SU1394062A1

SU1394062A1 - Устройство дл измерени температуры

Info

Publication number: SU1394062A1
Application number: SU864083692A
Authority: SU
Inventors: Виктор Ефимович Безвенюк; Георгий Евгеньевич Богославский; Юрий Васильевич Голубев; Вадим Сигизмундович Зеленевский; Александр Владимирович Синельников
Original assignee: Институт Полупроводников Ан Усср
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-05-07

Abstract

Изобретение относитс к температурным измерени м. Цепь изобретени - повьшение точности. При изменении сопротивлени термопреобразовател из- за понижени или повышени температуры автоматически измен етс ток его запитки с целью обеспечени максимального уровн сигнала при допустимой мощности рассеивани на термопреобразователе , что реализовано с помощью блока стабильных источников тока, содержащего несколько источников тока, каждый из которых настроен на генерацию заданного фиксированного тока. Дл устранени погрешностей, возника- ющих в измерительном тракте, к входу измерительного блока 4 через коммутатор 3 подключен блок образцовых сопротивлений и эталонных напр жений. Цифровой код измер емых и эталонных величин с выхода измерительного блока 4 поступает в вычислительный блок 7, где осуществл етс компенсаци аддитивной и мультипликативной составл ющих погрешности. Определ етс истинное значение измер емой температуры, которое вводитс в .блок регистрации и индикации. 2 ил. . (Л

Description

2 t

Изобретение относитс к области те ературных измерений и может быть ис- юльзовано в любой отрасли народного рсоз йства, где необходимо производить Измерение температуры с высокой точностью .

Цель изобретени - повышение точности измерени путем уменьшени по- :Грешностей измерени , вызванных не- стабильностью элементов устройства, а также перегревом термопреобразователей .

На фиг. 1 показана структурна схема устройства дл измерени темпе- ратуры; на фиг. 2 - схема подключени фотосчитывающего блока и блока параллельного интерфейса посредством информационной шины к вычислит ельному блоку .

Устройство содержит п термоэлектрических преобразователей 1 и га тер- мопреобразователей 2 сопротивлени (преобразователей температуры в сопротивление ) , количество которых пит в принципе может быть любым, коммутатор 3, измерительный блок 4, блок 5 источников стабиль1шх токов, информационную шину 6, св зывающую все блоки устройства, вычислительный блок 7, блок 8 пам ти, блок 9 регистрации и вывода информации, блок 10 параллельного интерфейса, фотосчитывающий блок 11 и блок 12 образцовых сопротивлений и эталонных напр жений.

Термрпреобразователи сопротивлени могут быть подключены к входам коммутаторов по трех- или четьфехпро- водной схеме, при этом их токовые выводы соедин ютс через коммутатор 3 с блоком 5 источников стабильных токов .

Дл оптимизации габаритов, уменьшени токов утечки между каналами -коммутатор 3 может быть выполнен по двух ступенчатой схеме. Блок образцовых сопротивлений и эталонных напр жений представл ет собой цепочку стабильных сопротивлений, запитываемую от блока источников стабильных токов, нормаль- кого элемента или высокостабильного полупроводникового стабилитрона.

Фотосчитывающий блок 11 включает в себ (фиг. 2) источники 13 ,, ... 13g и приемники 14,, ..., 14g излучени , в качестве которых могут быть использованы, например, светодиоды инфракрасного диапазона, подключенные к источнику питани (не показан) че

g

5 0

о

с

5

рез токоограничиваю цие резисторы К, компараторы 15,, ... ISg напр жени .

Устройство работает следующим образом .

При подключении к входам коммутатора термоэлектрических преобразователей с функциональной зависимостью и F(T), где Т - измер ема температура , напр жение U, пропорциональное измер емой температуре, поступает на вход измерительного блока 4, где оно нормируетс и преобразуетс в цифровой код. Если измерение температуры осуществл етс при помощи термопреобразователей сопротивлени с функциональной зависимостью R F(T), то нормированное напр жение вьщел етс при подаче на них тока, поступающего через коммутатор а выхода блока 5 источника стабильных токов.

При измерении температуры в широком динамическом диапазоне с помощью термопреобраз ователей сопротивлени , как правило, возникает проблема перегрева термопреобразовател от тока запитки при изменении температуры в широких пределах, что может привести к значительным погрешност м измерени . Поэтому При изменении сопротивлени термопреобразовател из-за понижени или Повышени температуры необходимо автоматически измен ть ток его запитки с целью обеспечени максимального уровн сигнала при допустимой мощности рассеивани на термопреобразователе , что и реализовано с помощью блока стабильных источников тока, содержащего несколько источников тока, каждый из которых настроен на генерацию заданного фиксированного тока. Источники тока могут быть выполнены по любой схеме, обеспечивающей высокую стабильность тока и нагрузочную способность в широком диапазоне српротивлений.

Дл устранени погрешностей, возникающих в измерительном тракте, к входу измерительного блока 4 через коммутатор 3 подключен блок образцовых сопротивлений и эталонных напр жений.

В состав измерительного блока может входить какой-либо стандартный аналого-цифровой преобразователь (АЩ1) и усилитель с управл емым коэффициентом усилени .

Цифровой код измер емых и эталон- ных величин с вькода измерительного

блока 4 поступает в вычислительный блок 7, выполненный на основе микропроцессорного набора, например ,серии К580, в соответствии с рекомендаци ми по его Применению, Основным элементом такого вычислительного блока может вл тьс , например, микропроцессор КР580ИК80А. Функционирование микропроцессора обеспечивают микросхемы стандартног о микропроцессорного набора - тактовый генератор, системный контроллер и шинные формирователи. В вычислительном блоке первоначально осуществл етс компенсаци аддитивной и мультипликативной составл ющих погрешности При этом истинное значение измер емых величин может быть определено по формулам:

т /тт ттЧ

,

, 1

и.

u,,(u,-uj

эг- и.

