SU1116329A1 - Цифровой измеритель температуры - Google Patents

Abstract

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ , содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, источник напр жени  смещени , подключенный к первому входу коммутатора,. выход которого через интегратор и нуль-орган подключен к первому входу блока управлени , выходы которого подключены к второму входу коммутатора , схеме индикации пол рности, цифровому отсчетному устройству, схеме линеаризации и первым входам двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной, частоты, при этом выход первого селектора через схему линеаризации подключен к цифровому отсчетному устройству , а выходы второго селектора подключены к входам реверсивного сче чика, выход которого соединен с вторым входом блока управлени , о тличающййс  тем, что, с целью повышени  точности- измерени  температуры при использовании в качестве первичного измерительного преобразовател  термопреобразовател  сопротивлени , в него введены повторитель напр жени , два переключател , источник тока, последовательно соединенные первьй и второй образцовые резисторы И суммирующий усилитель, входы которого соединены с подвижными контактами переключателей соответственно, управл ющие входы которых соединены с выходами блока управлени , первые входы соединены с общим проводом усилител , а вторые входы соответственно подключены к точке соединени  образцовых резисторов и точке соединени  первого соединительного провода тер§ мопреоСразовател  сопротивлени  с первым выводом источника тока, второй вывод которого через второй и первый образцовые резисторы и второй соединительный провод подключен к второму выводу термопреобразовател  сопротив9 :« лени , соединенн.ому через третий соединительный провод с общим проводом д со усилител , при этом потенциальные выводы второго образцового резисто- ра через повторитель напр жени  подключены к третьему входу коммутатора четвертый вход которого соединен с выходом суммирующего усилител .

Description

111

Изобретение относитс  к области термометрии и может быть использовано при создании цифровых щитовых измерителей температуры, работающих в комплекте с терморезистивными преобразовател ми .

Известен цифровой измеритель температуры , содержащий термопреобразователь сопротивлени , один из вы-, водов которого первым проводом линии св зи соединен с зажимом источника тока, вторым проводом - с образцовым резистором, аналого-цифровой преобразователь , выход которого соединен с реверсивным счетчиком, блок управлени , блок индикации, переключатель СП.

Однако такое устройство не обеспечивает линеаризации характеристики термопреобразовател .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  цифровой измеритель температуры, содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, источник напр жени  смещени , подключенный к первому входу коммутатора, выход которого через интегратор и нульорган подключен к первому входу блока управлени , выходы которого подключены к второму входу коммутатора, схеме индикации пол рности, цифровому отсчетному устройству, схеме лине аризации и первым входам двух селекторов , вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты , при этом выход первого селектора через схему линеаризации подключен к цифровому отсчетному устройству , а выходы второго селектора подключены к входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом блока управлени  С23.

Недостатком этого измерител  температуры  вл етс  низка  точность измерени  при использовании в качестве первичного измерительного преобразовател  температуры термопреобразовател  сопротивлени  с цепью пита1ШЯ , так как в этом случае на точность измерени  температуры будет оказывать вли ние изменение сопротивлени  подвод щих проводов, изменение тока .в цепи питани  термопреобразовател  сопротивлени .

Цель изобретени  - повышение точ-д ности измерени  температуры при использовании в качестве первичного из2y2

мерительного преобразовател  термопреобразовател  сопротивлени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой измеритель температуры , содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, источник напр жени  смещени , подключенный к первому входу коммутатора, выход которого через интегратор и нуль-орган подключен к первому входу блока управлени , выходы которого подключены к второму входу коммутатора , схеме индикации пол рности, цифровому отсчетному устройству, схеме линеаризации и первым входам двух

селекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты, при этом выход первого селектора через схему линеаризации . подключен к цифровому отсчетному

устройству, а выходы второго селектора подключены к входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом блока зттравлени ,

введены повторитель напр жени , два переключател , источник тока, последовательно соединенные первый и второй образцовые резисторы и суммирующий усилитель, входы которого соединены с подвижными контактами переключателей соответственно, управл к цие входы которых соединены с выходами блока управлени , первые входы соединены с общим проводом усилител , а

вторые входы соответственно подключены к точке соединени  образцовых резисторов и точке соединени  первого соединительного провода термопреобразовател  с первым выводом источника

тока, второй вывод которого через второй и первый образцовый резисторы и второй соединительный провод подключен к второму выводу термопреобразовател  сопротивлени , соединенному через третий соединительный провод с общим проводом усилител , при этом потенциальные выводы второго образцового резистора через повторитель напр жени  подключены к третьему входу коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом суммирующего усилител .

