Цифровой измеритель температуры

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термопреобразователь , подключенный к входу время ,импульсного преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок управления, выходы которого подключены к установочному входу реверсивного счетчика и блоку индикации, схему сравнения, входы которой соединены с выходами счетчика и первого регистра, элемент И, -триггер , элементы задержки и формирователи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный счетчик, блок памяти, сумматор, управляемый генератор и второй регистр, вход которого соединен с выходом первого регистра и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, а выход подключен к управляющему входу управляемого генератора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика и информационному входу счетчика, знаковые входы которых соединены с выходом триггера, первый вход которого соединен со знаковым выходом сумматора, а второй вход - с установочными входами счетчика и регистров, вторым выходом времяимпульсного преобразователя и вторым входом управляемого генератора, первым входом блока управления и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения, вторым входом, блока управления и через первые элемент задержки и формирователь подключен к управляющему входу второго регистра, а выход элемента И через вторые элемент задержки и формирователь подключен к. управляющему входу первого регистра, информационные входы которого подключены к выходу блока памяти , при этом первый вы.ход времяимпульсного преобразователя подключен к входу дополнительного счетчика, выход .которого соединен с инфор.мационными входами блока памяти, а выходы блока управле СЛ ния соединены с управляющими входами дополнительного счетчика, времяимпульсного преобразователя, блока памяти и управО ляемого генератора. 00 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3 (5D

»»„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3510347 /18-10 (22) 11.11 82 (46) 23.02.84. Бюл. № 7 (72) В. Г. Зубов и А. Л. Хлюнев (71) Физико-механический институт им.

Г. В. Карпенко (53) 536.53 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 901846, кл. G 01 К 7/22, 1980.

2. Ермолов P. С. Цифровые частотомеры.

Л., «Энергия», с. 139 (прототип). (54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термопреобразователь, подключенный к входу время,импульсного преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок управления, выходы которого подключены к установочному входу реверсивного счетчика и блоку индикации, схему сравнения, входы которой соединены с выходами счетчика и первого регистра, элемент И, триггер, элементы задержки и формирователи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный счетчик, блок памяти, сумматор, управляемый генератор и второй регистр, вход которого соединен с выходом первого регистра и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом

ÄÄSUÄÄ 1075086 А второго регистра, а выход подключен к управляющему входу управляемого генераторы, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчикы и информационному входу счетчика, знаковые входы которых соединены с выходом триггера, первый вход которого соединен со знаковым выходом сумматора, а второй вход — с установочными входами счетчика и регистров, вторым выходом времяимпульсного преобразователя и вторым входом управляемого генератора, первым входом блока управления и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения, вторым входом. блока управления и через первые элемент задержки и формирователь подключен к управляющему входу второго регистра, а выход элемента И через вторые элемент задержки и формирователь подключен к, управляющему входу первого регистра, информационные входы которого подключены к выходу блока памяти, при этом первый выход времяимпульсного преобразователя подключен к входу допол нител ьно го счетчика, выход,которого соединен с информационными входами блока памяти, а выходы блока управления соединены с управляющими входами дополнительного счетчика, времяимпульсного преобразователя, блока памяти и управляемого генератора.

1 075086

Изобретение относится к температур. ным измерениям. а именно цифровым изме рителям температуры с коррекцией нели нейности термопреобразователя.

Известен цифровой измеритель темпе. ратуры, содержащий термопреобразователь, преобразователь сигнала термопреобразователя во временной интервал, ключ, соедини*,ощий генератор счетных импульсов двончно десятичным счетчиком, блок цифровой индикации, причем параллельно входу двоично-десятичного счетчика включен

ВхОд дополнительнОГО дВОичнОГО счетчика, информационный вход которого соединен с адреcHbIM Входом постояниОГО запоминаюгцег0 сгройства 111.

