SU771485A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области термометрии .

Известно устройство дл  измерени  температуры , содержащее термоэлектрический термометр со встроенным калибратором, блок коррекции, выходы которых подключены к сумматору, источник стандартного сигнала , блок управлени , коммутатор 1.

Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерени  из-за погрешности , обусловленной схемой дифференцировани  сигнала термопары при определении момента калибровани .

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь с встроенным калибратором и блок коррекции , выходы которых подключены к сумматору , источник стандартного сигнала, блок управлени  и цифровой вольтметр, вход которого через коммутатор подключен к выходу сумматора, а выход - к управл ющему входу блока коррекции, причем выходы блока управлени  подключены к управл ющим входам цифрового вольтметра и коммутатора , к другому входу которого подключен источник стандартного сигнала, при этом ко входу цифрового вольтметра подключен усилитель, выход которого подсоединен к выходу цифрового вольтметра и через ключи ко входу компаратора и входу интегратора , подключенного выходом ко второму

входу компаратора, который подсоединен выходом ко второму входу второго ключа и через третий ключ подключен ко входу счетчика, соединенного последовательно с отсчетным блоком, причем к управл ющему входу рового вольтметра подключен второй блок управлени , один выход которого подключен ко входам ключей и второму входу счетчика, второй выход которого подсоединен ко входу второго блока управлени , при этом генератор счетных импульсов подключен к вхо15 ДУ третьего счетчика, а источник образцового напр жени  подсоединен к входу второго счетчика 2.

Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерени , так как

2- момент начала калибровани  определ етс  с помощью дифференциатора выходного сигнала .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Дл  достижени  поставленной цели в устройство введены логический элемент И, счетчик стробов, переключатель, счетчик совпадений , блок запрета, триггер, два формировател  импульсов, вход одного из которых подключен к выходу компаратора цифрово-. го вольтметра, а выход через переключатель соединен с входами сброса счетчика стробов и счетчика совпадений, а также с одним из входов логического элемента И, другой вход которого соединен с выходом счетчика стробов, счетный вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов цифрового вольтметра, при этом выход логического элемента И соединен с счетным входом счетчика совпадений и входом блока запрета, .к другому входу которого через второй формирователь импульсов подключен выход счетчика цифрового вольтметра, а выход блока запрета соединен с входом триггера, выход которого подключен к управл ющему входу переключател , и выход счетчика совпадений подключен к входу блока управлени . На чертеже изображена блок-схема устройства . Устройство содержит термоэлектрический преобразователь 1 со встроенным калибратором , блок коррекции 2, сумматор 3, коммутатор 4, источник стандартного сигнала 5, блок управлени  6, усилитель 7, первый и второй ключи 8 и 9, источник образцового напр жени  10, интегратор 11, компаратор 12, третий ключ 13, второй блок управлени  14, генератор 15 счетных импульсов, счетчик 16 цифрового вольтметра, отсчетный блок 17, логический элемент И 18, счетчик стробов 19, переключатель 20, счетчик совпадений 21, блок запрета 22, дополнительный формирователь импульсов 23, триггер 24, дополнительный формирователь импульсов 25, цифровой вольтметр 26. Устройство работает следующим образом . В режиме «Калибрование оператор переводит объект в режим посто нного нагрева или охлаждени . По команде оператора блок управлени  6, подава  сигнал управлени  14, измен ет алгоритм работы схемы цифрового вольтметра. При этом параметры формируемого интегратором 11 пилообразного напр жени  фиксируютс  и перестают зависеть от входного напр жени  усилител  7 как это обычно имеет место в схемах цифровых вольтметров двухтактного интегрировани . Это достигаетс  попеременным подключением вхбда интегратора 11 к плюсу и минусу источника образцового напр жени  10 соответственно в первом и втором такте интегрировани . Управление ключом 9 через блок управлени  14 (играющий в данный момент вместе со счетчиком 16 роль временного распределител ) осуществл етс  на основе счетных импульсов, вырабатываемых генератором 15. Одновременно счетные импульсы заполн ют и счетчик 19. При этом в первом такте интегрировани  вход компаратора 12 подключен к выходу интегратора 11. В первом такте интегрировани  в момент равенства пилообразного напр жени , формируемого за счет интегрировани  выходного сигнала источника 10, усиленному входному сигналу первичного преобразовател  1 компаратор 12 срабатывает и через формирователь 25 и ключ 20 сбрасывает счетчик 19 и счетчик совпадений 21. Далее счетчик 19 вновь начинает заполн тьс  счетными импульсами генератора 15. Емкость счетчика 19 выбираетс  равной емкости счетчика 16 цифрового вольтметра, поэтому период следовани  импульсов на выходе счетчика 19 точно равен периоду пилообразного напр жени  на выходе интегратора 11, и дрейф частоты генератора 15 не оказывает вли ни  на синхронность этих процессов. По окончании второго такта пилообразного напр жени  счетчик 16 цифрового вольтметра через формирователь 23 и блок запрета 22 перебрасывает триггер 24. Под воздействием выходного импульса триггера 24 открываетс  ключ 20, и в следующем периоде пилообразного напр жени  формирователь 25 сбрасывает счетчики 19 и 21 в моменты равенства выходного напр жени  усилител  7 и амплитуды на выходе интегратора 11. Если температур а, следовательно, и амплитуда напр жени  на выходе цифрового вольтметра за врем  т периода пилообразного напр жени  измен етс , процесс заполнени  и сброса счетчика 19 будет продолжатьс  бесконечно. Если же температура за врем  г не изменилась, то фаза срабатывани  компаратора 12 в обоих периодах одинакова и импульсы на вход элемента И 18 с выхода счетчика 19 и формировател  25 поступают одновременно. На выходе элемента 18 формируетс  импульс, учитываемый счетчиком совпадений 21. Одновременно импульс с выхода элемента И 18 поступает на управл ющий вход блока запрета 22, который блокирует переключение триггера 24 следующим за ним импульсом формировател  23. Если температура и за врем  двух периодов пилообразного напр жени  продолжает оставатьс  посто нной, то на вход счетчика совпадений 21 поступает еще один импульс. При посто нстве температуры процесс заполнени  счетчика 21 продолжаетс . При этом периодический сброс счетчика 19 при его заполнении осуществл етс  автоматически . Однако, если на очередном периоде пилы совпадени  импульсов на входе схемы элемента И 18 не происходит, счетчики 19 и 21 вновь сбрасываютс  и весь процесс возобновл етс .