На чертеже изображена структурна  схема цифрового измерител  температуР - ,. , .

Цифровой измеритель температуры содержит повторитель 1 напр жени , , источник 2 тока, первый образцовый

3

резистор 3, термопреобразователь 4 сопротивлени , первый 5, второй 6 и третий 7 соединительные провода, второй образцовый резистор 8, первый 9 второй 10 переключатели, суммирую1щий усилитель 11, источник 12 напр жени  смещени , коммутатор 13, .интегратор 14, нуль-орган 15, схему 16 управлени , генератор 17 счетных импульсов, первый 18 и второй 19 селекторы, схему 20 линеаризации, цифровое отсчетное устройство 21, реверсивный счетчик 22 и схему 23 индикации пол рности.

Цифровой измеритель температуры работает в два цикла следующим образом.

В исходном состо нии реверсивный счетчик 22, схема 20 линеаризации и цифровое отсчетное устройство 21 обращены в нуль, подвижные контакты переключателей 9 и 10 через первые контакты подключенБ к общему проводу усилител  11.

Измерени  провод тс  методом двухкратного интегрировани .

В первом цикле измер етс  напр жение Ur где UCM- напр жение источника напр  жени  смещени ; Ли - напр жение дрейфа нул  сум мирующего усилител , приведенное к его выходу. В качестве образцового напр жени используетс  напр жение UQ на втором образцовом резисторе 8 и„ I RH +Дп, . где I - ток в измерительн ой цепи; R.. -г сопротивление второго образцового резистора 8; П дрейф нул  повторител  на пр жени  . Врем  интегрировани  напр жени  и задаетс  схемой управлени  и выбираетс  равным периоду переменного напр жени  питающей цепи. В результате преобразовани  напр жени  Ц,- формируетс  интервал време ни X Л 1Кы Лих - где Т - врем  интегрировани  напр  жени  и 1;

294

AU- напр жение дрейфа нул  интегратора 14;

t и tj - посто нные времени интегратора в первом и втором тактах преобразовани  соответственно .

Промежуток времени t заполн етс  импульсами, следующими с генератора 17 счетных импульсов через второй селектор 19 на суммирующий вход реверсивного счетчика 22, в результате чего в реверсивный счетчик 22 записываетс  число

N. fo t.

15

где f - частота генератора счетных

импульсов.

