I Изобретение относитс к об ластн тер мометрии.
. Известно устройство дл -измерени температуры, содержащее термометр сопротивлени , подключенный посредством линии св зи к источнику .напр жени , резистор , генерат.ф. импульсов, счетчик ll
Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерени , обусловленную низкой помехоустойчивостью устройства из-за наличи генератора ли- нейно-измен ющегос напр жени . ДополНИТ€ )Льна погрешность возникает ввиду отсутстви устройства линеаризащш, так как нелинейность термометра, например, платинового в диапазоне О-60О С составл ет 6%. Кроме того, на точность измерени влишот нестабильность генератора импульсов, нестабильность коэффициента передачи усилител и генератора тока.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл измерени температуры, содержащее термометр сопротивлени , соединенный
посредством линии св зи последовательно с источником посто нного,напр жени и образцовым резистором, точка соединени которых подключена к общей шине устройства, и второй, выход резистора подключен через переключатель, снабженный элементом управлени ко входу интегрирующего преобразовател напр жени во временной интервал, подключенного к входу блока управлени , выходы которого соединены с управл ющим входом второго переключател , входами счетчика результата и селектора, ко втфому входу которого подсоединен вьрсод гейератора ик пупьсов , а к вькоду - вход счетчика результата , подключенного выходом к блоку Цифрового отсчёта 2.
Однако известное устройство также имеет недостаточную точность измерени иэ-за погрешности, вносимой сопротивлением подвод щих проводов, а также функдн- овальным генератором и преобразователем сопротивлени в напр жение посто нного тока. Целью изобретени вл етс повышени ТОЧНОСТИ измерени при подсоединении термометра по двухпроводной линии св зи дл чего в предлагаемое устройство введены третий переключатель, запоминающий конденсатор, вентиль, схема перезаписи, группа схем совпадени , .логическа схема и два счетчика импульсов, вход одного из которых подключен ко второму выходу селектора, а информационные вызсьдь этого счетчика соединены с входами схем совпадени , вторые входы кото рых подключены к информационным вьосодам счетчика результата, а выходьт группы схем совпадени соединены с входами логической схемы, подключенной вьтходом к входу второго счетчика импульсов, выход которого соединён с управл ющим входом селектора, входзаписи isTdporo счетчика соединен с выходом схемы перегаписи , подключенной к выходам чика результата и блока уПрйвЙёНЙй, И параллельно термометру сопротивл-ени подключена.цепочка из -последоватеЛБИо соединенных запоминающего конденсатора и Мйтйл , параллельно которому вклв Ч6НЫ два входа первого перёкл йчател , подсоединешЛго выходом к началу одного из проводов линии св зи, причем элемент управлени tiepebiM переключателем включен в рассечку между выводом термометра и началом второго провода св нзи конец Которого подключен к вькоду третьего переключател , один из входов которого подключен к ирточнику напр жени , а второй.- ко второму первог переключател , при этом управл ющ1й вход третьего переключател подсоединен к выходу блока управлени . Кроме того, дл получени линейной зависимос ти вькодного сигнала от температуры селектор снабжен допЪлнительным выходо 1, соединенным с третьим входом логической сзкмы.;: . , - , ; Устройство по сн етс чертежом, где I- термометр сопротивлени , 2 - запоминающий конденсатор, 3 - вентиль, 4 элемент управлени , 5 - первый переклю тель, 6 и 7 -. провода линии св зи, 8 третий переключатель, 9 - источник НЕН . пр жени , 1О - образцовый резистор II- второй переключатель, 12 - интегрирующий , преобразователь, 13 - генератор импульсов, 14 - блок управлени , 1В - селектор, 16 - счетчик импульсов, 17 - группа схем совпадени , 18 - счет чик результата, 19 - схема перезаписи, 20 - логическа схема, 21 - второй счетчик импульсов, 22 - блок цифрового отсчета. Устройство работает следук дим образом .. При отсутствии Тока через термометр сопротивлени , и Следовательно через устройство угфавлени 4, переключатель 5 находитс в положении ( . В момент включени устрсйства переключатели 8 и 11 перевод тс в положение f , и по цепи - замкнутые контакты переключате- л 8, соединительнью провода 6 и 7, элемент управлени 4, замкнутые контакты переключател 5 и резистор 10 - от источника 9 потечет импульс зар дного тока конденсатфа 2, При этом устройство 4 управлени (в качестве которого может служить, например, обмотка электромагнитного реле) переводит переключатель 5 (контакты этого реле) в положение I , Замьгеаетс цепь прохождени тока через термометр сопротивлени и устройство управдаш , чем подтверждаетс это состо ние переключател 5. Вентиль 3 включен таким образом, что конденсатор зар жаетс до напр жени , равного падению напр жени на термометре, а зар1Ш конденсатора через термометр исключен благодар высокому обратному согфотивленшо вентил . Падение напр же- , ни на резисторе 1О при протекании тока равно: F DJ г т с. г JI р- , .. - . - - z где R : R + г R,, R - суммарное ILСГ24w сопротивление проводов листан св зи; Rg - сопротивление термометра; 1 - внутреннее . ,сопротивление устройства упра . V . влени$5 R - сопротивление образцового резистора 10Г Е - напр жение источника 9, В первом такте работы устройства, это падение напр жени через переключатель 11 (положение f ) поступает на вход интегрирук дего преобразовател напр жени во временной интервал с двухтактньтм интегрированием . Длительностьпервого такта интегри- ровани выбираетс равной периоду поме- хи нормального вида, действуквдей в лини и задаетс блоком управлени посредством выделени помехи или напр жени сети питг.