Цифровой термометр

 

Изобретение относится к многоканальным цифровым термометрам, работающим в комплекте с полупроводниковыми термопреобразователнми сопротивления . Цель изобретения - обеспечение взаимозаменяемости термопреобразователей и упрощение цифрового термометра путем упрощения конструкции вычиспитйтьного блока. По команде, выбираемой из блока памяти 9, производится обращение через дешифратор 10 к мультиплексору 4, который подключает к входу аналого-цифрового преобразователя 5 (АЦП) выход источника регулируемого напряжения 12,1, величина выходного напряжения которого устанавли вается такой, что после преобразования на выходе АЦП 5 появляется код, который записьгоается в одну из ячеек блока памяти 9. По соответствующей команде к входу мультиплексора 4 подключается выход делителя напряжения 3,1, а на вход АЦП 5 поступает сигнал, пропорциональный измеряемой температуре. При этом на выходе АЦП 5 5 формируется код, который поступает в микропроцессор 8, осуществляющий вычисление температуры. Результат вычисления выводится на блок индикаций 11. Термометр содержит также пгину адреса данных 6 и блок вычисления и управления 7. 1 ил. 3i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1 (19) (11) (51)4 G 01 K 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3674818/24-10 (22) 20. 12.83 (46) 23.06.86. Бюл. У 23 (71) Иосковский институт электронной техники (72) В.А. Кустов, С.Н. Кузнецов, А,И, Семериков и Н,А. Коротков (53). 536,531(088.8) (56) .Авторское свидетельство СССР

В 932277, кл. С 01 К 7/02, 1978.

Патент США У 4122719,кл. 73-362, опуйлик. 1978. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к многоканальным цифровым термометрам, работающим в комплекте с полупроводниковыми термопреобразователями сопротивления. Цель изобретения — обеспечение взаимозаменяемости термопреобраэователей и упрощение цифрового термометра путем упрощения конструкции вычислительного блока. По команде, выбираемой из блока памяти 9, производится обращение через дешифратор 1.0 к мультиплексору 4, который подключает к входу аналого-цифрового преобразователя 5 (АЦП) выход источника регулируемого напряжения 12,1, величина выходного напряжения которого устанавливается такой, что после преобразования на выходе АЦП 5 появляется код, который записывается в одну из ячеек блока памяти 9. По соответствующей команде к входу мультиплексора 4 подключается выход делителя напряжения 3,1, а на вход AIgI 5 поступает сигнал, пропорциональный измеряемой температуре. При этом на выходе АЦП 5 Е

5 формируется код, который поступает в микропроцессор 8, осуществляющий вычисление температуры. Результат С вычисления выводится на блок индикации 11. Термометр содержит также шину Я адреса данных 6 и блок вычисления и управления 7. 1 ил.

lawL

1239531

Цифровой термометр работает следующим образом.

Зависимость сопротивления полупроводникового термопреобразователя сопротивления от температуры описывается выражением

R R ехр (В (Т вЂ” Т(/Т ° Т1, (1)

Ю 40 где R — сопротивление термопреобра1 зователя при температуре Т;

R, — сопротивление термопреобразователя при Т = 293 K

 — температурный коэффициент. 45

Так как параметры R, и В термопреобразователей имеют разброс, то выражение (1) можно представить в виде

R (R + 4 К)ехр I.(B + 88)

50 (Т, — Т)/Т, Т3, (2) где R, В, номинальные значения соответственно сопротивления термопреобразователя при температуре

293 К и температурного коэффициента;

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к многоканальным цифровым термометрам, работающим в комплекте с полупроводниковыми термопреобразователями сопротивления.

Цель изобретения — обеспечение взаимозаменяемости термопреобразователей и упрощение цифрового термометра путем упрощения конструкции вычис- 10 лительного блока.

На чертеже представлена схема цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит и полупроводниковых термопреобразователей 15

1.1 и 1.2 сопротивления (показано

-два термопреобразователя n = 2),под- . ключенных к входам преобразователей

2.1 и 2.2 сопротивления и напряжение, выполненных например-на основе опера- 20 ционных усилителей, и регулируемых делителей .3.1 и 3.2 напряжения, мультиплексор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, выход которого через шину 6 адреса данных подключен к входу блока 7 вычисления и управления, включающего в себя микропроцессор 8, блок 9 памяти и дешифратор 10, блок t 1 индикации и и регулируемых .источников 12.1 и 12.2 напряжения. ь R, hB - отклонения парамеров R,. и В от их. номинальных значений, При измерении температуры i-и термопреобразователем на вход AIQI поступает напряжение с выхода преобразователя сопротивления в напряжение, пропорциональное Т, которое преобразуется в код

И, — К, К К„„„(К +ай ) ехр ((В. + 4В)(Т. -Т)/Т Т), (3) где К вЂ” коэффициент преобразования преобразователя сопротивления в напряжение;

К вЂ” коэффициент деления регулируемого делителя напряжения;

К„„„ - коэффипиент преобразования

АЦП.

