SU1239531A1

SU1239531A1 - Digital thermometer

Info

Publication number: SU1239531A1
Application number: SU833674818A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Александрович Кустов; Сергей Николаевич Кузнецов; Александр Михайлович Семериков; Николай Александрович Коротков
Original assignee: Московский институт электронной техники
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1986-06-23

Abstract

Изобретение относитс к многоканальным цифровым термометрам, работающим в комплекте с полупроводниковыми термопреобразователнми сопротивлени . Цель изобретени - обеспечение взаимозамен емости термопреобразователей и упрощение цифрового термометра путем упрощени конструкции вычис- питйтьного блока. По команде, выбираемой из блока пам ти 9, производитс обращение через дешифратор 10 к мультиплексору 4, который подключает к входу аналого-цифрового преобразовател 5 (АЦП) выход источника регулируемого напр жени 12,1, величина выходного напр жени которого устанавли ваетс такой, что после преобразовани на выходе АЦП 5 по вл етс код, который записьгоаетс в одну из чеек блока пам ти 9. По соответствующей команде к входу мультиплексора 4 подключаетс выход делител напр жени 3,1, а на вход АЦП 5 поступает сигнал, пропорциональный измер емой температуре. При этом на выходе АЦП 5 5 формируетс код, который поступает в микропроцессор 8, осуществл ющий вычисление температуры. Результат вычислени выводитс на блок индикаций 11. Термометр содержит также пгину адреса данных 6 и блок вычислени и управлени 7. 1 ил. 3iThis invention relates to multichannel digital thermometers that work with semiconductor thermal converters. The purpose of the invention is to ensure the interchangeability of thermocouples and simplify a digital thermometer by simplifying the design of the computing unit. A command selected from the memory unit 9 is addressed via the decoder 10 to the multiplexer 4, which connects to the input of the analog-digital converter 5 (ADC) the output of the adjustable voltage source 12.1, the output voltage of which is set such that after the conversion, the output of the ADC 5 gives rise to a code that records into one of the cells of the memory block 9. According to the corresponding command, the output of the voltage divider 3.1 is connected to the input of the multiplexer 4, and the input proportional to ep emoy temperature. At the same time, at the output of the A / D converter 5 5, a code is generated, which is fed to the microprocessor 8, which performs temperature calculation. The result of the calculation is displayed on the display unit 11. The thermometer also contains a data address pin 6 and a calculation and control unit 7. 1 sludge. 3i

Description

Изобретение относитс к области температурных измерений, а именно к многоканальным цифровым термометрам, работающим в комплекте с полупроводниковыми термопреобразовател ми со- противлени ,The invention relates to the field of temperature measurements, namely to multichannel digital thermometers operating in combination with semiconductor resistance thermometers.

Цель изобретени - обеспечение взаимозамен емости термопреобразователей и упрощение цифрового термометра путем упрощени конструкции вьгчис- лительного блока,The purpose of the invention is to ensure the interchangeability of thermocouples and simplify the digital thermometer by simplifying the design of the transmitter unit,

На чертеже представлена схема цифрового термометра.The drawing shows a diagram of a digital thermometer.

Цифровой термометр содержит п полу- „ ..Digital thermometer contains n semi- "..

. ., ,, где К, - коэффициент преобразовани проводниковых термопреобразователей 15 . . ,,, where K, - the conversion factor of conductive thermocouples 15

1.1 и 1.2 сопротивлени (показано два термопреобразовател п 2),под- ключенных к входам преобразователей 2.1 и 2.2 сопротивлени и напр жение, выполненных например -на основе опера- 20 ционных усилителей, п регулируепреобразовател сопротивлени в напр жение; Кд - коэффициент делени регулируемого делител напр жени 1.1 and 1.2 resistors (two thermal converters n 2 are shown) connected to the inputs of transducers 2.1 and 2.2 resistors and voltages, for example, made on the basis of operational amplifiers, n resistive voltage transducers to voltages; Cd is the dividing ratio of the regulated voltage divider

1)ициент преобразовани АЦП.1) The conversion converter is ADC.

коэ koe

С выхода АЦП код N. поступает в микропроцессор , который осуществл ет вычисление температуры по формулеFrom the output of the ADC code N. enters the microprocessor, which performs the calculation of the temperature by the formula

мых делителей .3.1 и 3.2 напр жени , мультиплексор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, выход которого через шину 6 адреса данных подключен к входу блока 7 вычислени и управлени , включающего в себ микрощ)оцес- сор 8, блок 9 пам ти и дешифратор 10 блок 11 индикации и п регулируемых источников 12.1 и 12.2 напр жени ..3.1 and 3.2 voltages, multiplexer 4, analog-to-digital converter 5, the output of which is connected via bus 6 data addresses to the input of calculation and control unit 7, including microspace 8, memory block 9, and decoder 10 display unit 11 and n adjustable voltage sources 12.1 and 12.2.

