SU1536220A1 - Цифровой измеритель температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к температурным измерени м и позвол ет повысить точность и быстродействие измерени . Термопреобразователь сопротивлени  (ТС) 1 с помощью четырехпроводной линии св зи соединен со стабилизатором тока 7, опорным резистором 8 и коммутатором 6. По сигналам с выхода двоичного счетчика 15, подаваемым на управл ющие входы коммутатора 6, через усилитель 10 на вход преобразовател  12 напр жени  в код последовательно подаетс  напр жение, пропорциональное дрейфу нул  измерительного тракта, напр жение с выводов образцового резистора 8 и одного провода линии св зи и напр жение с выводов ТС 1, провода линии св зи и образцового резистора 8. С помощью реверсивных счетчиков 17, 18, логических элементов ИЛИ 16, И 14 и блока делени  20 коды измеренных напр жений преобразуютс  в код, пропорциональный сопротивлению ТС 1. Блок 21 умножени  и аппроксимации формирует сигнал, пропорциональный температуре ТС 1, поступающий на блок 22 цифровой индикации. 2 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к температурным измерени м, а именно к цифровым измерител м температуры, и может быть использовано во всех отрасл х промышленности и научных исследований , где необходимо точное и быстродействующее измерение температуры в процессе ее изменени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  измерени  .

На фиг.1 приведена блок-схема цифрового измерител  температуры; на

10

ваетс  замкнутым на себ . На выходе усилител  10 формируетс  аналоговый сигнал, который преобразователь 12 преобразует (фиг.2,ж) в последовательный импульсный код , пропор циональный дрейфу нул  измерительного тракта цифрового измерител  темпе ратуры, где а0 - посто нный коэффициент градуировочной характеристики измерительного тракта, изменение которого обуславливает аддитивную погрешность измерител  температуры. Этот код через логический элемент

даетс  сигнал логического О с выхо да счетчика 15, заноситс  в счетчик 18, Поскольку счетчик 18 работает в первом такте в режиме вычитани 

2Q импульсов, в нем записываетс  код - N,.

Второй такт начинаетс  с поступлени  от преобразовател  12 на вход счетчика 15 положительного импульса

25 от сигнала Конец преобразовани  первого такта , который счетчик 15 считает. При этом на управл ющих входах коммутатора 6 формируетс  код 10, на двух входах логического элемента И 13 сформированы логи-

П л П

30

фиг.2 - временные диаграммы, по сн - (., ИЛИ 16, на другой вход которого поющие принцип действи  измерител .

Цифровой измеритель температуры содержит термопреобразователь сопротивлени  (ТС) 1, четырехпроводную линию св зи с проводами 2,3,4 и 5, коммутатор 6, стабилизатор тока 7, образцовый резистор 8, подключенный проводом 9 к общей шине измерител , усилитель 10, генератор 11 импульсов, преобразователь 12 напр жени  в код, трехвходовый логический элемент И 13, двухвходовый логический элемент И 14, счетчик 15, например двоичный, логический элемент ИЛИ 16, реверсивные счетчики 17, 18, инвертор 19, блок 20 делени , блок 21 умножени  и аппроксимации и блок 22 индикации.

Цифровой измеритель температуры, весь процесс измерени  которого осуществл етс  за четыре такта, работает следующим образом.

В первом такте на установочный вход счетчика 15 от внешнего устройства запуска (не показано) поступает команда Пуск, что приводит к обнулению трех его выходов (фчг,2,б,в, г,д). При этом на управл ющих входах коммутатора 6, св занного с первыми двум  выходами счетчика 15, формируетс  код 00, на входах логического дс элемента И 13, соединенных с выходом инвертора 19 и выходом Конец преобразовани  преобразовател  12, фор35

40

ческие 1 , от первого выхода счетчика 15 на управл ющие входы счетчиков 17,18 теперь поступает логическа  1, подготавлива  их к работе в режиме сложени  импульсов, сигнал логического О, поступающий как и в первом такте на вторые входы логичес ких элементов И 14 и ИЛИ 16, закрывает первый и подготавливает второй элемент к проходу импульсов через не го от преобразовател  12 к реверсивному счетчику 18.

