Цифровой измеритель температуры

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Р

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено23.03. 81 (21) 3262510/18-10 t$1 j М, КЛ. с присоединением заявки № (23) Приоритет

G 01 К 7/16

Госуцарственный комитет

СССР по целам изобретений н открытий

153) УДК536. 532 (088.8) Опубликовано 1510.82 . Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 151082 д®Ц)ЗНАЯ

НАТЕИТИОТЕХИИЧЖИА

БИБЛИОТЕКА

Е.Н. Горюнов, A.,Â. Наборня, В.И. Иванов, A.Å. Морозов и E.С. Мухин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 1 ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ !

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано при построении автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Известен цифровой измеритель температуры {ЦИТ), содержащий датчик температуры, аналого цифровой преобразователь, генератор импульсов, цифровой индикатор и переключатель поддиапазонов (1J..

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения температуры за счет значительной погрешности кусочно-линейной аппроксимации.

Известен также ЦИТ, содержащий датчик температуры, сумматор, функциональный квадратичный преобразователь, источник пилообразного напряжения, нуль-орган, устройство запуска и цифровой индикатор 2 .

Однако известный ЦИТ также имеет низкую точность измерения за счет влияния погрешностей, входящих в него аналоговых узлов, на результат измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является ЦИТ, содержащий датчик температуры, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу формирователя интервала времени, выход которого подключен к управляющему входу первого счетчика импульсов, генератор импульсов, первый выход которого подключен к второму входу формирователя интервала времени, второй выход — к счетному входу первого счетчика импульсов, схему сравнения кодов, первые входы которой подключены к выходам первого счетчика импульсов, а выход — к установочному входу первого счетчика импульсов и счетному входу второго счетчика импульсов, выход которого подключен к схеме цирфовой индикации (3).

20 С помощью этого устройства достигается цтинеаризация характеристики датчика температуры (термометра сопротивления), имеющего функцию преобразования квадратичного вида

К„= R (1 At - ВР) (1)

Недостатком известного устройства является то, что в нем реализован .алгоритм линеаризации зависимостей только квадратичного вида, и, как

966505 (2) Нх= К f (О) где К вЂ” коэффициент. преобразования.

Формирователь интервала времени формирует импульс длительностью, соответствующей измеряемой температуре

55 (3) Т х где f1 — частота импульсов, поступающих на второй вход формирователя интервала времени с 60 первого выхода генератора импульсов.

По переднему фронту этого импульса устанавливаются в нулевое состояние счетчики 6 и 11 и разрешается следствие, низкая точность измерения температуры при использовании датчиков, имеющих функцию преобразования, отличную от (1), что снижает функциональные возможности данного измерителя температуры и ограничивает область его применения.

Бель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается

jreM, что в измеритель введены дели- 1() тель частоты, третий счетчик импульсов, схема выбора типа термодатчика, программируемое запоминающее устройство (ПЗУ), выходы которого подключены к соответствующим вторым Входам схемы сравнения кодов, а старшие адресные входы — к выходам схемы выбора типа термодатчика и младшие адресные — к выходам третьего счетчика импульсов, счетный вход которого подключен через делитель частоты к выходу схемы сравнения кодов, при этом выход формирователя интервала времени подключен к установочным входам второго и третьего счетчиков импульсов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя; на фиг. 2 график зависимости кода с выхода аналого-цифрового преобразователя от температуры. зо

Измеритель содержит датчик температуры 1, аналого-цифровой преобразователь 2, формирователь интервала времени 3, генератор импульсов

4, первый счетчик импульсов 5, вто- 35 рой счетчик импульсов б, схему цифровой индикации 7, схему сравнения кодов 8, ПЗУ 9, делитель частоты

10, третий счетчик импульсов 11, схему выбора 12 типа термодатчика. 4р

Измеритель температуры работает следующим образом.

Температура, подлежащая измерению, воздействует на датчик 1. В аналого-циФровом преобразователе вели- 45 чина термо-ЭДС датчика температуры преобразуется в соответствующий код счет импульсов счетчику 5, который до этого находится в нулевом состоянии. Импульсы с частотой Г посту2 пают с второго выхода генератора импульсов на счетный вход счетчика 5 и изменяют состояния его выходов.

