SU1232962A1 - Цифровой измеритель температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к температурным измерени м и может быть использовано при разработке щитовых цифровых приборов дл  измерени  температуры . Цель изобретени  - повышение точности измерени . Измеритель содержит образцовые резисторы 1 и 8, источник тока 2, переключатель 3, термопреобразователь сопротивлени  4, тактовые 5 и 7 и потенциальные 6 со- едннительные провода, операционный усилитель 9, сумматор 10, источник напр жени  смещени  11, коммутатор 12, интегратор 13, нуль-орган 14, блок управлени  15, генератор 16, селекторы 17 и 20, функциональный преобразователь 18, цифровое отсчетное устройство 19, реверсивный счетчик 21 и блок определени  пол рности 22. Введение новых элементов и образование новьк св зей между элементами измерител  позвол ет исключить погрешности измерени , вызьшаемые термо-ЭДС, возникающей на переходных контактах соединительных линий, а также упростить цифровой измеритель. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. С S (Л N9 СО ISD со 05 ю

Description

Изобретение отйоситс  к области температурных измерений, а именно цифровым измерител м температуры, работающим в компдекте с термопреобразовател ми сопротивлени , и может 6bifb использовано при разработке щитовых цифровых приборов дл  измерени  температуры. .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  путем исключени  погрешности измерени , вызываемой термо-ЭДС возникающей на переходных контактах соединительных линий , а также .упрощение цифрового измрител .

На фиг. 1 изображена структурна  схема цифрового измерител  температуры; на фиг. 2 - схема сумматора.

Измеритель содержит первьй образцовый резистор 1, источник 2 тока, переключатель 3, термопреобразователь 4 сопротивлени , подключенный к схеме измерител  посредством первого токового 5, Потенциального 6 и второго токового 7 соединительных

проводов, второй образцовый резистор 8, операционный усилитель 9, сумматор 10, источник 11 напр жени  смещени , коммутатор 12, интегратор 13, нуль-орган 14, блок 15 управлени , генератор 16, первый селектор 17, функциональный преобразователь 18, цифровое отсчетное устройство 19, второй селектор 20, реверсивный счетчик 21, блок 22 определени  пол рности . Сумматор 10 (фиг. 2) который одновременно  вл етс  и усилителем, содержит три прецизионных резистора 23, 24 и 25 и два операционных усилител  26 и 27.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом цикла измерени  по сигналам с блока управлени  подвижной контакт переключател  3 устанавливаетс  в нижнее положение, интегратор 13, функциональный преобразователь 18, цифровое стсчетное устройство 19 и реверсивный счетчик 21 обнул ютс . После этого производ т два двухтактных интегрирующих преобразовани  напр жени  в число импульсный код следующим образом. На фиксированный промежуток времени Т к интегратору 13 подключают усилитель-сумматор 10 и источник 11 напр жени  смещени  При этом напр жение с выхода сумматора и источника напр жени  смещени 

интегрируетс  в течении промежутка времени Т. По окончании промежутка времени Т по сигналу с блока управлени  коммутатор подключает ко входу

интегратора выводы первого образцового резистора 1, при этом на вход интегратора с резистора 1 подаетс  напр жение Ц , Этим напр жением интег эатор разр жаетс  до момента

срабатывани  нуль-органа 14. На прот жении этого времени с генератора 16 импульсы частоты f поступают через второй селектор 20 на суммирую- лщй вход реверсивного счетчика 21.

После срабатывани  нуль-органа 14 по сигналу с блока управлени , переключатель 3 переводитс  в верхнее по схеме положение. После небольшой паузы, достаточной дл  окончани  переходных процессов в измерительной цепи, ко входу интегратора 13 на врем  Т подключают выходы усилител  сумматора 10 и источника 11 напр жени  смещени , после чего интегратор разр жают напр жением U, до момента

срабатывани  нуль-органа 14. С началом разр да интегратора 13 на вычитающий вход реверсивного счетчика 21 с генератора 16 через селектор 20

поступают импульсы частоты f. После перехода реверсивного счетчика 21 через ноль прохождение импульсов на его вычитающий вход прекращаетс . В промежутке времени между срабатыванием нуль-органа 14 и обнулением ре- версивного счетчика 21 (независимо от очередности этих событий) импульсы частоты с генератора 16 через первый селектор 17 и функциональный

преобразователь 18 поступает на цифровое отсчетное устройство 19.

Работа блока 15 управлени  синхронизируетс  импульсами, поступающими

с генератора 16. Блок 15 управлени  формирует по частоте генератора 16 промежуток времени Т, фиксирует состо ние нуль-органа 14 и реверсивного счетчика 21, формирует сигналы

управлени  переключателем 3, коммутатором 12, первым 17 и вторым 20 селектором, определ ет очередность срабатывани  нуль-органа 14 и перехода через ноль реверсивного счетчика

21 и передает информацию об очередности на блок 22 определени  пол рности . По окончании цикла измерени  блок 15 управлени  формирует сигналы

1232962 в исходное состоперевода устройства  ние.