В результате этих операций к входу усилител  10 с помощью коммутатора 6 и провода 2 подключаетс  образцовый резистор 8. На выходе усилител  10 формируетс  аналоговый сигнал, пропорциональный сопротивлению образ цового резистора 8. Цифровой эквивалент измеренного сигнала +a1-R0, где К0 - сопротивление образ цового резистора 8, а , - посто нный коэффициент градуировочной характеристики измерительного тракта, заноситс  в счетчик 18.

мируютс  сигналы логической 1 тем самым подготавлива  логический элемент И 13 к прохождению импульса от генератора 11 дл  запуска преобразовател  12 (фиг.2,а,е), а счетчики 17, 18 перевод тс  в режим вычитани  импульсов.

В результате этих операций к входу усилител  10 с помощью коммутатора 6 подключаетс  провод 9, т.е. измерительный тракт измерител  оказы

ваетс  замкнутым на себ . На выходе усилител  10 формируетс  аналоговый сигнал, который преобразователь 12 преобразует (фиг.2,ж) в последовательный импульсный код , пропорциональный дрейфу нул  измерительного тракта цифрового измерител  температуры , где а0 - посто нный коэффициент градуировочной характеристики измерительного тракта, изменение которого обуславливает аддитивную погрешность измерител  температуры. Этот код через логический элемент

даетс  сигнал логического О с выхода счетчика 15, заноситс  в счетчик 18, Поскольку счетчик 18 работает в первом такте в режиме вычитани 

Q импульсов, в нем записываетс  код - N,.

Второй такт начинаетс  с поступлени  от преобразовател  12 на вход счетчика 15 положительного импульса

5 от сигнала Конец преобразовани  первого такта , который счетчик 15 считает. При этом на управл ющих входах коммутатора 6 формируетс  код 10, на двух входах логического элемента И 13 сформированы логи- г

П л П

0

., ИЛИ 16, на другой вход которого пос

5

0

0

5

ческие 1 , от первого выхода счетчика 15 на управл ющие входы счетчиков 17,18 теперь поступает логическа  1, подготавлива  их к работе в режиме сложени  импульсов, сигнал логического О, поступающий как и в первом такте на вторые входы логических элементов И 14 и ИЛИ 16, закрывает первый и подготавливает второй элемент к проходу импульсов через него от преобразовател  12 к реверсивному счетчику 18.

В результате этих операций к входу усилител  10 с помощью коммутатора 6 и провода 2 подключаетс  образцовый резистор 8. На выходе усилител  10 формируетс  аналоговый сигнал, пропорциональный сопротивлению образцового резистора 8. Цифровой эквивалент измеренного сигнала +a1-R0, где К0 - сопротивление образцового резистора 8, а , - посто нный коэффициент градуировочной характеристики измерительного тракта, заноситс  в счетчик 18.

Поскольку счетчик 18 работает во втором такте в ре.жиме сложени  импульсов , в нем после д ух тактов оказываетс  записанным код разности Nt-N,.

Третий такт начинаетс  с поступлени  от преобразовател  12 на вход счетчика 15 положительного импульса от сигнала Конец преобразовани  второго такта, который счетчик 15 . считает. При этом на управл ющих входах коммутатора 6 формируетс  код 01, на двух входах логического элемента И 13 сформированы логические 1, от первого выхода счетчика 15 на управл ющие входы счетчиков 17 и 18, как и в первом такте, поступает сигнал логического О, подготавливающий их к работе в режиме вычитани  импульсов, сигнал логической 1, поступающий на вторые входы логических элементов И 14 и ИЛИ 16, закрывает второй и подготавливает первый элемент к проходу импульсов через него от преобразовател  12 к счетчику 17.

В результате этих операций к вход усилител  10 с помощью коммутатора 6 и провода 3 подключаетс  цепь, состо ща  из последовательно включенных образцового резистора 8 и соединительного провода 2, и в счетчик 17 заноситс  результат измерени : N3 a0+a1(R0+R/,l), где Клг- сопротивление провода 2.

Поскольку счетчик 17 работает в третьем такте в режиме вычитани  импульсов , в нем записываетс  код-Nj.

Четвертый такт начинаетс  с поступлени  от преобразовател  12 на вход счетчика 15 положительного импульса от сигнала Конец преобразовани  третьего такта, который счет- ник 15 просчитывает. При этом на управл ющих входах коммутатора 6 формируетс  код 11, на двух входах логического элемента И 13 сформированы логические 1, от первого выхода счетчика 15 на управл ющие входы счетчиков 17 и 18, как и во втором такте, поступает логическа  1, подготавливающа  их к работе в режиме сложени  импульсов, сигнал логической 1, поступающий на вторые входы логических элементов И 14 и ИЛИ 16, как и в третьем такте, закрывает второй и подготавливает первый элемент к прохождению импульсов через него от преобразовател  12 к счетчику 17.

