Цифровой измеритель температуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<ц970133 (б1) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 19.01. 81 (21) 3238389/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 301081. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30.10.82

151) М Кл з

С 01 К 7/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

153) УДК 5з6.5з2 (088.8) К Ег q

С. Г. Булыга, Н..:., Грибок, В. И. Зорий, Р.,Н. ОгиркО, В. И. Пуцыло, Е. Ц. Иморгун, В. A. Яцук и К. И. Сливка "

1 (72) Авторы изобретения

Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола и Мукачевский приборостроительный завод "Мукачевприбор" (71) Заянители (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРН

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано при создании цифроных щитовых измерителей температуры, работающих в комплекте с термоэлектрическими преобразователями.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь напряжения в интервал времени, к одному входу которого подключен выход дискретного управляемого источника опорного напряжения, а к выходу— входы цифрового делителя напряжения(.Q

Недостатками известного устройства являются низкая стабильность линеаризации, сложность изготовления и отсутствие коррекции аддитивной составляющей погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее первичный измерительный преобразователь температуры, подключенный к входу преобразователя напряжения во временной интер- 25 вал, выход которого соединен с коммутатором, к выходу которого подсоединено цифровое отсчетное устройстно, а к нходу — выход управляемого делителя частоты, а к управляющим входам — 30 выходы дешифратора, соединенного с цифровым отсчетным устройством (2).

Однако в этом устройстве большое влияние на результат измерений имеет аддитивная составляющая погрешности, которую уменьшают путем применения нходных усилителей с каналом модуляции — демодуляции. Кроме того, оно обладает сравнительно большой зоной нечувствительности в области нуля. цель изобретения — понншение точности измерения температуры эа счет исключения аддитивной составляющей погрешности.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первичный измерительный преобразователь температуры, соединенный с одним из нходов коммутатора, связанного своим выходом с одним из входов преобразователя напряжения в интервал времени, управляющий вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, синхронизированного с частотой сети, и с входом селектора, выход которого через схему линеаризации подключен к входу цифрового отсчетного устройства, а управляющие входы коммутатора, селектора и схемы линеаризации соединены с соответствующи970133 ми выходами блока управления, сигнальный вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения в интервал времени, введены дополнительный селектор, реверсивный счетчик, блок индикации полярности и источник напряжения смещения, подключенный между точкой соединенйя второго выхода первичМого измерительного преобразователя-) температуры с вторым входом преобразователя напряжения в интервал време- )p ни, при этом оба входа дополнительного селектора подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и дополнительному выходу блока управления, а два его выхода соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, соединенного своим выходом с другим сигнальным входом блока управления, один иэ выходов. которого подключен к входу блока индикации полярности.

На Фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит первичный из мерительный преобразователь, коммутатор 2, источник 3 напряжения смещения, преобразователь 4 напряжения в интервал времени, генератор 5 опор- ЗО ной частоты, блок 6 управления, селектор 7, дополнительный селектор 8, реверсивный счетчик 9, схему 10 линеариэации, цифровое отсчетное устройство.

11, блок 12 индикации полярности. 35

Первичный измерительный преобразователь 1 подключен к входу коммутатора 2, один из входов которого через источник 3 напряжения смещения соединен с одним из входов преобраэователя4О

4 напряжения в интервал времени. Выход коммутатора 2 подключен к второму входу преобразователя 4 напряжения в интервал времени, подключенного выходом к одному из входов блока 6 уп 4g равления, выходы которого соединены с входами селекторов 7 и 8, блока 12 индикации полярности, схемы 10 линеариэации и с управляющим входом коммутатора 2. Выход генератора 5 опорной частоты подключен к преобразова-. телю 4 напряжения в интервал времени и к входам селекторов 7 и 8. Два выхода дополнительного селектора 8 подсоединены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 9, выход которого подключен к одному из входов блока управления. Выход селектора 7 соединен со схемой линеариэации, которая подключена к входу циф- . рового отсчетного устройства 11. 60

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии реверсивный счетчик сброшен в нуль. В первом такте измерения по команде с блока управления к входу преобразователя напряжения в интервал времени коммутатор подключает источник напряжения смещения. Производят измерение напряжения U« . На протяжении времени, пропорционального U, выход генератора опорной частотй подключается и суммирующему входу реверсивного счетчика, в результате чего в послед>нем записывается N импульсов

1 м -т к, =к(и,„+ ь), (1) где Т - временной интервал, пропорциональный U

f - частота следования импульо сов генератора опорной час- . тоты;

К - коэффициент преобразования;

Ь вЂ” аддитивная составляющая по- грешности, приведенная к входу.

