Цифровой измеритель температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/00 

СО

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при измерении температур быстропротекающих процессов. Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь, включенный во времязадаю щую цепь генератора измерительных импульсов, выход которого подключен к входу схемы сравнения импульсов, а к ее двум другим входам подключены выходы генератора счетных импульсов и генератора зталонных импульсов, причем выход схемы сравнения импульсов подсоединен к счетчику с цифровым индикатором, генератор запускающих импульсов и генератор импульсов уставки 1. Недостатком данного устройства яв ляется низкое быстродействие. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразбватель сопротивления, схему сравнения, входы которой соединены с выходами генераторов эталонных, измерительных и счетных импульсов, а выход подключен к счетчику импульсов с цифровым индикатором и счетному входу реверсивного счетчика, управляющие входы .которого соединены с выходами времязадающего делителя и триггера, а выход подклю чен к входу схемы выявления большего числа, первый выход которой соединен с первым входом схемы совпадения, второй и третий входы которой соединены с выходом триггера и генератора импульсов уставки, а выход подключен к исполнительному блоку, генератор запускающих импульсов, соединенный с управляющими входами генераторов измерительных и эталонных импульсов, триггера и установочным входом генератора импульсов уставки 2 , Недостатком этого устройства такж является низкоебыстродействие из-за инерционности термопреобразователя. Цель изобретения - повьщ1ение быст родействия. Поставленная цель достигается тем что в цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь сопротивления, схему сравнения, входы которой соединены с выходами генераторов эталонных измерительных и счетных импульсов, а выход подключен к счетчику импульсов с цифровьм индикатором и счетному входу реверсив7 . 2 . ного счетчика, управляющие входы которого соединены с выходами времязадающего делителя и триггера, а выход подключен к входу схемы выявлеНИН большего числа, первый выход которой соединен с первым входом схемы совпадения, «второй и третий входы которой соединены с выходом триггера и генератора импульсов уставки, выход подключен к исполнительному блоку, генератор запускающих импульсов, соединенньй с управляющими входами генераторов измерительных и эталонных импульсов, триггера и ус|тановочным входом генератора импульсов установки, введены коммутатор и Ц1 о-аналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, а выход Содключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выводами термопреобразователя сопротивления третий вход соединен с времязадающей цепью генератора измерительных кмпупъсов, а управляющий вход соединен с вторым выходом схемы выявления большего числа. На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового измерителя температуры; на фиг. 2 - зависимости выходного сигнала реверсивного счетчика от температуры. Цифровой измеритель температуры содержит термопреобразователь сопротивления 1, измерительный генератор 2, эталонный генератор 3, генератор счетных импульсов 4, генератор запускающих импульсов 5, времязадающий делитель 6, схему 7 сравнения, счетчик 8, цифровой индикатор 9, триггер 10, реверсивный счетчик 11, схему 12 выявления большего числа, элемент совпадения 13, исполнительный блок 14, генератор 15 импульсов уставки, цифро-аналоговый преобразователь 16 и коммутатор 17. На фиг. 2 кривая 18 показывает изменение сигнала на выходе реверсивного счетчика в том случае, если измеряемая температура.ниже допустимой; кривая 19 - когда температура выше допустимой; кривая 20 - при разогреве термопреобразователя. Устройство работает следующим образом. Генератор импульсов запуска 5 запускает одновременно измерительный генератор 2 с термопреобразователем 1 во времязадающей цепи и эталонный

генератор 3. Схема сравнения 7 сравнивает длительности импульсов, вьфабатываемые этими генераторами, и с помощью генератора счетных импульсов 4 вырабатывает пачку импульсов, пропорциональных разности длительностей импульсов эталонного 3 и измерительного 2 генераторов. Эта пачка поступает на вход счетчика 8 с цифровым индикатором 9 и одновременно на счетный вход реверсивного счетчика 11 и вЫчитается в нем из предыдущей пачки импульсов, записанной в предыдущий такт измерения температуры. Это осуществляется с помощью триггера 10, подключенного к управляющему входу реверсивного счетчика 11 за счет деления частоты запускающих импульсов на 2,

Таким образом, вычисляется разность ДТ/Д1 ((j) , где tg - период импульсов запуска, дискретный анадТ

, характеризующий

лог проводной

крутизну нарастания температуры. Число AT/fft сравнивается в схеме 12 выявления большего числа с предварительно записанным числом N , которое соответствует минимально возможному скачку измеряемой температуры и определяется расчетно-аналитически при известных параметрах конструкции датчика или экспериментально при задании соответствующего скачка температуры.