ни . После окончани первого такта интегрировани блок 14 управлени пераводит переключатели 8 и 11 в положение IJ , причем от в1хода интегратора преобразовател 12 отключаетс выход переключател 11, а подключаетс источ .ник. (на чертеже не показан) опорного напр жени , которьй возвращает йнтегратор в исходное сйсто ш-ie. Длительность второго такта: / .-Jll о ,4. где ij- длительность первого такта; - напр жение источника опорного напр жени , подключенное к вхо ду интегратора во втором такте За это врем прекращаютс переходные процессы в линии св зи, цепь протекани тока через термометр солротивлени и устройство управлени разрьтает с , и переключатель 5 переводитс в положение О . В третьем такте интегрировани , которьЕ выбираетс также равным периоду помехи, к входу интегрирующего преобразовател через переключатели 5, 8, 11 прикладьгваетс напр жение конденсатора 2, равное падению на; пр жени на термометре сопротивлени : :.fПри этом необходимым условием ycrp ненгл вли ни сопротивлени соединительно линии на результат измерени вл етс : /Rg,,... где R, - входное сопротивление интегри- . рующего преобразовател 12, Длительность четвертого такта интегр ровани равна:. / S Uo , где tj - длительность третьего такта. Блок управлени 14 открьшает селек- Tqp 15 дл прохождени импульсов генератора 13 во втором такте интегрировани на вход d4eT4HKa 16, а в четвертом на вход счетчика 18. При этом в конце четвертого тактав счетчиках запишутс чпсла соответственно: /;t,(/) N г t , . V 1 ,o(2l MI- число импульсов, поступивших в счетчик 16, а М, - в счетчик 18; Г - частота tлeдoвaни импульсов генератора 13. После окончани четьфех тактов интегрировани переключатели 8 и 11 перевод тс в положение I , а в устройсрве осуществл етс цифрова обработка результата. Сигналом блока управлени число Ni , запис.йнное в счетчике 18, посредством схемы перезаписи переноситс в дополнительном коде в счетчик 21, при этом осуществл етс сброс счет |чика 18. Селектор 15 открьюаетс дл прохождени импульсов на вход счетчика 18 до момента перехода через ноль счетчика 21. Счетчики 16 и 18 вместе с группой .схем-совпадени 17 и логичес кой схемой 20 образуют двоичный умножитель частоты. Логическа схама 20 представл ет собой исключающее ИЛИ. В первом такте обработки селектор закрыт по третьему выходу, и схема 2О вьшолн ет функции обычной собирательной схемы . Поэтому если на вход счетчика 18 поступают импульсы с частотой f , то частота следовани импульсов на входе счетчика 21 равна Г i iijM „ Г . где П число дЕоИчЕътх разр дов счетчиков 16 и 18, подключенных к вхЬдам схем совпадени . Селек- гор 15 открыт на прот жении времени Tj , определ емого из равенства: Mt „, -N где Х,Т.| Is} число испульсов, поступивших на вход счетчика 18 в первом такте обработки результата: Подставив в (3) значение NjiHs (I) и (2) и учитьгоа , что параметры RJ ,fo UflH период помехи (ij i) посто нны на врем преобразовани , по лучим: П Kf, .. -1Q -м N, 2 R-i где NO- уставка в счетчике ,18, устанавливаема при сбросе. Следовательно , число, записанное в счетчике результата , пропорционально измер емому информативному параметру термометра сопротивлени . При этом точность измерени определ етс практически лишь погрешностью образцового резистора Rj при легко вьтолнимом условии кратковременной стабильности параметре измерительной схемы. Устройство обладает высокой помехозащитностью бпагодар тому, что интегрирование падений напр жений как на образцовом, так и на измер емом резисторах осуществл етс да врем , кратное периоду помехи нормального вида. Показани прибора не завис т от длительности интегрировани в первом и тре тьем контактах, что позвол ет примен ть устройство без потери помехоустойчивости в широком частотном диапазоне помех нормального вида и без подстройки и слежени за длительностью первого такта С целью обеспечени цифрового отсчета в единицах температуры и линейности пока заний при работе с нелинейными пла тйнрвыми термометрами сопротивлени , в усфойстве вводитс ., дополнительна ,св зь третьего выхода селектора 1,5 со входом логической схемы 2О. Кроме того , добавл етс , еще один дополнительный такт цифровой обработай результата измерени .I Зависимость информативного параметр термометра сопротивлени от измер емой температуры, как; известно, описываетс уравнением Календара: Рв,(, Г5) где Пд- значение сопрот1гелени термометра при температуре О С; Q- измержма температура; А и В - посто нные коэффициенты.п Если уставка N Б заноситс в дополнительном коде, то число, записанное в счетчике 18 в конце первого такта обрабо-пси: n,-i(,)-ij Ко /. «л г . п п -. (Ав бв) {$j -9 -2е - К. ч
