Многоточечный цифровой термометр

 

Изобретение касается температурных измерений и может использоваться в тех отраслях, где производится измерение температуры с rioMouibro термоэлектрических преобразователей. Цель изобретения - повышение точности измерения при сохранении разрядности вычислительного блока. Устройство содержит термоэлектрические преобразователи (ТЦ) 1, термопреобразователь 2 температуры свободных концов ТП, источник 3 питания измерительной схемы ТЦ, коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, управляемый переключатель 6, вычислительный блок 7, в состав которого входят входной регистр 8, выходной регистр 9, арифметико-логическое устройство 10, блок 11 управления и блок 12 памяти, сумматор 13 и индикатор 14. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет умень1иить разрядность кодов информационных с сигналов, подаваемых на вычислительный блок 7. 1 ил. (Л IsD 05 СХ) СО 1чЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1268972 ду4 G 01 К7,/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3915062/24-10 (22) 26.06.85 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (71) Терноиольский финансово-экономический институт (72) А. A. Саченко, А. Ф. Карачка, В. В. Кочан и Б. И. Блажкевич (53) 536.532 (088.8) (56) Патент США № 4114442, кл. 73 — -341, оиублик. 1978.

Авторское свидетельство СССР № 932277, кл. G 01 К 7/02, 1978, прототип. (54) МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ЦИФРОВОЙ

ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение касается температурных измерений и может использоваться в тех отраслях, где производится измерение температуры с иомогцью термоэлектрических ! преобразователей. Цель изобретения -- иовы шение точности измерения ири сохранении разрядности вычислительного блока. Устройство содержит термоэлектрические преобразователи (ТП) 1, термопреобразователь 2 температуры свободных концов ТП, источник 3 питания измерительной схемы ТП, коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, управляемый переключатель 6, вычислительный блок 7, в состав которого входят входной регистр 8, выходной регистр

9, арифметико-логическое устройство 10, блок 11 унравления и блок 12 памяти, сумматор 13 и индикатор 14. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить разрядность кодов информационных сигна;юв, подаваемых иа вычислительный блок 7. 1 ил.

1268972

50

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где производится измерение температуры с помощью термоэлектрических преобразователей, а также для научных исследований, где требуется высокая точность измерения температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения ири сохранении разрядности вычислительного блока путем уменьшения разрядности кодов информационных сигналов, подаваемых на вычислительный блок.

На чертеже приведена блок-схема многоточечного цифрового термометра.

Термометр содержит термоэлектрические преобразователи 1, термопреобразователь 2 температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей (ТП)

1, источник 3 питания измерительной схемы термоиреобразователя 2, коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, управляемый переключатель 6, вычислительный блок 7, в состав которого входят входной регистр 8, выходной регистр 9, арифметико-логическое устройство (АЛУ) 10, блок 1! управления и блок 12 памяти, сумматор 13 и индикатор 14.

Многоточечный цифровой термометр работает следук)щим образом.

По команде блока 11 вычислительного блока 7 выходной сигнал ТП 1 через коммутатор 4 в соответствии с выбранным по команде блока управления каналом поступает на вход АЦП 5, где аналоговый электрический сигнал преобразуется в цифровую форму и Iio команде блока !1 управления постуиасг на первый и второй входы управляемого переключателя 6 и первый вход сумM Iiopa !3. К первому и второму входам управляемого переключателя 6 подключены соответственно разряды 0 -7 и 4 — 11 выходного кода АГАП 5, а на первый вход сумматора 13 поступают разряды 0--11 выходного кода AlLI1 5. Выход выходного регистра 9 вычислительного блока 7 подключен к вторым входам сумматора 3, на которые подаются коды разрядов 4 — 11. Остальные разряды этого входа сумматора

13 не используются (на них подается логический «нуль»). По команде блока 11 управления вычислительного блока 7 выходной код сумматора 13 поступает на индикатор

14, который отображает значение измеренной температуры. Порядок обработки инфорMBIIèè в вычислительном блоке 7 определяется программой, которая хранится в блоке

12 памяти. Г1рограмма предусматривает Ilpoведение следующих коррекций: автоматической установки нуля; автоматической калибровки; автоматической коррекции погрешности линейности; автоматической коррекции погрешности из-за отклонения действительной характеристики ТП от стандартной градуировоч ной характеристики, осуществляемой по известной математической модели, построенной по результатам поверки или градуировки ТП; автоматической коррекции влияния температуры свободных концов ТП.