Ь)

к.

1,г(и.- и,)

и.г- Uc

где эталонное напр жение или напр жение на эталонном резисторе блока 12J UQ - напр жение смещени нул ,

которое находитс путем проведени измерений при закороченном входе измерительного блока;

Ug - измер емое нaпp жeниeJ и - истинное значение измер емого напр жени ; R,- значение образцового сопротивлени ;

R - истинное значение измер емого сопротивлени . Программа функционировани вычислительного блока 7| управл ющего также всеми элементами устройства, управл ющими словами по информационной шине, находитс в блоке 8 пам ти. Последний может быть реализован на микросхемах оперативной пам ти динамического или статического типа и микросхемах посто нной пам ти.

После определени истинных значе НИИ напр жений термоэлектрических преобразователей или сопротивлений термопреобразователей сопротивлени вычислительный блок по аппроксимирующему многочлену и индивидуальным коэффициентам термопреобразователей, хран щимс в оперативной части ёлока пам ти, определ ет истинное значение

-

jg 15 и. 20

25

35

о . Q д

50

55

измер емой температуры, которое может быть выведено на блок регистрации и индикации, включающий в себ , например, печатающее устройство и цифровой дисги;ой.

Индивидуальные коэффициенты термопреобразователей определ ютс путем математической обработки характеристики каждого индивидуального нреобра- . зовател . Так, например, дл медных термопреобразователей сопротивлени типа ТСМ-50 или ТСМ-53 аппроксимирующа имеет вид:

TV, а + b.R,,(3)

где а и b - коэффициенты аппроксимации; - значение сопротивлени термопреобразовател при температуре

Ти.

Дл термопреобразователей типа ТИК зависимость Т f(R) имеет вид:

Т, а + bR + cR - d-R , (4)

В этом случае коэффициенты а, Ь, с и d вл ютс индивидуальными дл каждого термопреобразовател и привод тс в его паспорте.

Дл обеспечени функциональной гибкости и модифицируемости устройства дп измерени температуры к информационной шине подключен блок 10 параллельного интерфейса, на входы которого поступает информаци с выходов компараторов l5,-15g приемников излучени фотосчитывающего блока I1. Достаточную простоту и надежность При подключении фотосчитывак цего ка к информационной шине может обеспечить интерфейс, выполненный, например , на основе стандартной микросхемы

параллельного интерфейса КР580ВВ55. I

Наличие блока )0 параллельного интерфейса и фотосчитывающего блока 11 позвол ет легко модифицировать оперативную часть блока пам ти, обеспечива тем самым возможность быстрого изменени алгоритма функционировани устройства, изменени типа аппроксимирующего многочлена и значений индивидуальных коэффициентов термопреобра- зователей, а также позвол ет вводить поправочные коэффиц.ченты, учитывающие временную нестабильность эталонных элементов измерительного тракта и до- полнительные программы дл диагностики узлов устройства, что ведет к по- вьш1ению точности измерени .

Все перечисленные коэффициенты занос тс на перфоленту и ввод тс в

блок 8 пам ти устройства с помощью фотосчитывающего блока 11.

Фотосчитывающий блок 11 работает следующим образом, /1ри вводе перфолен- ть| ее кодовые отверсти периодически пр1опускают световой поток от свето- дИодов 13|, ... 13g (или иных источ- HiiKoB излучени ) на приемники . Q

И

в

вызыва по вление на последних

которого соединены с термопреобразова- тел ми и выходами блока образцовых сопротивлений и эталонных напр жений, а выход подключен к входу измерительного блока, выход которого и управл ющие входы, а,также входы и выходы вычислительного блока, блока пам ти и блока регистрации и индикации соединены между собой информационной шиной, соединенной с коммутатором, о т л и- ч а ю щ е .е с тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены блок источников стабильных

пграллельного интерфейса 16. Вычисли- 5 токов, блок параллельного интерфейса тельный блок 7 в соответствии с программой , хран щейс в блоке пам ти, ог ращивает линии Р, -Рд интерфейса и зг1носит полученную информацию в соот- в« Тствующие чейки оперативной пам ти 20 го интерфейса, выходы которого подключены к информационной шине, соединенфстоЭДС , отпирающей соответствующие

15

в

выходы коксмпараторы 15,, ...

тс рых подключены к входам Р , -Р. схемы

и фотосчитывающий блок, состо щий из источников и приемников излучени , выходы которых через компараторы соединены с вxoдa и блока параллельнотоков , блок параллельного интерфейса го интерфейса, выходы которого подклю чены к информационной шине, соединени фотосчитывающий блок, состо щий из источников и приемников излучени , выходы которых через компараторы соединены с вxoдa и блока параллельно

Ф|ормула изобретени

Устройство дл измерени темпера- , содержащее коммутатор, входы

ной с управл ющими входами блока источников стабильных токов,выходы которого соединены с дополнительными 25 входами коммутатора.

Фиг,2

Claims

Устройство для измерения температуры, содержащее коммутатор, входы которого соединены с термопреобразователями и выходами блока образцовых сопротивлений и эталонных напряжений, а выход подключен к входу измерительного блока, выход которого и управляющие входы, а,также входы и выходы вычислительного блока, блока памяти и блока регистрации и индикации соединены между собой информационной шиной, соединенной с коммутатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок источников стабильных токов, блок параллельного интерфейса и фотосчитывающий блок, состоящий из источников и приемников излучения, выходы которых через компараторы соединены с входами блока параллельного интерфейса, выходы которого подключены к информационной шине, соединенной с управляющими входами блока источников стабильных токов,выходы которого соединены с дополнительными входами коммутатора.