Недостатком этого измерителя является низкая точность измерения, вызванная тем, что алгоритм коррекции не позволяет оптимально выбирать линейную характеристику преобразования поскольку в этом измерителе невозможна операция вычитания им-. пульсов из результата измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по техническоЙ сущности является цифровой преобразователь частоты, KOTopblA мОжет быть использован в качестве цифрового измерителя температуры при работе с термопреобразователем, содержащий термопреобразователь, подключенный к входу времяимпульсного преобразователя, первый выход которого подключен к входу ре . версивпОГО счетчика, ВыхОд котОрОГО соедиl2II с Олоком индикации, с!етчик блок управ ления, выхсды которого подключены к уста"

ПОвочному Входу реверсивного счетчика и олоку индикации, схему сравнения, входы которой соединены с выходами счетчика и первого регистра, элемент И., триггер, элементы задержки и формирователи, а гакже делитель частоты, генератор образцовой частоты, схему выбора предеда измерения., схемы совпадения, формирователи образцовых частот I2j.

В этом устройстве линеаризация осуществляется путем добавления к результату измерения (или вычитания из результата измерения) дополнительных импульсов, следующих с определенными частотами, ITO IIC II0380JIII T достнчь ВЬ1 СОКО и ТОЧНОСТИ изм:-репия. Кроме того, в этом измерителе невозмои:.. а оперативная перестройка функции коррекции нелинейности характеристики терыопреобразователя, в результате чего при измерении характера нелинейности характерис1. и=ки термопреобразователя для обеспечения требуемой погрешности измерения необходима замена ряда элементов устройств .

Целью изобретения является повышение точности измерения, а также ускорение процессов проверки и настройки цифровогс термометра.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, подключенный к входу времяимпульсного преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок управления, выходы которого подключены к установочному входу реверсивного счетчика и блоку индикации, схему ,О сравнения, входы которой соединены с выходами счетчика и первого регистра, элементы И, триггер, элементы задержки и ., формирователи, введены дополнительный счетчик, блок памяти., сумматор, управляемый генератор и второй регистр, вход которого соединен с выходом первого регистра и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, а выход подключен к управляющему входу управляемого генератора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика и информационному входу счетчика, ".íàêîâûå в.ходы которых соединены с выходом триггера, первый вxîä которого соединен с0 знаковым выходом сумматора, а второй вход — с устгновоч Э" ными входами счетчика и регистров, вторым выходом Времяимпульсного преобразователя и вторым входом управляемого генератора, первым входом блока управления и первым входом элемента И, второй вход которога соединен с выходом схемы

ЗО сравнения, вторым входом блока управления и через первые элемент задержки и формирователь I;OäêëIO÷åí к управляющему входу второго регистра, а выход элемента

И через вторые элемент задержки и формирователь подключен к управляющему . входу первого регистра, информационные входы которого подключены к выходу блока памяти, при этом первый выход времяимпульсного преобразователя подключен к входу дополнительного счетчика, выход когорого соединен с информационным и входами блока памяти, а выходы блока управления соединены с управляющими входами дополнительного счетчика времяимпульсного преобразователя, блока па мяти

„. и управляемого генератора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема ци; рового измерителя температуры, на фиг, 2 -- рисунок, ггоясняющий режим определения функции коррекции нелинейности по фиксированнь м точкам. I

Цифровой термометр содержит термопреобразователь 1, блок 2 управления. вре мяимпульсный преобразователь 3, реверсивный счетчик 4, блок индикации 5, счетчик 6, триггер 7, схему 8 сравнения, первый регистр 9, второй регистр 10, сумматор 11, элемент И 12, элементы 13 и 14 задержки, формирователи 15 — 17, управляемый генератор 18, вклк>чающий в себя цифро-анало3075086

30

31

50.овый преобразователь 19, интегратор 20 схему 21 сравнения, триггер Шмитта 22

° ключи 23 и 24 и схему И-HE 25, дополни

I тельный счетчик 26 и блок 27 памяти.

На фиг. 2 прямая 28 соответствует ли- нейному закону выходного сигнала N цифрового термометра от измеряемой температуры, кривая 29 показывает, как меняется выходной сигнал термометра при отсутствии коррекции нелинейности термопреобразователя, а кривая 30 показывает функцию коррекции нелинейности термопреобра зова тел я.