При достижении момента фазового пере-, хода реперного материала калибратора температура гор чего спа  термоэлектрического преобразовател  длительное врем  (дес тки секунд) остаетс  посто нной. В этом случае счетчик совпадений 21 заполн етс  полностью п импульсами за врем  п t, и с го выхода поступает импульс на вход блока управлени  6, что  вл етс  сигналом о начале процесса калибровани .

С блока управлени  6 поступают импульсы управлени  на управл ющий вход цифрового вольтметра (вход блока управлени  14) и вход управлени  коммутатора 4.

При этом блоки вольтметра образуют обычную схему цифрового вольтметра двухтактного интегрировани , а на вход усилител  7 навстречу сигналу термоэлектрического преобразовател  1 подключаетс  источник стандартного сигнала 5, соответствующего температуре фазового перехода материала калибратора. Под воздействием выходного сигнала усилител  7 выходное напр жение блока коррекции 2 начинает измен тьс  до тех пор, пока сумма ЭДС термоэлектрического преобразовател  1 и выходного напр жени  блока коррекции 2 не станет равной величине стандартного сигнала источника 5, о чем будет свидетельствовать отсутствие напр жени  на выходе усилител  7.

На этом процесс калибровани  заканчиваетс . В режиме «Измерение выходной сигнал блока коррекции 2 посто нно складываетс  с ригналом первичного преобразовател  1, чем достигаетс  коррекци  погрешности первичного преобразовател  линии св зи, устройства линеаризации градуировочной характеристики первичного преобразовател  и компенсации его свободных концов (на схеме не показаны), а также аналоговой части цифрового вольтметра.

Термоэлектрический преобразователь с встроенным калибратором может быть выполнен на основе стандартного ТХА 0551 путем расположени  в наконечнике колпачка из нержавеющей стали, заполненного чистым металлом с известной температурой плавлени  (олово, цинк, сурьма, серебро), в массе которого располагаетс  гор чий спай преобразовател .

По сравнению с прототипом предложенное устройству выгодно отличаетс  значительно более высокой точностью определени  момента начала калибровани , так как в нем практически отсутствует схема дифференцировани  выходного сигнала термоэлектрического преобразовател , обладающа , как это было показано выше, значительными погрешност ми .

Разрешающа  способность определени  момента начала калибровани  будет зависеть от емкости счетчика совпадений 21 (она практически ничем не ограничена) и порогом чувствительности усилител  7 цифрового вольтметра, величина которого дл 

вольтметра высокого класса точности весьма мала (1 мкВ и менее). Кроме того, в устройстве применен в качестве измерительного прибора цифровой вольтметр, класс точности которого может быть значительно более высоким по сравнению с автоматическим компенсатором посто нного тока, используемым в известном устройстве.

Предложенное устройство весьма экономично в схемном отношении, так как в режиме «Калибрование широко использующим элементы схемы цифрового вольтметра, блок-схема устройства позвол ет использовать современную элементную базу.

Предлагаемое устройство сможет найти широкое применение при построении системы контрол  температуры повышенной точности в АСУ ТП.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 569876, кл. С 01 К 7/02, 08.04.76.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2457653/18-10, кл. G 01 К 7/02, 02.03.77.