Цифровой термометр работает следующим образом.Digital thermometer works as follows.

Зависимость сопротивлени полупроводникового термопреобразовател сопротивлени от температуры описываетс ВьфажениемThe dependence of the resistance of a semiconductor thermocouple resistance on temperature

R, R ехр tB (Т -Т(/Т -т, (1)R, R exp tB (T -T (/ T -t, (1)

где R - сопротивление термопреобразовател при температуре Т; д - сопротивление термопреобразовател при Тр 293 К; - температурный коэффициент. Так как параметры R и В термопреобразователей имеют разброс, то выражение (1) можно представить в видеwhere R is the resistance of the thermocouple at temperature T; d - resistance of the thermocouple at Tp 293 K; - temperature coefficient. Since the parameters R and B of thermal converters are scattered, the expression (1) can be represented as

К,TO,

ВAT

( AR)exp С(В + дВ) (Т - Т)/Т ТЗ.(AR) exp С (В + дВ) (Т - Т) / Т ТЗ.

где Rp ,В., При включении устройства по коман- (2) де, выбираемой из блока 9 пам ти,where Rp, V., When the device is turned on by command (2) de, selected from memory block 9,

производитс обращение через дешифратор 10 к мультиплексору 4, который подключает к входу АЦП выход первогоA decoder 10 is addressed to multiplexer 4, which connects the output of the first to the ADC input.

лени термопреобразова- 5 источника 12.1 регулируемого напр же-, тел при температуре ни . Величина выходного, напр жени Laziness of thermal conversion - 5 source 12.1 adjustable voltage -, tel at a temperature neither. Output value, voltage

этого источника устанавливаетс такой, чтобы после преобразовани на выходеThis source is set so that after the conversion at the output

номинальные значени соответственно сопротив293 К и температурного коэффициента;nominal values, respectively, of resistance 293 K and temperature coefficient;

aR, ЛВ - отклонени парамеров R, и В от их номинальных значений.aR, LV - deviations of the parameters R, and B from their nominal values.

При измерении температуры i-ы термопреобразователем на вход АЦП поступает Напр жение с выхода преобразовател сопротивлени в напр жение, пропорциональное Т, которое преобрв зуетс в кодWhen measuring the temperature of the i-s by a thermal converter, the voltage from the output of the resistance converter is supplied to the input of the ADC into a voltage proportional to T, which is converted into a code

К д Кд,4лC d Cd, 4l

(R,(R,

йВ)(Т -Т)/ТV) (T -T) / T

+ttR ) ехр TJ.+ ttR) exp TJ.

(3)(3)

коэффициент преобразовани conversion factor

преобразовател сопротивлени в напр жение; коэффициент делени регулируемого делител напр жени ;resistance to voltage transducer; dividing ratio of adjustable voltage divider;

коэkoe

В + ьВB + B

N-,N-,

В„+ йВВ „+ ВВ

(А)(BUT)

К.TO.

А АЦПA ADC

Дл того, чтобы упростить процесс вычислени температуры при работе с различными термопреобразовател ми,а соответственно и конструкцию термометра , а также обеспечить взаимозамен емость термопреобразователей и их градуировку, коэффифицеит (К К д Кдцр) устанавливаетс одинаковым дл всех каналов и равным посто нному значению К„, которое совместно с константами В и Т„ заноситс в блок 9 пам ти блока 7 вычислени и управлени . Установка требуемого К„ в каждом канале осуществл етс путем изменени коэффициента К. делител напр жени каждого канала. Так как величина йВ имеет значительньЛ разброс, то ее числовой экбивалент формируетс в процессе измерени путем преобразовани в код напр жени источника регулируемого напр жени .In order to simplify the process of calculating the temperature when working with different thermocouples, and accordingly the design of the thermometer, as well as to ensure the interchangeability of thermocouples and their calibration, the coefficient of fiite (K K d Cdcr) is the same for all channels and equal to the constant value which, together with the constants B and T ", is entered in memory block 9 of calculation and control block 7. The installation of the required voltage in each channel is made by changing the coefficient K. The voltage divider of each channel. Since the value of ВВ has a significant spread, its numerical equivalent is formed during the measurement process by converting the voltage of the source of the regulated voltage into a code.

