Цифровой термометр Советский патент 1986 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к многоканальным цифровым термометрам, работающим в комплекте с полупроводниковыми термопреобразователями со- противления,

Цель изобретения - обеспечение взаимозаменяемости термопреобразователей и упрощение цифрового термометра путем упрощения конструкции вьгчис- лительного блока,

На чертеже представлена схема цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит п полу- „ ..

. ., ,, где К, - коэффициент преобразования проводниковых термопреобразователей 15

1.1 и 1.2 сопротивления (показано два термопреобразователя п 2),под- ключенных к входам преобразователей 2.1 и 2.2 сопротивления и напряжение, выполненных например -на основе опера- 20 ционных усилителей, п регулируепреобразователя сопротивления в напряжение; Кд - коэффициент деления регулируемого делителя напряжения

1)ициент преобразования АЦП.

коэ

С выхода АЦП код N. поступает в микропроцессор, который осуществляет вычисление температуры по формуле

мых 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 микрощ)оцес- сор 8, блок 9 памяти и дешифратор 10 блок 11 индикации и п регулируемых источников 12.1 и 12.2 напряжения.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Зависимость сопротивления полупроводникового термопреобразователя сопротивления от температуры описывается Вьфажением

R, R ехр tB (Т -Т(/Т -т, (1)

где R - сопротивление термопреобразователя при температуре Т; д - сопротивление термопреобразователя при Тр 293 К; - температурный коэффициент. Так как параметры R и В термопреобразователей имеют разброс, то выражение (1) можно представить в виде

К,

В

( AR)exp С(В + дВ) (Т - Т)/Т ТЗ.

где Rp ,В., При включении устройства по коман- (2) де, выбираемой из блока 9 памяти,

производится обращение через дешифратор 10 к мультиплексору 4, который подключает к входу АЦП выход первого

ления термопреобразова- 5 источника 12.1 регулируемого напряже-, теля при температуре ния. Величина выходного, напряжения

этого источника устанавливается такой, чтобы после преобразования на выходе

номинальные значения соответственно сопротив293 К и температурного коэффициента;

aR, ЛВ - отклонения парамеров R, и В от их номинальных значений.

При измерении температуры i-ы термопреобразователем на вход АЦП поступает Напряжение с выхода преобразователя сопротивления в напряжение, пропорциональное Т, которое преобрв зуется в код

К д Кд,4л

(R,

йВ)(Т -Т)/Т

+ttR ) ехр TJ.

(3)

коэффициент преобразования

преобразователя сопротивления в напряжение; коэффициент деления регулируемого делителя напряжения;

1)ициент преобразования АЦП.

коэ

С выхода АЦП код N. поступает в микропроцессор, который осуществляет вычисление температуры по формуле

В + ьВ

N-,

В„+ йВ

(А)

К.

А АЦП

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, коэффифицеит (К К д Кдцр) устанавливается одинаковым для всех каналов и равным постоянному значению К„, которое совместно с константами В и Т„ заносится 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 йВ имеет значительньЛ разброс, то ее числовой экбивалент формируется в процессе измерения путем преобразования в код напряжения источника регулируемого напряжения.

АЦП появился код, эквивалентный величине дВ для данного термопреобразователя. Этот код записывается в , одйу из ячеек блока 9 памяти. Далее по соответствующей-команде к входу , 5 мультиплексора подключается выход делителя 3,1 напряжения первого измерительного канала и на вход АЦП поступает сигнал, пропорциональный измеряемой температуре. При этом на tO его выходе формируется код NJ, который поступает в микропроцессор. tlHK- ропроцессор осуществляет вычисление температуры по формуле (4). Результат вычисления выводится на индикатор блока индикации.

Так как величиналВ занесена в блок памяти, to при последующих измерениях температуры данным каналом f операция формирования кода пропор- ( ZO ционального ЛВ может отсутсвовать. /

Аналогичным образом осуществляется определение температуры других термопреобразователей.

25

Для каждого конкретного термопре- образователя значение напряжения U, соответствующее значению йВ, а также величина К„ устанавливаются в процессе градуировки цифрового термометра. 30 Начинается процесс градуировки с того, что термопреобразователь помеща- ют в термостат с температурой Т Т„ 293 К (. При этом согласно (1) R поэтому регулировкой 35 величины К д делителя напряжения добиваются показаний на блоке индикации, равных 20 с. Настройку температурного коэффициента В, т.е. компенсацию разброса дБ, проводят при ма ксимальной ад температуре рабочего диапазона. Для этого термопреобразователь помещают в термостат с температурой регулировкой напряжения источника регулируемого напряжения устанавливается зна-, чение температуры на блоке индикации, равное Т.

При этом благодаря обратной связи через блок 11 индикации при градуиров

Редактор Н. Тупица

Составитель В. Куликов Техред И.Попович

Заказ 3386/40Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

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

ке термопреобрааователей ос уществля- ется коррекция не только параметров термопреобразователя, но и погрешностей преобразователя сопротивления в напряжение и аналого-цифрового преобразователя.

Блок вычисления и управления може быть реализован на базе любого микоо процессорнйго комплекта в соответствии с руководством по его применению. Он должен обеспечивать вычисление температуры по указанной выше формуле, а также обеспечивать управление остальными элементами цифровог .ермо- метра в соответствии с указанной последовательностью их работы.

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий п 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 микропроцессор, блок памяти и дешифратор, выходы которого соединены с управляющим входом блока памяти и выходами блока вычисления и управления, соединенными с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, мультиплексора и блока индикации, соединенного с шиной данньпс, отличающийся тем, что, с целью обеспечения взаимозаменяемости термопреобразователей, в него введены п источников регулируемого напряжения, п регулируемых делителей напряжения и п преобразователей сопротивления в напряжение, входы которых соединены соответственно с термопреобразователями сопротивления, а выходы через делители напряжения подключены к входам мультиплексора, дополнительные входы которого соединены с выходами источников регулируемого напряжения, а выход подключен к входу аналого- цифрового преобразователя.

Корректор М. Шароши

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 вычис- питйтьного 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