При автоматической установке «нуля» коммутатор 4 устанавливается в положение, соответствующее короткозамкнутому входу (на блок-схеме этот вход условно не показан). При этом на выходе АЦП 5 получаем код, который поступает на первый вход управляемого переключателя 6 (разряды 0 — 7)

Вычислительный блок 7 с выхода управляемого переключателя 6 считывает этот код, заносит с учетом полярности в одну из ячеек памяти блока 12 памяти, например, № 1, и запоминает. Так как дрейф «нуля» АЦП 5 не превышает десятых долей процента от предела преобразования, переполнение 8-разрядного вычислительного блока 7 (АЛУ 10) не происходит.

При автоматической калибровке используется источник образцовых напряжений (не показан). Такая калибровка измерительного канала позволяет калибровать полностью измерительный канал, включая и коммутатор 4. При автоматической калибровке коммутатор 4 устанавливается в положение, при котором на вход АЦ!1 5 поступает образцовое напряжение, и с его выхода цифровой код ио команде блока 11 управления поступает иа первый вход управляемого переключателя 6 Напряжение источника образцовых напряжений выбрано таким образом, чтобы 8 младших разрядов кода на выхода АЦП 5 при отсутствии погрешностей были равны нулю, например код 100000000000. При наличии погрешностей код на выходе AUH 5 будет, например, 100000000011, если погрешность положительная и 011111111100, если погрешность отрицательная. Вычислительный блок 7 считывает с выхода управляемого переключателя

6 последние 8 разрядов кода. Программа вычислительного блока 7 строится таким образом, что в ячейку памяти ¹ 2 блока 12 памяти заносится код погрешности, соответствующий младшим разрядам кода иа первом входе уп р а вл яем ого переключателя

6 ири наличии «нуля» в старшем разряде этого кода (00000011). При наличии в старшем разряде кода «единицы» в ячейку памяти № 2 блока 12 памяти вычислительного блока 7 заносится дополнительный код погрешности, а в разряд знака ячейки памяти № 2 блока 2 памяти — код знака « — -».

В блоке 12 памяти вычислительного блока 7 отведено специальное поле для хранения кода калибровочных термо-ЭДС ТП.

Сравнивая калибровочные коды, записанные в специальном иоле блока 12 памяти, и код, записанныи в ячейке № 2, АЛУ 10 вычислительного блока определяет погрешность калибрования и код погрешности ио1268972 мещает в ячейку памяти № 2 блока 12 памяти.

Таким образом, на основании данных в ячейках № 1 и № 2 можно рассчитать действительную характеристику преобразования аналого-цифрового преобразователя. Поэтому результаты последующих преобразований корректируются при помощи этой действительной характеристики.

Автоматическая коррекция влияния температуры свободных концов ТП 1 осуществляется путем подключения посредством коммутатора 4 к входу АЦП 5 термопреобразователя 2 температуры свободных концов

ТП l. Выходной код термопреобразователя

2 с выхода АЦП 5 поступает на первый вход управляемого переключателя 6. С выхода управляемого переключателя 6 под управлением блока 11 управления этот код поступает в вычислительный блок 7, где производится вычисление на его основе температуры свободных концов ТП (с учетом действител ьной ха р актер истики преобр азов ания АЦП 5) и запоминание ее в ячейке памяти № 3 блока 2 памяти.

При измерении температуры в диапазоне 0 — 1000 С с разрешающей способностью 12 разрядов температура свободных концов ТП до 60 С будет представлена кодом, разрядность которого не превышает 7, т.е. 8-разрядный вычислительный блок не переполнится.