Цифровой измеритель температуры работает в двух режимах: в режиме измерения температуры и в режиме определения функции коррекции нелинейности термопреобразователя, который проводят перед сдачей цифрового термометра в эксплуатацию,, при проверке, а также при замене термопреобразователя. При проведении этого режима, термопреобразователь помещают в ванну автоматической проверочной установки, температура которой устанавливается путем подачи на ее вход соответствующего сигнала в цифровом коде. Блок 2 управ ления присваивает счетчику 3 число, соответствующее линейному значению выходного сигнала термопреобразователя для первой градуировочной точки температурной характеристики, ч выдает на вход поверочной установки код этой точки. По этому сигналу в ванне поверочнои установки устанавливается соответствующая температура. После этого на вычитающий вход счетчика 26 с выхода времяимпульсного преобразователя подаются импульсы, число которых определяется значением выходной характеристики термопреобраэователя.

Величина отклонения ЛИ) характеристики списывается со счетчика 26 в блок памяти по адресу, соответствующему заданной градуировочной температуре.

Аналогичным образом определяется отклонение характеристики термопреобразователя от линейной характеристики в осталь ных градуировочных точках, число которых определяется характеристикой термопреобразователя и требуемой точностью термометра.

В режиме измерения температуры цифровой измеритель температуры работает следующим образом.

Блок 2 управления вырабатывает сигнал, разрешающий работу генератора 18, а также блокирующий счетчик 26. Перед началом измерения температуры по сигналу с блока управления реверсивный счетчик 4, счетчик 6 и триггер 7 обнуляются, первому 9 и второму 10 регистрам присваивается значение отклонений AN и ANp соот- 15 ветственно для нулевой (t =О) и первой

1(t = 1,) градуировочных точек. Сумматор

111 выдает на вход цифро-аналогового преобразователя 19 управляемого генератора

l 8 код, пропорциональный разности hN q5Nо. При этом частота генерируемых импульсов устанавливается пропорциональной величине Щ - 6Np-. При измерении температуры с первого выхода преобразователя

3 на первый вход реверсивного счетчика

4 поступают импульсы, число которых пропорционально измеряемой температуре. Одновременно преобразователь 3 формирует временной интервал, пропорциональный измеряемой температуре, который постунает на управляющий вход генератора 18, разрешая его работу, только в течении этого интервала, а также устанавливает тириггер

7 в состояние соответствующее знаку «плюс»

На второй вход реверсивного счетчика и вход счетчика 6 поступают импульсы с выхо- да генератора 18, частота которых, будучи пропорциональной величине отклонения дМ,— ай, выбирается такой, чтобы изменение сигнала на выходе реверсивного счетяика осу ществлялось по линейному закону. В мо

Мент времени, когда код на выходе счет чика 6 равен коду, записанному в регистр

9, срабатывает схема 8 сравнения, по сиг. калу которой формирователи 15 и 16 вы. рабатыввют импульсы, по которым регистру

10 присваивается значение первого регистра 9, а в регистр 9;записывается число из блока памяти, соответствующее значению отклонения ай во второй градуировочной точке tq. Ha этом участке частота генератора .18 пропорциональна величи .не)ЬХа - ЬЩ. Таким обРазом осУществлЯ ется переход на следующий участок ли неаризации.

При переходе на спадающий участок, функции коррекции (отклонение для j-1 точки больше, чем для г-й)на знаковом вы ходе сумматора 31 появляется сигнал, пере водящий триггер 7 в состояние «минус»

При этом импульсы, поступающие на соответствующие входы реверсивного счетчика

4 ц счетчика 6, начинают вычитаться.иэ содержимого указанных счетчиков.

По окончании временного интервала ра: бота управляемого генератора 18 блокируется, счетчик 6 и триггер 7 обнуляются. Первый 9 и второй 10 регистры обнуляются. На. блока памяти считывается значение от клонения для первой фиксированной точки которое записывается в первый 9 регистр по сигналу, вырабатываемому формирователем 15.

Наличие в предлагаемом цифровом измерителе температуры новых элемейтов (дополнительного счетчика, блока памяти, сумматора, управляемого генератора и вто-. рого регистра) выгодно отличает его от известного,так как позволяет повысить точность измерения температуры, обеспечить оперативную перестройку функции коррек1075086 стиг.1

5 ции нелинейности характеристики термопреобразователя в процессе эксплуатации, что ускоряет процесс проверки и настройки изб мерителя температуры н обеспечивает заданную точность измерения без замены элементов измерителя температуры.

1075086

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 230/34

Составитель В. Куликов

Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4