SU1569590A1 - Цифровой измеритель температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  температурных измерений и позвол ет уменьшить энергопотребление при одновременном упрощении. В первом и четвертом такте неинвентирующий вход первого операционного усилител  4 подключен к источнику 2 напр жени  смещени , интегратор преобразовател  напр жени  в интервал времени (ПВН) 17 зар жаетс  в течение интервала времени T выходным напр жением усилител -сумматора 16, на входы которого поступает напр жение с выводов термопреобразовател  сопротивлени  (ТС) 12 и образцового резистора 7. Во втором и п том тактах вход усилител  3 подключаетс  к источнику опорного напр жени  1, интегратор ПНВ разр жаетс  суммой опорного напр жени  и напр жени  смещени  от источника опорного напр жени  (ИОН) 1 и источника напр жени  смещени  (ИНС) 2. Результат измерени  формируетс  с помощью реверсивного счетчика 22, селекторов 20, 21, функционального преобразовател  23, генератора опорной частоты 19 и блока управлени  18. Транзисторы 6, 14, нестабилизированный источник питани  5 обеспечивают необходимый режим работы ТС 12. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к области температурных измерений, а именно к цифровым измерител м температуры с термопреобразовател ми сопротивлени , и может быть применено в щитовых цифровых приборах промышленного применени  .

Целью изобретени   вл етс  уменьшение энергопотреблени  при одновременном упрощении.

На фиг.1 изображена структурна  электрическа  схема цифрового измерител  температуры; на фиг.2 - схема усилител -сумматора; на фиг.З - схема преобразовател  напр жени  в интервал времени; на фиг.4 - схема блока управлени ; на фиг.5 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства .

Устройство содержит источник 1 опорного напр жени  (ИОН), источник 2 напр жени  смещени  (ПНС), электронный коммутатор (К) 3, первый операционный усилитель (ОУ) 4, нестабилизированный источник 5 питани , первый транзистор 6, образцовый резистор 7, первые токовый 8 и потешны пьный 9 и вторые потенциальный 10 и юковый

СЛ СП & СП

со

11 провода, термопреобразопатель 12 сопротивлени  (ТС), второй операционный усилитель 13, второй транзистор 14, переключатель 15, усилитель-сум- матор 16, преобразователь 17 напр жени  в интервал времени (ПНБ), блок 18 управлени  (БУ), генератор 19 опорной частоты (ГОЧ), первый 20 и второй 21 селекторы, реверсивный счетчик 10 (РСЧ) 22, функциональный преобразователь (ФП),23, отсчетное устройство 24, источник питани  операционных усилителей (на фиг,1 не показан). Усилитель-сумматор 16 содержит два one- 15 рационных усилител  25 и 26, три прецизионных резистора 27-29 и переменный резистор 30. Преобразователь 17 (31) напр жени  в интервал времени - содержит коммутатор 32, три операцион 20 ных усилител  33-35, резистор 36, конденсатор 37. Блок управлени  содержит делитель 38 частоты, кольцевой счетчик 39, три элемента 2К 40-42, сумматор 43 по модулю два, шесть RS- 25 триггеров 44-49, D-триггер 50, формирователь 51 короткого импульса, элемент ИЛИ 52, три элемента 2ИЛИ 53- 55 и четыре импульсных трансформатора 56-59.30

В исходном состо нии подвижный контакт электронного коммутатора 3 находитс  в нижнем по фиг,1 положении, ПНВ 17 находитс  в режиме обнулени  конденсатора 37 интегратора (вход повторител  33 подключен к выходу нуль- органа 35), РСЧ 22, ФП 23 и отсчетное устройство 24 обнулены.

Измерение производитс  в шесть тактов . В первом и четвертом тактах про- д изводитс  зар д интегратора ПНВ 17 выходным напр жением усилител -сумматора 16 на прот жении фиксированного времени Т. В момент окончани  первого и четвертого такта производитс  4 переключение коммутатора 3. Во втором и п том тактах производитс  разр д конденсатора , интегратора суммой опорного напр жени  и напр жени  смещени  UCM до момента срабатывани  нуль-ор- 5 гана 35, После чего ПНВ 17 переводитс  в режим обнулени  конденсатора 37 интегратора.

На врем  второго такта выход ГОЧ 19 через первый селектор подключает-. 5 с  к суммирующему входу РСЧ 22, что приводит к записи в нем кода N, , равного результату первого двухтактного интегрирующего преобразовани  выходного Напр жени  усилител -сумматора в код. С начала п того такта и до момента обнулени  РСЧ 22 выход ГОЧ 19 подключаетс  через второй селектор 20 к вычитающему входу РСЧ 22. В промежуток между окончанием п того такта и обнулением РСЧ 22 импульсы с ГОЧ через второй селектор 21 и ФП 23 поступают на отсчетное устройство 24. Таким образом формируетс  результат измерени 

N

F {|N,-V}

(О

где F - функци  преобразовани  ФП 23, NZ - число импульсов, прошедшее с ГОЧ 19 за врем  п того такта.

Длительность второго и п того тактов равна

1.5

MiuZHiLliMJl

UO+IAM

(2)

где 1

АЦП

см

УС

и.