Автоматическая коррекция погрешности

30 линеиности осуществляется путем подключения с помощью коммутатора 4 к входу

АЦП 5 одного из ТП 1, преобразования его сигнала в код, считывания кода с второго входа управляемого переключателя

6 вычислительным блоком 7 (разряды 4 — 11)

35 и вычисления по этому коду корректируемого воздействия, записываемого в ячейку памяти № 4 блока 12 памяти. Вычисление осуществляется по формуле кривой, дополняющей сигнал ТП 1 до линейного значения. В связи с этим погрешность, возникаю- 40 щая из-за.ограничения разрядности вычислительного блока 7, практически соответствует 12-му разряду, так как погрешность линейности всех градуировок ТП меньше 60, т.е. разрядность вычислительного блока 7, равная 8, достаточна для вычисления корректирующей функции с погрешностью 12ого разряда выходного кода АЦП 5. Аналогичным образом путем считывания кода с второго входа управляемого переключателя 6 вычислительным блоком 7 под действием блока 11 управления осуществляется расчет коррекции погрешности из-за отклонения действительной характеристики преобразования ТП от стандартной градуировочной характеристики по наперед заданной математической модели (результат вычислений запоминается в ячейке памяти № 5 блока 12 памяти). Так как допускаемые отклонения по нормативным документам не превышают 2 — 304 от диапазона измерений, переполнен ие 8-разрядного вычислительного блока не происходит.

После вычисления частных корректирующих кодов вычислительный блок 7 определяет суммарное корректирующее воздействие

N> IIo формуле

N,— N,+-(N — N1) +N+ N + М;„ тих где NI, N>, N;1, N, N,-, -- коды частных корректирующих воздействий, записанные в соответствующи х ячейках памяти блока 12 памяти;

1 н код. поступ»ющий на второй вход управляемого переклю чателя; код м аксимс151ьнОГО показания АЦП 5 (8 стари1их разрядов), равныи 10000000

Вычисленное А,.)У 10 значение !х1 з»ИОсится в выходной регистр 9 вычислительного блока 7 под дейсTâèå)I блока 1 управления и поступает на второй вход 13 и суммируетс51 с выходным кодом ЛЦ11 5, поступакнцим 11» первый в од сумматор». 11ри этом и» выходе сумматора формируется код, пропорциональный измеряемой темпер»туpс, зн»чсч)ие кoторой отобр аж а ется 11» и нди к»торе 9.

При и».:1 иi!и и 8-1)»31) 51äIIО(О Выч ис, 1итсГ i iýного блока цифровой термометр имеет гс)чность 0,05 — --0,1 ) в 1цироком ди»п»зоне Teìиератур 0 — 1000" С. В известном устройстве такая точность может быть достигнутг» только при использов»нии 12 16-разря;1ных систем.

ЦнфрОВОй тсрМОМЕтр ЛЕГКО рс»ЛИЗХ стС51 на базе серийно вынуci»eìiix промыIIIле ностью больших интегр»льных микросхем и микросхем средней степени интегр»ции. Б качестве аналого-цифрового преобр»зов»толя применить, например, серийно выпускаемый промьш)ленностьк) АЦ11 двухтактного инте1— рирования типа Ф4833. Управляемый переключатель может быть выполнен, например, на основе ВИС параллельного интерфейса серий К580. Вычислительный блок может быть рсализовап, например, и» интегральных микросхем»х серии К580 и К!55, в качестве вычислительного блока может быть применена любая микро-ЭВМ ec!)IIII

«Электроника».

Ф oрм с).1 и исзобрс тeí 11.ч

Многоточечный цифровой термометр, содержащий термоэлектрические преобразователи, подключенные к входам коммутатора, индикатор, термопреобр»зоватсль темпсратуры свободных концов термоэлекгрических преобразователей, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход — — с

1268972

Составитель В. Куликов

Редактор В. Данко Текред И. Верес Корректор Л. Обруиар

Заказ 6025/43 Тираж 778 Г1 од и и с нос

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 входом коммутатора, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, вычислительный блок, включающий в себя входной и выходной регистры, блок памяти, блок управления и арифметико-логическое устройство, выходы которого соединены с входами блока памяти, блока управления и выходного регистра, а входы подключены к выходам входного регистра, выходам блока памяти и к первым выходам блока управления, другие выходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, коммутатора, аналого-цифрового преобразователя, входного и выходного регистров, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения точности измерения при сохранении разрядности вычислительного блока путем уменьшения разрядности кодов информационных сигналов, подаваемых в вычислительный блок, в него введены сумматор и управляемый переключатель, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом блока управления, выход подключен к входу входного регистра, а входы соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, подключенными к первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с выходами выходного регистра, а выходы подключены к индикатору.