Выходной код счетчика сравнивается с кодом ПЗУ схемой сравнения кодов.

В ПЗУ заранее запрограммированы значения кодов йй;, соответствующие изменению термо-ЭДС

au. = u.- u1 1 1-4 при изменении температуры (фиг. 2)

А = Сои а. где at — отрезок аппроксимации.

Схема сравнения кодов при совпадении кода aN< и выходного кода счетчика 5 вырабатывает импульс, ко-. торый переводит в нулевое состояние счетчик 5. Импульсы с выхода схемы сравнения кодов подсчитываются счетчиком б и одновременно поступают на вход делителя частоты с коэффициентом деления Ас/q где q — разрешающая способность цифрового измерителя температуры.

Через at/q импульсов, поступивших с выхода схемы сравнения кодов, выйдет первый импульс с выхода делителя частоты.

При этом счетчик импульсов 11 меняет состояние своих выходов и тем самым, меняется адрес на входах

ПЗУ. На выходе ПЗУ устанавливается код aNg, соответствующий второму отрезку аппроксимации и т. д.

При атом эа время Т), в счетчике импульсов б при условий с 2. 6t (6)

f = q накопится код N ц, соответствующий температуре на k-ом отрезке аппроксимации

at (<<)+A(at ))х -) 1 к- q 1

Bb)X y ) с),„J (7) где А — обозначает целую часть в фигурных скобках.

Вместе с тем (фиг. 2), температура t< связана с кодом N z следующим образом. На первом отрезке аппроксимации

t<) Мх -О Ny х =" ь Н„- ЬН, (8) на втором отрезке аппроксимации (a) tery,- N1 йх-ай

Л 1 1 ЬН) + Ь 8 (9) и на k-ом отрезке аппроксимации температура определяется к-

4I"„ = М ((К))+ -" ) (j p) Таким образом, при кусочно-линейной аппроксимации Квак из (7) совпа.!ст со значением измеряемой температуры из (1О).

Схема выбора типа термодатчика 12 определяет зону памяти ПЗУ, соот5 ветствующую заданному типу термодатчика

Данный измеритель имеет нулевую погрешность в конечных точках интервалов аппроксимации. В других точках погрешность измерения зависит от нелинейности характеристики термодатчика и уменьшается с уменьшением ь с.

Например, при dt = 25 С и q =0,1 С при работе с термопарой типа ПП по- !5 ,грешность измерения из-эа погрешности

1линеаризации в диапазоне температур

300-1600 С не повышает q.

Предлагаемый измеритель обеспечивает линейную зависимость результатов 2р измерения от температуры и обладает широкими функциональными возможностями. Так, в экспериментальном образце измерителя достигнута погрешность измерения температур 25 в пределах 0,1-0,2 С при использовании в качестве датчиков температуры термопар градуировок ПП, ТПР, ХК, ХА во всем диапазоне их рабочих температур. Все это позволяет успешно использовать предлагаемый измеритель при построении систем регулирования и измерения температуры в технологических процессах.

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий датчик температуры, выход которого через аналого-цифровой преоб-4О разователь соединен с первым входом формирователя интервала времени, выход которого соединен с управляющим входом первого счетчика импульсов, генератор импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом формирователя интервала времени, второй выход — с счетным входом первого счетчика импульсов, схему сравнения кодов, первые входы которой соединены с выходами первого счетчика импульсов, а выход — с установочным входом первого счетчика импульсов и счетным входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен со схемой цифровой индикации, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты, третий счетчик импульсов, схема выбора типа термодатчика, программируемое запоминающее устройство, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами схемы сравнения кодов, старшие адресные входы — с выходами схемы выбора типа термодатчика, младшие адресные входы — с выходами третьего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен через делитель частоты с выходом схемы сравнения кодов, при этом выход формирователя интервала времени ñîåдинен с установочным входом второго и третьего счетчиков импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 246115, кл. G 01 К 7/02, 1966.

"2. Авторское свидетельство СССР

9 338888009922, кл. G 01 К 7/02, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

М 559131, кл. G 01 К 7/16, 1975 (прототип).

Составитель Н. Горшкова

Редактор Т. Митрович Техред N.Ãåðãåëü Корректор М. Демчик

Заказ 7830/57 Тираж 887 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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