С выхода АЦП код Ы. поступает в мик1 ропроцессор, который осуществляет вычисление температуры по формуле

В + ьВ (4) Для того, чтобы упростить процесс вычисления температуры при работе с различными термопреобразователями,а соответственно и конструкцию термометра, а также обеспечить взаимозаменяемость термопреобразователей и их градуировку, коэффифицент (К Кд К„ ) устанавливается одинаковым для всех каналов и равным постоянному значению К„, которое совместно с константами В и Т, заносится о в блок 9 памяти блока 7 вычисления и управления. Установка требуемого

К„ в каждом канале осуществляется путем изменения коэффициента К делителя напряжения каждого канала. Так как величина аВ имеет значительный разброс, то ее числовой экВивалент формируется в процессе измерения путем преобразования в код напряжения источника регулируемого напряжения.

При включении устройства по команде, выбираемой из блока 9 памяти, . производится обращение через дешифратор 10 к мультиплексору 4, который подключает к входу АЦП выход первого источника 12.1 регулируемого напряже-, ния. Величина выходного напряжения этого источника устанавливается такой, чтобы после преобразования на выходе

Ф о р м у л а и з о б р е т е н.и я

Цифровой термометр, содержащий и термопреобразователей сопротивления, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, выход которого через шину данных подключен к входу блока вычисления и управления, включающего в себя соединенные с шиной данных цифрового преобразователя.

Составитель В. Куликов

Техред И.Попович Корректор М. Шароши

Редактор Н. Тупица

Заказ 3386/40

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 !239

АЦП появился код, эквивалентный величине &В для данного термопреобразователя. Этот код записывается в одну из ячеек блока 9 памяти. Далее по соответствующей"команде к входу мультиплексора подключается выход делителя 3,1 напряжения первого измерительного канала и на вход АЦП поступает сйгнал, пропорциональный измеряемой температуре. При этом на to

его выходе формируется код Н, который поступает в микропроцессор. Микропроцессор осуществляет вычисление температуры по формуле (4). Результат вычисления выводится на индикатор бло-1g блока индикации.

Так как величина&В занесена s блок памяти, то при последующих измерениях температуры данным каналом операция формирования кода пропор- ; 20 ционального &В может отсутсвовать.

Аналогичным образом осуществляется определение температуры других термопреобразователей.

Для каждого конкретного термопреобраэователя значение напряжения 0 соответствующее значению &8 а также величина К„ устанавливаются в процессе градуировки цифрового термометра. 30

Начинается процесс градуировки с того, что термопреобразователь помещают в термостат с температурой Т

= Т = 293 К (20 С) ° При этом соглас(1) к к поэтому регулировкой 35 величины К делителя напряжения добиA ваются показаний на блоке индикации, равных 20 С. Настройку температурного коэффициента В, т.е, компенсацию разброса &В, проводят при максимальной > температуре рабочего диапазона. Для этого термопреобразователь помещают в термастат с температурой Т„, и регулировкой напряжения источника регулируемого напряжения устанавливается значение температуры на блоке индикации, равное Т

При этом благодаря обратной связи через блок 11 индикации при градуиров531 4 ке термопреобрааователей осуществляется коррекция не только параметров термопреобразователя, но и погрешностей преобразователя сопротивления в напряжение и аналого-цифрового преобразователя.

Блок вычисления и управления может быть реализован на базе любого микоспроцессорного комплектав соответствии с руководством по его применению. Он должен обеспечивать вычисление температуры по указанной выше формуле, а также обеспечивать управление остальными элементами цифровог.: .ермометра в соответствии с указанной последовательностью их работы. микропроцессор, блок памяти и дешифратор, выходы которого соединены с управляющим входом блока памяти и выходами блока вычисления и управления, соединенными с управляющнми входами аналого-цифрового преобразователя, мультиплексора и блока индикации, соединенного с шиной данных, о т л ич.а ю шийся тем, что, с целью обеспечения взаимозаменяемости термопреобразователей, в него введены и источников регулируемого напряжения, и регулируемых делителей напряжения и и преобразователей сопротивления в напряжение, входы которых соединены соответственйо с термопреобразователями сопротивления, а выходы через делители напряжения подключены к входам мультиплексора, дополнительные входы которого соединены е выходами источников регулируемого напряжения, а выход подключен к входу аналого