Во втором цикле работы входы суммирующего усилител  11 посредством

переключателей 9 и 10 подключаютс  к точке соединени  источника 2 тока с первым соединительным проводом 5 и к точке соединени  образцовых резисторов, в результате чего относительно общего провода к первому входу суммирующего усилител  11 приложено напр жение и KR: + Г), где RT - сопротивление термопреобра- : зователл ч, 1 - сопротивление первого соеди . 41ительного провода 5, к второму входу усилител  - напр жение и I(RO -ь г), где RQ - сопротивление первого образцового резистора, Г  - сопротивление второго соединительного провода 6, а на выходе усилител  - напр жение Uy KI(R - R -I- r - rj,). где К - коэффициент усилени  суммиру ющего усилител . Напр жение Uy совместно с напр жением источника 12 напр жени  смещени  поступает на вход интегратора 14. В качестве опорного как и в первом цикле, используетс  падение напр жени  U« на втором образцовом резисторе 8. В результате преобразовани  напр жени  Uu формируетс  интервал времени .. Ty Il5i:i59.tEi.zEilr: r «..JSi. - , 1К(ц -bin Дц Интервал времени t формируетс  сигналом подключени  к входу интегратора 14 напр жени  Up и сигналом фикс1 рующйм срабатывание нуль-органа 15. При подключении напр жени  Ue к входу интегратора через второй селектор на вычитающий вход реверси ного счетчика 22 начинают поступать умпульсы с генератора 17 счетных им пульсов. Первый селектор 18 по кома де со схемы 16 управлени  разрешает прохождени1е импульсов с генератора 17 счетных импульсов через схему ли неаризации 20 на цифровое отсчетное устройство 21 в промежутке мезеду срабатыванием нуль-органа 15 и пере ходом через ноль реверсивного счетчи ка 22. Учитыва , что срабатывание нуль-органа 15 фиксирует окончание интервала времени t, а переход через ноль реверсивного счетчика 22 окончание интервала времени t, мож но определить врем  прохождени  импульсов через первый селектор 18. If 4. I m (:gT-g ft-n «-A Atf t% t2-t4 T -,0„-ьАи.-ЛоТ, ,-b&H -До li КСОт-боЖ-П) ycMiul tua t2 m Рм-- 3«f4-«irt-4AU J J Таким образом, на схему 20 линеар эации поступает N.. импульсов fo4 K,(RT. о лfo-TK ti - коэффициент где К ( R -fC-A -) / преобразова ни . На цифровое отсчетное устройство поступает число импульсов ,.- r) где F - функци  преобразовани  схе мы линеаризации.. Дл  получени  отсчета относитель но выбирают Ra R(P) . Устройство во втором цикле, в случае применени  термопреобразовател  сопротивлени  с положительным темпера турным коэффициентом работает следующим образом. Если на вход схемы 16 управлени  первым поступает сигнал о переходе реверсивного счетчика 22 через ноль, что означает ta: t, или , то схема 23 индикации пол рности показывает знак +, а схема 20 линеаризации реализует алгоритм функционального преобразовани  дл  температур больше . Если же на вход схемы 16 управлени  первым приходит сигнал, фиксирующий срабатываниенуль-органа, что означает t t , или , то схема 23 индикации пол рности показывает знак -, а схема 20 линеаризации реализует алгоритм функционально го преобразовани  температур ниже 0°С. При работе с терморезисторами с отрицательным температурным коэффициентом логика определени  пол рности обратна  .По окончании второго цикла работы устройство приводитс  в исходное состо ние . , Предлагаемое устройство может работать лишь при U ПчЦд. «i только при одной пол рности входного напр жени  интегратора 14,что позвол ет уменьшить погрешности в области нулевых значений измер емой температуры. Как показывают расчеты, погрешность измерени  главным образом зависит от точности подгонки сопротивени  соединительных проводов, а нестабильность элементов измерительной схемь при работе устройства без подстроек на прот жении нескольких тыс ч часов приводит к погрешности, не превьш1ающей 0,035% от величины измер емой температуры. Введение коррекции аддитивной составл ющей погрешности устройства позвол ет использовать вместо входного усилител  МДМ-ка налом простой усилитель посто нного тока без каких-либо преобразований.

Claims (1)

1. ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий первичный измерительный преобразователь температуры, источник напряжения смещения, подключенный к первому входу коммутатора,. выход которого через интегратор и нуль-орган подключен к первому входу блока управления, выходы которого подключены к второму входу коммутатора, схеме индикации полярности, цифровому отсчетному устройству, схеме линеаризации и первым входам двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора опорной, частоты, при этом выход первого селектора через схему линеаризации подключен к цифровому отсчетному устройству, а выходы второго селектора подключены к входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом блока управления, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности· измерения температуры при использовании в качестве первичного измерительного преобразователя термопреобразователя сопротивления, в нёго введены повторитель напряжения, два переключателя, источник тока, последовательно соединенные первый и второй образцовые резисторы Ή суммирующий усилитель, входы которого соединены с подвижными контактами переключателей соответственно, управляющие входы которых соединены с выходами блока управления, первые входы соединены с общим проводом усилителя, а вторые входы соответственно подключены к точке соединения образцовых резисторов и точке соединения первого соединительного провода термопреобразователя сопротивления с первым выводом источника тока, второй вывод которого через второй и первый образцовые резисторы и второй соединительный провод подключен к второму^ выводу термопреобразователя сопротив ления, соединенному через третий соединительный провод с общим проводом усилителя, при этом потенциальные выводы второго образцового резисто- , ра через повторитель напряжения под ключены к третьему входу коммутатора, четвертый вход которого соединен с >

   выходом суммирующего усилителя.

   1 1 W3Z9