8 Перед началом второго такта обрабо-гки это число посредством схемы 19 перезаписи заноситс в дополнительном коде в счетчик 21, а счетчики 16 и 18 устанавливаютс в нулевые состо ни . Во втором такте обработки селектор 15 открываетс дл прохождени импульсов генератора 13 по трем выходам до момента прихода импульса с выхода счегчика 21, который поступит на управл ющий вход селектора при прохождении на вход счетчика импульсов. Через логическую схему 20 в этом случае проход т лишь импульсы генератора 13, которые не совпадают с выходными импульсами схем совпадени 17. Учитьгоа , что кмпульсы на входы счетчиков и дополни- ,, тельный вход логической схемы 20 по- ступают от одного и того же генератора, нетрудно заметить, что частота следовани импульсов на выходе логической схемы будет равна разности частот генераора и выходной частоты умножител , то есть: , . . fy где f - частота следовани импульсов на входе счетчика 21. i±-r 2 где / i - число, записанное в счетчике 16 в каждьй данный момент времени второго такта обработки . Число импульсов, поступившее на вход счетчика 21 за врем второго такта: Т oTz (Г) ,. ь..- - --, 12. - длительность второго такта обработки. Учитыва , что число записанное в конце этого такта в счетчике / /лТ, из (7) получим: N.N Такое вычитание необходимо в св зи с тем, что коэффиш1ент В, вход щий в уравнение (5), отрицателен. Приравнива правые части равенств (6) и (8), имеем: ., м 2.1 а,R, Одкуда, при выполне1ти соотношений: где 0 коэффициент пропорционап : ности, то есть число, записанное в счет- чйке результата, пропорционально, измер емой температуре. На этом процессе иэ мерени заканчиваетс . Схема возвращаетс в исходное состо ние до прихода следующего импульса запуска. Результат измерени индицируетс цифровым табло блока 22. Введение описанных выше узлов и св зей позвол ет, таким образом, устранить вли ние на точность измерени погрешностей источников напр жени .и тока, .генератора счетных импульсов и поэтому не требует применени дорогосто5пцих и высокостай1льных источшжов. Мерой срав нени служит образцовый резистор, класс точности которого может быть довольно высоким. На погрешность измерени прак . тически не вли ют сопротивлени соединительной линии и их изменение. С целью получени линейной зависимости показаний от температуры, в устройстве не исзпользуютс функциональные генераторы напр жений и токов. Погрешность от нелинейности в устройстве может не превьь шать дискретности показаний. Следовательно, в предложенном уст- ройстве удаетс получить, по сравнению с известными повышенную точность измерени температуры с помощью платиновых термометров сопротивлени при двухпроводном их подключении. Ф О р м у л а из обретени 1. Устройство дл измерени температуры , содержащее термометр сопротивлени , соединенный посредством линии св зи последовательно с источником посто н ного напр жени и образцовым резистором точка соединени которых подключена к ойцей шине устройства, и второй вьгоод резистора подсоединен через переключатель , снабженный элементом управлени , к входу интегрирующего преобразовател напр жени во временной интервал, подключенного к входу блока управлени , вы ходы которого соединены с управл юцим входом второго переключател , входами счетчика результата и селектора, ко второму входу которого подсоединен выход генератора-импульссв,-а к выхощ - вход счетчика результата, подключегаюго вь ходом к блоку цифрового отсчета, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени при подсоединении термометра по двухпроводной линии св зи, в устройство введены третий переключатель, запоминающий конденсатор , вентиль, схема перезаписи, группа схем совпадени , логическа схема и два счетчика импульсов, вход одного из которых подключен ко второму выходу селектора , а информационные выходы этого соединены с входами схем совпадени , вторые входы которых подключены к информационным выходам счетчика результата, а выходы группы схем совпадени соединены с входами логической :схемы, подключенной выходом к входу второго счетчика импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом селектора , вход запис.и второго счетчика соединен с выходс и схемы перезаписи, подключенной к выходам счетчика результата и блока управлени , а параллельно термометру сопротивлени подключена цепочка из последовательно соединенных запоминающего конденсатора и вентил , параллельно которому включены два входа первого переключател , подсоединенного выходом к началу одного из проводов линии св зи, причем элемент управлени первым переключателем включен в рассечку между выводом термометра и началом второго провода св зи, конец которого подключен к выходу третьего переключател , один из входов которого подключен к источнику напр жени , а второй - ко второму входу первого переключател , при этом управл ющий вход третьего переключател подсоединен к выходу блока управлени . , 2. Устройство по п. 1, отличающеес тек, что, с целью получени линейной зависимости выходного сигнала от температуры, селектор снабжен дополнительным выходом, соединенным с третьим входом логической схемы. Источники информации, прин тые во шш мание при экспертизе 1.ABTqDCKoe свидетельство СССР № 556351, кл. G 01 К 7/16, 1976.