Напр жение на выходе сумматора можно записать как

10

но

вых

i( R.±y.),

R, R,

t fA,

де I - ток измерительной цепи;

R™ - сопротивление термопреобразовател  4;

сопротивление второго образцового резистора 8; сопротивление первого прецизионного резистора 23; сопротивление аторого прецизионного резистопа 24; сопротивление третьего лреци- зионного резистора 25; сопротивление первого токового провода 5;

сопротивление второго токового провода 7;

приведенна  к выходу усилител  сумматора 10 аддитивна  составл юща  погрешности, обусловленна  дрейфом эквивалентного напр жени  смеще- ни  устройства и термо-ЭДС на переходных контактах соединительных линий. В результате преобразовани  этого апр жени  в число-импульсный код меодом двухтактного интегрировани  олучим число импульсов

9 RO R , R г

Д

+ U.

.(«o-v; . -5 }

-T f

L R,

-Rjf

(д .)

LR.

т f

где К„ - сопротивление первого образцового резистора 1;

N

1„

и

сн

ток источника 2 тока; напр жение источника 11 напр жени  смещени . Когда переключатель 3 находитс  в нижнем по схеме положении, то когда он находитс  в верхнем по схеме положении, то .

Таким образом, при первом преобразовании напр жени  U,..,.,, в число-импульсный код получим число импульсов

N lUcji. 19-KM

-T-f, а при втором преобразовании

2962

д+и

Через селектор 17 проходит раз ность числа импульсов

....,,

N,N,

R.

котора  в случае использовани  нелинейного терморезистивного преобразовател  функционально преобразуетс  и подаетс  на цифровое отсчетное устройство 19. Если обеспечить

и Y;, то f

R R, R

N,

-«,-V

R

азцициеци- овоовона  е- ого ме20

25

30

35

f

2)

40

Процесс .определени  пол рности (знака измер емой температуры) рассмотрим дл  случа , когда используетс  термопреобразователь сопротивлени  с положительным температурньпуг коэффициентом и R равно сопротивлению термопреобразовател  при нулевой температуре. Если измер ема  температура , то и соответственно , а это значит, что нуль-орган 14 сработает позже чем реверсивный счетчик 21 перейдет через ноль и блок 22 определени  пол рности 22 покажет знак плюс. Если 0 0, то Nj-CN и блок 22 определени  пол рности покажет знак минус.

Информаци  о знаке используетс  в функциональном преобразователе 18 дл  изменени  алгоритма функционировани  при измерении температур вьше и ниже О с.

Значение U,, выбираетс  таким образом , чтобы при любой измер емой температуре (Ug ) измен ло своего знака, т.е.

45

зо

U.M lu,,,,tM

о

5

и было противоположно по знаку .

Из сказанного видно, что результат измерени  инвариантен изменени м тока 1д, термо-ЭДС на переходных контактах соединительных линий и дрейфу эквивалентного напр жени  смещени  устройства. Кроме этого, предлагаемое устройство не критично к значению входных токов используемых операционных усилителей, поскольку образуемые или падени  напр жени  на резисторах R и RQ образуют аддитивно вли ющие факторы и полностью

компенсируетс , чего нет в известном устройстве, а также не критично к ,

- I,

значению коэффициента подавлени  синфазного сигнала примен емых операци- онньк усилителей.

Claims (2)

1. Цифровой измеритель температуры , содержащий термопреобразователь сопротивлени , соединенный через первый токовый соединительный провод с первым выводом второго образцового . резистора, переключатель, первый неподвижный контакт которого соединен с. общей шиной измерител , первый образцовый резистор, подключенный первым выводом к первому выводу источни ка тока, интегратору к входу которого через коммутатор подключены выходы источника напр жени  смещени  и сумматора , а выход которого через нуль- орган подключен к блоку управлени , выходы которого соединены с управл ю щими входами переключател , коммутатора , блока определени  пол рности, первого и второго селекторов, функционального преобразовател  и цифрово го отсчетного устройства, генератор, выход которого подкл очен к блоку управлени  и входам селекторов, выходы которых соответственно подключены к входу функционального преобразовател , соединенного с цифровым отсчет ным устройством и входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком управлени , отличающийс  тем, что, с целью повыше0

ни  точности измерени , в него введен операционный усилитель, инвертиВ11ИИПИ

Заказ 2758/41 Тираж 778

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

,

5

10

15

20

30 -35 25

4Q

рующий Bxori которого через потенциальный провод подключен к точке соединени  термопреобразовател  сопротивлени  с первым токовым соединительным проводом, инвертирующий .вход соединен с общей шиной измерител , а выход- с вторым выходом второго образцового резистора и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с вторым токовым проводом термопреобразовател  сопротивлени  и вторым неподвижным контактом переключател ,, подвижной контакт которого соединен с вторым выводом источника тока, первый вывод которого подключен к коммутатору, при этом второй вывод первого образцового резистора соединен с общей шиной измерител .

2. Измеритель по п. 1, отличающийс  тем, что сумматор содержит два операционных усилител  и три прецизионных резистора, при этом первый и второй входы сумматора соединены соответственно с инвертирующим входом первого операционного усилител  и первым вьгаодом первого прецизионного резистора, второй вывод которого соединен с выходом первого операционного усилител , инвар- тирующим входом второго операционного усилител  и через второй прецизионный резистор подключен к выходу сумматора и выходу второго операционного усилител , неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, соединенной через третий прецизионный резистор с неинвертирующим входом первого операционного усилител  и средней точкой его источника питани .

Подписное