SU1280340A1 - Цифровой измеритель температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике температурных измерений и позвол ет повысить точность измерени  путем уменьшени  ошибки измерени , вызванной изменением индуктивностей обмоток трансформатора, и упростить устройство путем уменьшени  числа резисторов в измерительном мосту. Подключение второго вьшода третьего резистора 8 к первому выводу первой обмотки трансформатора 3, второго вывода термопреобразовател  1 сопротивлени  к входу фазочувствитеЛьного нульоргана 6, а второй обмотки трансформатора 3 к выходу генератора 9 позвол ет получить на выходе преобразовател  7 код-напр жение код, определ емый отношением числа витков трансформатора . На выходе фазочувствительного нуль-органа формируетс  сигнал, пропорциональный отклонению падени  напр жени  на термопреобразователе 1 сопротивлени  от падени  напр жеQ S ни  на резисторе 4. Преобразователь 7 код-напр жение создает напр сл жение компенсации, пропорциональное измер емой температуре, которое поступает через резистор 8 на резистор 4 и уравновешивает измерительный мост 2. 2 ил. to оо о оо

Description

Изобретение относитс  к технике температурных измерений, а именно к 1Ц1ФРОВЫМ измерител м температуры и может найти применение в океанографической измерительной аппаратуре

Целью изобретени   вл етс  повьше ние точности измерени  путем уменьшени  ошибки измерени , вызванной изменением индуктивностей обмоток трансформатора , и упрощение измерител  путем уменьшени  числа резисторов измерительного моста.

На фиг.1 приведена структурна  схема цифрового измерител  температуры , на фиг,2 - структурна  схема преобразовател  код-напр жение.

Измеритель температуры содержит термопреобразователь сопротивлени  1 подключенный трехпроводной линией св зи к измерительному мосту 2, содержащему трансформатор 3, первый и второй резисторы 4 и 5, фазочувст- вительньй нуль-орган 6, преобразователь 7 код-напр жение, третий резистор 8 и генератор 9.

Измерительный мост 2 предназначен дл  преобразовани  приращений электрического сопротивлени  термопреобразовател  1 в напр жение, подаваемое на второй вход нуль-органа.

Фазочувствительный нуль-орган 6 предназначен дл  управлени  преобразователем 7 код-напр жение и может быть вьтолнен в виде последовательно соединенных предварительного усилител , полосового фильтра и фазо- чувствительного детектора, предназначенного дл  вьщелени  активной составл ющей выходного напр жени  измерительного моста.

Преобразователь 7 код-напр жение предназначен дл  формировани  выходного кода N, завис щего от измер емой температуры и пропорционального коду напр жени  компенса1Ц1и, подаваемого в измерительный мост через третий резистор 8.

Преобразователь 7 код-напр жение (фиг.2) содержит пороговые элементы 10 и 11, элемент ИЛИ 12, генератор импульсов 13, ключ 14, триггер знак & 15, реверсивный счетчик 16 и управл емый делитель напр жени  17

Генератор 9 предназначен дл  питани  измерительного моста 2 и преобразовател  7 код-напр жение синусоидальным напр жением и дли формировани  опорного напр жени , подавае

3402

мого на первый вход фазочувстпитель- ного нуль-органа 6, синфазного с выходным напр жением измерительного моста 2, подаваемым на второй вход фазочувствительного нуль-органа 6.

Устройство работает следующим образом .

В установившемс  режиме, т.е. при

некотором фиксированном значении измер емой температуры, измерительный мост 2 уравновешен по активной составл ющей, а значение выход ного кода измерител  посто нно и соответствует данной температуре. Если измер ема  температура изменилась, например возросла, то сопротивление термопреобразовател  1 возрастает, что приводит к по влению активной

составл ющей напр жени  на выходе измерительного моста 2 и на втором входе нуль-органа 6, синфазного с опорным напр жением, подаваемым с второго выхода генератора 9 на первый

вход нуль-органа 6. При этом на выходе нуль-органа 6 формируетс  положительное напр жение, поступающее на вход преобразовател  7 код-напр жение . Это напр жение при превьш1ении порога срабатывани  порогового элемента 10, имеющего положительный порог срабатывани , переводит его из состо ни  О в состо ние 1 При этом триггер 15 устанавливаетс  в состо ние 1 и выдает сигнал в реверсивный счетчик 16 на сложение импульсов , поступающих от генератора импульсов 13 с тактовой частотой fL (меньшей, чем частота напр жени  питани  измерительного моста 2) через ключ 14, который открыт сигналом 1, поступающим на его управл ю1щй вход с выхода порогового элемента 10 через элемент ШШ 12. Поступающие на

вход реверсивного счетчика 16 импульсы увеличивают значение егс/ выходного кода N и коэффициент делени  управл емого делител  напр жени  17, выходное напр жение которого пропорционально коду N и подаетс  через резистор 8 в измерительный мост 2, активна  составл юща  выходного напр жени  которого уменьшаетс  с увеличением кода N и выходного напр жени  делител  напр жени  17, т.е. осуществл етс  автоматическое уравновешивание моста 2 по активной составл ющей. Процесс уравновешивани  протекает до тех