Во втором такте измерения по команде с блока управления к входу преобразователя напряжения в интервал времени подключается сумма напряжений

Псм + U(T) + ь = U (2) где U(T) — напряжение на выходе первичного измерительного преобразователя температуры.

Напряжение Uz преобразуется во временной интервал. Одновременно с началом второго такта измерения на вычитающий вход реверсивного счетчика а генератора опорной частоты начинают поступать импульсы. Блок управления фиксирует моменты перехода реверсивного счетчика через ноль и окончания формирования временного интервала преобразователем напряжения в интервал времени. В промежутке между этими событиями по команде с блока управления. выход генератора опорной частоти подключается к входу схемы линеаризации. Если учесть, что реверсивный счетчик переходит в нулевое состояние после прохождения на его seчитающий вход N импульсов (частота генератора опорной частоты постоянна), то промежуток времени между началом преобразования и переходом реверсивного счетчика через ноль равен т (фнг. 2) .Тогда тз - т, - т„ > (3) где Т - время прохождения импульсов

3 на вход схемы линеаризации, или

Въ=тъ4=ня.-МРКГМ(т)+От а-0 -ь3=КЦ(т):: (4)

Иэ выражения (4) следует, что результат измерения напряжения первичным измерительеюм преобразователем температуры лишен аддитивной составляющей погрешности.

После соответствующих преобразований в схеме линеаризации результат

970133 измерения отображается на цифровом отсчетном устройстве. По окончании

Измерения прохождение импульсов на реверсивный счетчик прекращается °

Если измеряют температуры выше нуля, то напряжение на выходе первич- 5 ного измерительного преобразователя температуры суммируется с напряжением смещения, тогда

ТЯ 7 Тл 1 (5) .

Реверсивный счетчик переходит через ноль раньше, чем оканчивается второй такт измерения, и по команде с блока управления блок индикации полярности показывает "+".

Если измеряют температуры ниже 15 нуля, то напряжения U „„ и U(Т) вычитаются, или т < т„. (6)

Это значит, что реверсивный счетчик перейдет через ноль после окончания второго такта измерения. В этом слу— чае блок индикации полярности показывает и-н н

Для обеспечения нормальной работы

V выбираются иэ условия

25 Ос и U(-T . + . - * ", (7) где U(-T. „) - напряжение на выходе первичного преобразователя температуры при измерении максимальной отрицательной

30 температуры, - предельное значение аддитивной составляющей погрешности, приведенное к входу.

Такой выбор напряжения смещения позволяет при измерении положительных и отрицательных температур испольэовать один источник опорного напряжения., Кроме этого, йаличие 40 напряжения смещения позволяет свести нечувствительность в области нуля до уровня дискретности.

Преимущество предпагаемого устройства по сравнению с известным 45 заключается в том, что в нем осуществляется коррекция аддитивной составляющей погрешности тракта аналогоцифрового преобразователя ° Это поз- воляет использовать в качестве последнего относительнв простые в изготовлении и настройке дешевые преобразователи, не требующие периодической коррекции дрейфа нуля в период эксплуатации, что, кроме повыше" ния точности, исключает необходимость. калибровки прибора.

Указанное выше преимущество позволяет в несколько раз повысить производительность работ H точность иэбО мерения, удешевить самоустройство, а также уменьшить эксплуатационные затраты. Кроме того, достаточно просто и с минимальными аппаратурными затратами осуществляется индикация полярности измеряемой температуры, Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, соединенный с одним из входов коммутатора, связанного своим выходом с одинь из входов преобразователя напряжения в интервал времени, управляющий вход .которого соединен с выходом генера,тора опорной частоты, синхронизованного с частотой сети, и с входом селектора, выход которого через схему линеаризации подключен к входу цифрового отсчетного устройства, а управляющие входы коммутатора, селектора и схемы линеаризации соединены с соответствующими выходами блока управления, сигнальный вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения в интервал времени, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения. точности измерения эа счет исключения аддитивной составляющей погрешности, в него введены дополнительный селектор, реверсивный счетчик, блок индикации полярности и источник напряжения смещения, подключенный между точкой соединения второго выхода первичного измерительного преобразователя температуры с вторым входом преобразователя напряжения в интервал времени, при этом оба входа дополнительного селектора подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и дополнительному выходу блока управления, а два его выхода соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, соединенного своим выходом с другим сигнальным входом блока управления, один иэ выходов которого подключен к входу блока индикации полярности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 2125750, кл. G 01 К 7/02, 1972.

2. Куликовский К. Л., Шахкамян A. С., Шахкамяр С. С. Методы расчета схемы цнфровой линеариэации функции преобразования измерительных устройств.

"Приборы и системы управления", 1978, В 8, с. 22»24 (прототип).