Если 4T//at Nj. , то термопреоб- . разователь 1 с помощью коммутатора 17 соединен с генератором измерительных импульсов 2; если , то на первый вход схемы совпадения 13 с выхода схемы 12 выявления большего числа поступает напряжение сигнала опасного нарастания температуры, а на управляющий вход коммутатора 1 7 - сигнал, обеспечивающий под. ключение термопреобразователя к выходу цифро-аналогового преобразователя 16.,

Так как на второй вход схемы совпадения поступает сигнал с выхода триггера 10, а на третий вход - сигнал с генератора импульсов уставки, то сигн.ал опасного нарастания температзфы поступает на вход исполнительного блока 14, например, сигнайизирующего об опасном нарастании температуры, при температуре термопреобразователя выше установленной, при обратном счете реверсивного счетчика 1 1 .

Одновременно разностный код с реверсивного счетчика 11 поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 16, с выхода которого на термопреобразователь 1 подается формирующий импульс тока длительностью tфп (фиг. 2). Мощность импульса тока определяется из следующего соотношения:

6IT

,t

5

где C const - теплоемкость терморезистора;N - количество импульсов

в пачке, N.dT/dt. Поданный на термопреобразователь

0 импульс тока разогревает его изнутри, выравнивая градиент температуры от центра к периферии термопреобразователя 1,ускоряя его прогрев по всей массе (фиг. 2). Времязадаюший

5 делитель 6 при этом исключает реакцию схемы измерения производной температуры на прогрев термопреобразователя 1 при формирующем импульсе за счет формирования запрещающего им0пульса по входу установки нуля реверсивного счетчика 11, длительность Которого t ст достаточна для обеспечения установившегося режима прогрева в термопреобразоватепе 1 после.

5 форсирующего импульса. Длительность определяется либо расчетно-аналитически, либо экспериментально, аналогично N miп После формирования импульса t .jcT делитель 6 формирует

0 импульс, разрешающий работу реверсивного счетчИка в течение двух тактов работы генератора запускающих импульсов.

Наличие в устройстве дополнитель5ных элементов - аналогового переключателя и цифро-аналогового преобразователя позволяет в 5-20 раз снизить инерционность термопреобразователя (в зависимости от .перепада темпера0тур и допустимого для каждого типа термопреобразователя тока разогрева и его конструкции), повысить точность отсчета абсолютных значений температуры и ее оперативную регист5рацию, что особенно важно при контроле быстропротекающих процессов.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термопреобразователь сопротивления, схему сравнения, входы которой соединены с выходами генераторов эталонных, измерительных и счетных импульсов, а выход подключен к счетчику импульсов с цифровьм индикатором и счетному входу реверсивного счетчика, управляющие входы которого соединены с выходами времязадающего делителя и триггера, а выход подключен к входу схемы в ыявления большего числа, первый выход которой соединен с первым входом схемы совпадения, второй и третий входы которой соединены с выходом триггера импульсов уставки, а выход подключен к исполнительному блоку, генератор запускающих импульсов, соединенный с управляющими входами генераторов измерительных и эталонных импульсов, триггера и установочным входом генератора импульсов уставки, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены коммутатор и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключён к выходу реверсивного счетчика, а выход подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выводами те1 1опреобразователя сопротивления, третий вход соединен с времязадающей цепью генератора измерительных импульсов, а управляющий вход соединен с вторым выходом схемы выявления большего числа.