пор, пока посто нное положительное напр жение на выходе нуль-органа 6 не станет меньше порога срабатывани  порогового элемента 10, что вызовет переход порогового элемента 10 из состо ни  1 в состо ние б. Ключ 14 при этом закрываетс  и прекращаетс  поступление тактовых импульсов в реверсивный счетчик 16, Новое установившеес  значение кода N при этом соответствует новому возросшему значению измер емой температуры. Если измер ема  температура уменьшаетс , то уменшаетс  сопротивление термопреобра- зовател  1, что приводит к по влению активной составл ющей напр жени  на выходе моста 2 и на втором входе нуль-органа 6, сдвинутого на 180 относительно опорного напр жени . При этом на выходе нуль-органа 6 формируетс  отрицательное напр жение посто нного тока, которое при превышении порога срабатывани  порогового элемента 11, имеющего отрицательный порог срабатьшани , переводит его из состо ни  О в состо ние 1, обеспечива  тем самым установку триггера 15 в состо ние О, который выдает сигнал в реверсивный счетчик 16 на вычитание тактовых импульсов, и перевод ключа 14 в открытое состо ние. Поступающие на вход реверсивного счетчика импульсы в этом случае уменшают значение его выходного кода N и коэффициент делени  управл емого делител  напр жени  17, выходное напр жение которого уменьшаетс  с увеличением числа поступающих импульсов

вызыва  уменьшение активной составл -40 ток трансформатора и упрощени  измеющей напр жени  на втором входе Hyjfb- органа 6 и уменьшение посто нного отрицательного напр жени  на управл ющем входе преобразовател  7 код-напр жение . Процесс уравновешивани  45 протекает до тех пор, пока отрицательное напр жение на выходе нуль- .органа 6 не станет меньше (по абсолютному значению) порога срабатывани  порогового элемента 11, что вызовет 50 его переход из состо ни  1 в состо ние О. Ключ 14 при этом закрываетс  и прекращаетс  поступление

рител  путем уменьшени  числа резисторов измерительного моста, первый и второй вьшоды второй обмотки трансформатора соединены соответственно с первЕ)1м вьтодом генератора и общей шиной измерител , второй вывод третьего резистора подключен к первому вьшоду первой обмотки трансформатора , а второй вход фазочувствительного нуль-органа подключен через третий провод линии св зи к второму выводу термопреобразовател  сопротивлени  .

404

тактовых импульсов ь реверсивньй счетчик. Новое устанолившеес  значение кода К: при этом соответствует новому уменьшившемус  : иачению изме- р емой температуры.

Компенсаци  начального сопротивлени  термопреобразовател  обеспечиваетс  путем выбора определенных значений сопротивле(тий резисторов и отношени  витков обмоток трансформатора .