-эквивалентное напр жен смещени  АЦП;

-напр жение смещени ;

-выходное напр жение на выходе усилител -суммара 1 6;

-напр жение ИОН 1. Выходное напр жение усилител - сумматора 16 при четырехпроводном подключении ТС 12

RN+RZ

( )

де I р - рабочий ток

r RnKl ТС 12;

Re - сопротивление ТС 12;

RN - сопротивление образцового

резистора 7;

.j.Rj,R3 -сопротивлени  прецизионных резисторов, соответственно 27-29;

lvc - напр жение смещени  усилител -сумматора 16; U - входное напр жение первого

ОУ 4;

1, - напр жение смещени  ОУ 4Р При трехпроводном подключении С 12

,,(31 у ч К з г RS

Г трг Г 1 п

Кз

Т Р ГШГ«пг.., Д. 1

Lf RN+R3 vc

(4)

де г,,r.

- сопротивление соответственно первого и второго токовых проводов. Если выбрать

г, г г

R

и -:

R

Rn

где R0 - значение сопротивлени  ТС 12

при 0°С,

то разность результатов двух преоб разований

N iSjjl ibL.RaiSjai5AL Tf

RMR,Rl(,-iЈl)

О

где f0 - частота генератора 19.

Функциональный преобразователь 23 моделирует зависимость

6 F Rs R0}

В отсчетное устройство 24 поступает с выхода1 ФП 23 код (NX), пропорциональный температуре.

Результат измерени  не зависит от значени  напр жени  смещени  усилител -сумматора , которое может быть вызвано напр жением смещени  ийполь- зуемых в нем ОУ, их входными токами и термо-ЭДС на переходных -контактах линий св зи. Напр жение смещени  оказывает воздействие только на мультипликативную составл ющую погрешности. Причем при U0c:10 В нестабильность 1дчп

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   25 1. Цифровой измеритель температуры , содержащий источник напр жени  смещени , источник опорного напр жени , первый вывод которого подключен к первому входу электронного комму30 татора, выход которого подключен к неинвертирующему входу первого опера ционного усилител , инвертирующий вход которого подключен к третьему входу усилител -сумматора и через

   не приведет к погрешности более 0,01%. образцовый резистор соединен с общей ИНС 2 выполн ет две функции: сме- шиной измерител , термопреобразоваи

   щает характеристику преобразовани  ПНВ 17, что позвол ет использовать однопол рный источник опорного напр жени , и обеспечивает работу транзис- 40 торов 6 и 14 в активном режиме при модул ции рабочего тока.

   БУ 18, кроме начальной установки прибора, производит управление коммутатором 3, коммутатором ПНВ 17, фик- 45 сирует момент срабатывани  нуль-органа 55 ПНВ 17, управл ет селекторами 20 и 21, фиксирует момент обнулени  РСЧ 22 и знак измер емой температуры, формирует сигнал записи результата из-50 второго операционного усилител , нетель сопротивлени , первые токовый потенциальный провода которого подключены через первую группу контактов переключател  к первому входу уси лител -сумматора, второй вход которого соединен с подвижным контактом второй группы контактов переключател , неподвижные контакты которого соединены соответственно с общей шиной измерител  и вторым токовым прово дом термопреобразовател  сопротивлени , второй потенциальный провод кото рого соединен с инвертирующим входом

   мерени  в регистр пам ти отсчетного устройства 24 о Индикаци  знака осуществл етс  путем передачи информации о знаке из БУ 18 в отсчетное устройство

   5

   котора  фиксируетс  D-триггером 50. Когда Rg- R0 0, тогда t , т.е. в п том такте РСЧ 24 обнулитс  раньше срабатывани  нуль-органа 35 и в D-триг- гер 50 запишетс  состо ние RS-тригге- ра 45, фиксирующего интервалы t и t равное в этот момент Лог.VI. Если , то t Ј t5t и в D-триггер 50 запишетс 

   Таким образом, 1 на выходе D-триггера 50 соответствует знаку -, а О - знаку +.

   В случае применени  нестабилизиро5 ванного источника 5 опорного напр жени , дл  исключени  вли ни  пульсирующего тока I на напр жение питани  аналоговой части, необходимо коллектор второго транзистора 14 под0 ключить к источнику питани  до стабилизатора напр жени .

   Формула изобретени 

   5 1. Цифровой измеритель температуры , содержащий источник напр жени  смещени , источник опорного напр жени , первый вывод которого подключен к первому входу электронного комму0 татора, выход которого подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилител , инвертирующий вход которого подключен к третьему входу усилител -сумматора и через

   и

   второго операционного усилител , нетель сопротивлени , первые токовый потенциальный провода которого подключены через первую группу контактов переключател  к первому входу усилител -сумматора , второй вход которого соединен с подвижным контактом второй группы контактов переключател , неподвижные контакты которого соединены соответственно с общей шиной измерител  и вторым токовым проводом термопреобразовател  сопротивлени , второй потенциальный провод которого соединен с инвертирующим входом

   инвертирующий вход которого подключен к общей шине измерител , источник питани  операционных усилителей, преобразователь напр жени  в интервал

   24 и отображени  ее на соответствую- 55 времени, вход которого соединен с вы- щем элементе индикации. Знак измер в- ходом усилител -сумматора, а выход мой температуры определ етс  значением подключен к первому входу блока управ ,Rg-R0 по очередности срабатывани  нуль- лени , второй вход которого соединен органа 35 ПНВ 17 и обнулени  РСЧ 22, с выходом генератора опорной частоты

   17(3V

   JZ

   JJ

   Јr

   ьнапнвп ьнакз

   Ј

   Фиг. 2

   37

   JJ J5 d

   r

   Ы

   Фиг.З

   Фиг Ј

   Составитель В.Куликов Р.едактор Л.Гратилло Техред М.Дидык Корректор с.Черни

   Заказ 1438

   Тираж 516

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

   Подписное