В результате этих операций к входу усилител  10 с помощью коммутатора 6 и провода 4 подключаетс  цепь,

5

0

5

состо ща  из последовательно включенных образцового резистора 8, соединительного провода 2 и термопреобразовател  1 и в счетчик 17 заноситс  результат измерени :

N4sae+a,(Re+RA1+Rt),

где R - сопротивление термопреобразовател  1.

Поскольку счетчик 17 работает в четвертом такте в режиме сложени  импульсов, в нем после третьего и

r четвертого тактов оказываетс  записанным код разности N4-Nj.

С приходом положительного импульса сигнала Конец преобразовани  четвертого такт на вход счетчика 15, на

0 его третьем выходе формируетс  логическа  1, а на третьем входе логического элемента И 13 - логический О, закрывающий его и преп тствующий , тем самым, прохождение импуль5 сов от генератора 11 дл  запуска преобразовател  12. Кроме того, по вление логической 1 на третьем выходе счетчика 15 вызывает запуск блока 20 делени , на выходе которого форQ мируетс  частное от делени  кода

N4-N3, записанного в счетчике 17, на код N.J.-N.,, записанный в счетчике 18. Полученное частное умножаетс  затем на величину сопротивлени  R0 образцового резистора в локе 21 умножени  и аппроксимации. Запуск блока 21 осуществл етс  сигналом Конец преобразовани , поступающим на него от блока 20 или по специальной цепи управлени  (не показана), или по совмещенной информационно-управл ющей цепи

Полученный результат будет равен сопротивлению термопреобразовател  сопротивлени  1:

р - NilN3 R R Кг-Ы, R°

Результат измерени  R не зависит от значений сопротивлений проводов линии св зи термопреобразовател , проходных сопротивлений ключей коммутатора , коэффициентов а0 и а,, обуславливающих аддитивную и мультипликативную погрешности цифрового из- мерител  температуры. После вычислени  сопротивлени  термопреобразовател  его температура определ етс  в

блоке 21 умножени  и аппроксимации в соответствии с полиномом, аппроксимирующим градуировочную характеристику термопреобразовател .

Результат измерени  температуры поступает в блок 22 индикации и со- зран етс  на табло до окончани  нового цикла измерени , который повтор етс  при поступлении на установочный вход счетчика 15 новой команды Пуск.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь со- противлени , первый токовый вывод которого соединен через первый провод четырехпроводной линии св зи с первым выходом с/габилизатора тока., а второй токовый вывод через второй провод ли- нии св зи соединен с первым выводом образцового резистора, второй вывод которого подключен к общей шине,-соединенной с вторым выходом стабилизатора тока, коммутатор, первый и вто- рой входы которого через второй и третий провода линии св зи соединены с потенциальными выводами термопреобразовател  сопротивлени , третий и четвертый входы св заны с выводами образцового резистора, а выход подключен к первому входу усилител , второй вход которого соединен с общей шиной, генератор импульсов, блок индикации, счетчик и двухвходовый логический элемент И, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи , в него введены два реверсивных счетчика, инвертор , логический элемент ИЛИ, трех- входовый логический элемент И, блок делени , блок умножени  и аппроксимации и преобразователь напр жени  в код, вход которого соединен с выходом усилител , выход - с первыми входами логического элемента ИЛИ и двухвходового логического элемента И, а управл ющий вход подключен к выходу трехвходового логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход подключен к выходу Конец преобразовани  преобразовател  напр жени  в код, соединенному с входом счетчика, а третий вход соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с управл ющим входом блока ,делени  и третьим выходом счетчика, первый выход которого соединен с управл ющими входами реверсивных счетчиков и первым управл ющим входом коммутатора, а второй выход - с вторым управл ющим входом коммутатора и вторыми входами двухвходового логического элемента И и логического элемента ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с информационными входами реверсивных счетчиков, при этом входы блока делени  соединены с выходами реверсивных счетчиков, а выход - с входом блока умножени  и аппроксимации , выход которого подключен к входу блока индикации.

   «ГШЛЛЛШШШиШШ

   ш

   л

   л

   -(

   л