5 0 5

0

5

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к технике температурных измерений, а именно к 1Ц1ФРОВЫМ измерител м температуры и может найти применение в океан графической измерительной аппаратур Целью изобретени   вл етс  повьш ние точности измерени  путем уменьш ни  ошибки измерени , вызванной изм нением индуктивностей обмоток транс форматора, и упрощение измерител  путем уменьшени  числа резисторов измерительного моста. На фиг.1 приведена структурна  схема цифрового измерител  температуры , на фиг,2 - структурна  схема преобразовател  код-напр жение. Измеритель температуры содержит термопреобразователь сопротивлени  подключенный трехпроводной линией св зи к измерительному мосту 2, содержащему трансформатор 3, первый и второй резисторы 4 и 5, фазочувствительньй нуль-орган 6, преобразователь 7 код-напр жение, третий резистор 8 и генератор 9. Измерительный мост 2 предназначе дл  преобразовани  приращений элект рического сопротивлени  термопреобразовател  1 в напр жение, подаваемое на второй вход нуль-органа. Фазочувствительный нуль-орган 6 предназначен дл  управлени  преобра зователем 7 код-напр жение и может быть вьтолнен в виде последовательно соединенных предварительного уси лител , полосового фильтра и фазочувствительного детектора, предназначенного дл  вьщелени  активной со тавл ющей выходного напр жени  изме рительного моста. Преобразователь 7 код-напр жение предназначен дл  формировани  выход ного кода N, завис щего от измер емой температуры и пропорционального коду напр жени  компенса1Ц1и, подава емого в измерительный мост через третий резистор 8. Преобразователь 7 код-напр жение (фиг.2) содержит пороговые элементы 10 и 11, элемент ИЛИ 12, генератор импульсов 13, ключ 14, триггер знак& 15, реверсивный счетчик 16 и управл емый делитель напр жени  1 Генератор 9 предназначен дл  питани  измерительного моста 2 и прео разовател  7 код-напр жение синусоидальным напр жением и дли формировани  опорного напр жени , подавае02 мого на первый вход фазочувстпительного нуль-органа 6, синфазного с выходным напр жением измерительного моста 2, подаваемым на второй вход фазочувствительного нуль-органа 6. Устройство работает следующим образом . В установившемс  режиме, т.е. при некотором фиксированном значении измер емой температуры, измерительный мост 2 уравновешен по активной составл ющей, а значение выход ного кода измерител  посто нно и соответствует данной температуре. Если измер ема  температура изменилась, например возросла, то сопротивление термопреобразовател  1 возрастает, что приводит к по влению активной составл ющей напр жени  на выходе измерительного моста 2 и на втором входе нуль-органа 6, синфазного с опорным напр жением, подаваемым с второго выхода генератора 9 на первый вход нуль-органа 6. При этом на выходе нуль-органа 6 формируетс  положительное напр жение, поступающее на вход преобразовател  7 код-напр жение . Это напр жение при превьш1ении порога срабатывани  порогового элемента 10, имеющего положительный порог срабатывани , переводит его из состо ни  О в состо ние 1 При этом триггер 15 устанавливаетс  в состо ние 1 и выдает сигнал в реверсивный счетчик 16 на сложение импульсов , поступающих от генератора импульсов 13 с тактовой частотой fL (меньшей, чем частота напр жени  питани  измерительного моста 2) через ключ 14, который открыт сигналом 1, поступающим на его управл ю1щй вход с выхода порогового элемента 10 через элемент ШШ 12. Поступающие на вход реверсивного счетчика 16 импульсы увеличивают значение егс/ выходного кода N и коэффициент делени  управл емого делител  напр жени  17, выходное напр жение которого пропорционально коду N и подаетс  через резистор 8 в измерительный мост 2, активна  составл юща  выходного напр жени  которого уменьшаетс  с увеличением кода N и выходного напр жени  делител  напр жени  17, т.е. осуществл етс  автоматическое уравновешивание моста 2 по активной составл ющей. Процесс уравновешивани  протекает до тех пор, пока посто нное положительное напр жение на выходе нуль-органа 6 не станет меньше порога срабатывани  порогового элемента 10, что вызовет переход порогового элемента 10 из состо ни  1 в состо ние б. Ключ 14 при этом закрываетс  и прекращаетс  поступление тактовых импульсов в реверсивный счетчик 16, Новое установившеес  значение кода N при этом соответствует новому возросшему значению измер емой температуры. Если измер ема  температура уменьшаетс , то уме шаетс  сопротивление термопреобразовател  1, что приводит к по влению активной составл ющей напр жени  на выходе моста 2 и на втором входе нуль-органа 6, сдвинутого на 180 относительно опорного напр жени . При этом на выходе нуль-органа 6 формируетс  отрицательное напр жение посто нного тока, которое при превышении порога срабатывани  порогового элемента 11, имеющего отрицательный порог срабатьшани , переводит его из состо ни  О в состо ние 1, обеспечива  тем самым установку триггера 15 в состо ние О, который выдает сигнал в реверсивный счетчик 16 на вычитание тактовых импульсов, и пере вод ключа 14 в открытое состо ние. Поступающие на вход реверсивного счетчика импульсы в этом случае умен шают значение его выходного кода N и коэффициент делени  управл емого делител  напр жени  17, выходное напр жение которого уменьшаетс  с увеличением числа поступающих импульсов вызыва  уменьшение активной составл ющей напр жени  на втором входе Hyjfbоргана 6 и уменьшение посто нного отрицательного напр жени  на управл ющем входе преобразовател  7 код-напр жение . Процесс уравновешивани  протекает до тех пор, пока отрицательное напр жение на выходе нуль .органа 6 не станет меньше (по абсолютному значению) порога срабатывани  порогового элемента 11, что вызовет его переход из состо ни  1 в состо ние О. Ключ 14 при этом закрываетс  и прекращаетс  поступление 404 тактовых импульсов ь реверсивньй счетчик. Новое устанолившеес  значение кода К: при этом соответствует новому уменьшившемус  : иачению измер емой температуры. Компенсаци  начального сопротивлени  термопреобразовател  обеспечиваетс  путем выбора определенных значений сопротивле(тий резисторов и отношени  витков обмоток трансформатора . Формула изобретени  Цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразоватепь сопротивлени , измерительный мост, состо щ й из резисторов и трансформаторов , первый вьтод первой обмотки которого соединен через первый резистор с общей шиной измерител , а второй вьтод через первый провод трехпроводной линии св зи соединен с первым выводом термопреобразовател  сопротивлени , второй вьшод которого через второй провод линии св зи и второй резистор подключен к первому выходу генератора, соединенному с питающим входом преобразовател  коднапр жение , выход которого подключен к первому вьтоду третьего резистора, а управл ющий вход соединен с выходом фазочувствительного нуль-органа, первый вход которого подключен к второму выходу генератора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  путем уменьшени  ошибки измерени , вызванной изменением индуктивностей обмоток трансформатора и упрощени  измерител  путем уменьшени  числа резисторов измерительного моста, первый и второй вьшоды второй обмотки трансформатора соединены соответственно с первЕ)1м вьтодом генератора и общей шиной измерител , второй вывод третьего резистора подключен к первому вьшоду первой обмотки трансформатора , а второй вход фазочувствительного нуль-органа подключен через третий провод линии св зи к второму выводу термопреобразовател  сопротивлени  .

   й

   «0

   ш- 1

   1

   «

   I;