройства 7 сравнения появится сигнал, который сигнализирует о равенстве сравниваемых напряжений и закрывает электронный ключ 10.

При измерении температуры сигнал от датчика 3 после усилителя 5 поступает в устройство 7 сравнения и на

АЦП 8. Так как сигнал с выхода УПТ 5 не равен сигналу с выхода дополнительного усилителя 6, то на выходе устройства сравнения отсутствует сигнал равенства сравниваемых напряжений, который закрывает электронный ключ 10. TaKTGBble импульсы с ГТИ 9 поступают на АЦП 8 через открытый электронный ключ 10, АЦП 8 преобразует аналоговую величину сигнала датчика 3 температуры в цифровой код, который подается на управляющий вход

ЦУС 4 и через дешифратор El на цифровой индикатор 12. Под действием цифрового кода сопротивление ЦУС 4 меняется, а следовательно, меняется коэффициент усиления УПТ 6. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока величина сигнала на выходе усилителя 6 не станет равной величине сигнала от датчика 3 температуры на выходе усилителя 5. Тогда устройство 7 сравнения выработает сигнал, который закроет электронный ключ 10, что повлечет за собой прекращение процесса преобразования в АЦП 8.

Величина цифрового кода на выходе

АЦП соответствует величине измеряемой температуры, индицируемой цифровым индикатором 12. Это состояние сохраняется до тех пор, пока не изменится контролируемая температура.

Применение предлагаемого устройства дает возможность повысить точность измерения температуры при различных динамических изменениях контролиру3 93 4

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Для достижения цели в устройство введены дополнительный усилитель постоянного тока, цифровое управляемое сопротивление и аналого-цифровой преобразователь, при этом источник опорного напряжения соединен с переключателем, один из выходов которого подключен к одному из входов 10 цифрового управляемого сопротивления, термопара 3 подключается к входу выход которого через дополнительный уСилитель постоянного тока соединен с одним из входов аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к управляемому входу цифрового управляемого сопротивления и через дешифратор к входу цифрового индикатора, а выход устройства сравнения соединен с входом генератора тактовых импульсов, выход которого через электронный ключ подсоединен к второму входу аналого-цифрового преобразователя.

На чертеже изображена структур- zs ная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, который соединяется своим выходом с переключателем 2. Выходы переключателя 2 соединены через датчик 3 температуры и цифроуправляемое сопротивление 4 с входами усилителей 5 и 6 постоянного тока. Причем, усилитель 6 постоянного тока является дополнитель35 ным. В свою очередь, выходы усилителей 5 и 6 постоянного тока подключены к входам сравнивающего устройства 7. Кроме того, выход усили.теля 5 подсоединен также к входу аналого-цифрового преобразователя (РЦП)

8, на второй вход которого поступают импульсы с генератора 9 тактовых импульсов (ГТИ) через электронный ключ 10. Управление электронным клю45 чом 10 осуществляет устройство 7 сравнения, Выход АЦП 8 соединен с управляющим входом цифроуправляемого сопротивления(ЦУС) 4 и через дешифратор 11 с цифровым индикатором 12. .Цифровой термометр работает сле50 дующим образом.

Перед началом измерения производится включение необходимого режима работы при помощи переключателя 2 е зависимости от используемого датчи- 55 ка температуры. При работе с термометрами сопротивления или полупроводниковыми терморезисторами выход

9399 формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 465

Тираж 887 Подписн емых сред, снизить при этом погрешность измерения до 0,05-0,1/, точность измерения определяется разрядностью

%ЦП и ЦУС. Цифровой термометр дает возможность применения различных датчиков температуры (термопар, термо" метров сопротивления, полупроводниковых терморезисторов), что позволяет унифицировать приборы автоматизированных систем управления технологичесЧО кими процессами.

Цифровой измеритель температуры, содержащий источник опорного напряжения, переключатель, датчик температуры, усилитель постоянного тока, устройство сравнения, генератор так- @ товых импульсов, электронный ключ, дешифратор и цифровой индикатор, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный 25 усилитель постоянного тока, цифровое управляемое сопротивление и аналогоцифровой преобразователь, при этом источник опорного напряжения соедиФилиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä,óë.ÏðîåêòHàÿ,4

63 6 нен с переключателем, один из выходов которого подключен к одному из входов цифрового управляемого сопротивления, выход которого через дополнительный усилитель постоянного тока соединен с одним из входов устройства сравнения, а второй выход переключателя через датчик температуры, усилитель постоянного тока соединен с другим входом устройства сравнения с одним из входов аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к управляемому входу цифрового управляемого сопротивления и через дешифратор к входу цифрового индикатора, а выход устройства сравнения соединен с входом генератора тактовых импульсов, выход которого через электронный ключ подсоединен к второму входу аналого-цифрового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 295035, кл. G 01 K 7/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

N 523304, кл. G 01 К 7/02, 1976 (прототип).