АЦП по вилс код, эквивалентный величине дВ дл данного термопреобразовател . Этот код записываетс в , одйу из чеек блока 9 пам ти. Далее по соответствующей-команде к входу , 5 мультиплексора подключаетс выход делител 3,1 напр жени первого измерительного канала и на вход АЦП поступает сигнал, пропорциональный измер емой температуре. При этом на tO его выходе формируетс код NJ, который поступает в микропроцессор. tlHK- ропроцессор осуществл ет вычисление температуры по формуле (4). Результат вычислени выводитс на индикатор блока индикации.An A / D converter is equivalent to the dV value for this thermal converter. This code is written to one of the cells of the memory block 9. Further, by the corresponding command, the output of divider 3.1 of the voltage of the first measuring channel is connected to the input 5 of the multiplexer and a signal proportional to the measured temperature is fed to the input of the ADC. In this case, at tO its output, an NJ code is generated, which enters the microprocessor. The tlHK processor performs temperature calculation using formula (4). The result of the calculation is displayed on the display unit indicator.

Так как величиналВ занесена в блок пам ти, to при последующих измерени х температуры данным каналом f операци формировани кода пропор- ( ZO ционального ЛВ может отсутсвовать. /Since the value B is entered into the memory block, then during subsequent temperature measurements by this channel f, the operation of forming the proportional-code code (a ZO national LP may not be available.)

Аналогичным образом осуществл етс определение температуры других термопреобразователей .The temperature of other thermocouples is determined in a similar way.

2525

Дл каждого конкретного термопре- образовател значение напр жени U, соответствующее значению йВ, а также величина К„ устанавливаютс в процессе градуировки цифрового термометра. 30 Начинаетс процесс градуировки с того , что термопреобразователь помеща- ют в термостат с температурой Т Т„ 293 К (. При этом согласно (1) R поэтому регулировкой 35 величины К д делител напр жени добиваютс показаний на блоке индикации, равных 20 с. Настройку температурного коэффициента В, т.е. компенсацию разброса дБ, провод т при ма ксимальной ад температуре рабочего диапазона. Дл этого термопреобразователь помещают в термостат с температурой регулировкой напр жени источника регулируемого напр жени устанавливаетс зна-, чение температуры на блоке индикации, равное Т.For each specific thermoconverter, the value of voltage U, corresponding to the value of ВВ, as well as the value K „are established during the calibration of the digital thermometer. 30 The calibration process begins with the fact that the thermocouple is placed in a thermostat with temperature Т Т Т 293 К (. According to (1) R, therefore, by adjusting 35 K values for the voltage divider, indications on the display unit are equal to 20 s. Setting temperature coefficient B, i.e., compensation of the scattering dB, is carried out at a maximum hell temperature of the operating range. For this, the thermocouple is placed in a thermostat with temperature control of the voltage of the adjustable voltage source is set to temperature on the display unit, equal to T.

При этом благодар обратной св зи через блок 11 индикации при градуировAt the same time, thanks to the feedback through the display unit 11 with the graduations

Редактор Н. ТупицаEditor N. Dumbass

Составитель В. Куликов Техред И.ПоповичCompiled by V. Kulikov Tehred I.Popovich

Заказ 3386/40Тираж 778ПодписноеOrder 3386/40 Circulation 778 Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб.,д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., d. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

ке термопреобрааователей ос уществл - етс коррекци не только параметров термопреобразовател , но и погрешностей преобразовател сопротивлени в напр жение и аналого-цифрового преобразовател .Thermal converters are not only adjusted for the parameters of the thermal converter, but also for the errors of the resistance-to-voltage converter and the analog-digital converter.

Блок вычислени и управлени може быть реализован на базе любого микоо процессорнйго комплекта в соответствии с руководством по его применению. Он должен обеспечивать вычисление температуры по указанной выше формуле, а также обеспечивать управление остальными элементами цифровог .ермо- метра в соответствии с указанной последовательностью их работы.The computation and control unit can be implemented on the basis of any micro processor kit in accordance with its application guidelines. It should provide temperature calculation using the above formula, as well as ensure control of the other elements of the digital thermometer in accordance with the specified sequence of their operation.

Claims

Invention Formula

A digital thermometer containing p resistive temperature transducers, a multiplexer, an analog-to-digital converter, the output of which is connected via a data bus to the input of the computation and control unit including a microprocessor connected to the data bus, a memory unit and a decoder whose outputs are connected to a control input the memory unit and the outputs of the computation and control unit connected to the control inputs of the analog-digital converter, multiplexer and display unit connected to the data bus, distinguishing so that, in order to ensure interchangeability of thermal converters, n controlled voltage sources, n adjustable voltage dividers and n resistance converters are introduced into the voltage, the inputs of which are connected to resistance thermocouples, respectively, and the outputs through voltage dividers are connected to the multiplexer inputs, the additional inputs of which are connected to the outputs of sources of adjustable voltage, and the output is connected to the input of the analog-digital converter.

Proofreader M. Sharoshi