Устройство для измерения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/02 

Изобретен те относится к конта.кт- ным измерениям температуры с использованием термоэлектрических преобразователей (ТЭП) с нелинейной зависимостью термоЭДС от температуры рабочего спая,

Цель изобретения - повьпиение быстродействия устройства и точности измерения температуры, а также coKpai e ние аппаратурных затрат.

На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого устройстваj на фиг. 2 - схема блока управления устройства.

Устройство для измерения температуры содержит термоэлектрический преобразователь (ТЭП) 1, первый.аналого-цифровой преобразователь 2, сумматоры 3 - 8j постоянное запоминающее устройства (ПЗУ) 9, блок 10 цифровой индикации (БЦИ), пять умножителей 1 - 15, второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП) Ь, блок

17управления и термопреобразователь

18сопротивления для измерения температуры свободных концов 19 ТЭП,

Блок 17 управления (фиг. 2) содержит счетчик 20, схему 21 предвар{1- тельной установки (СПУ), пять двух- входовых логических элементов И 22 - 26, входы которых являются входами блока управления, семивходовый элемент ИЛИ 27 и двухвходовый логический элемент ИЛИ 28,

Устройство работает следующим образом.

При включении питания схема предварительной установки (СПУ) 2 формирует импульс5 который воздействует на вход установки нуля счетчика 20 и устанавливает его в нуль. В нулевой ячейке ПЗУ 9 в 32-м разряде записана логическая единица,, которая, воздействуя на входы запуска (управляющие входы) аналого-цифровых преобразователей 2 и 16, разрешает их работу. При этом на выходе АЦП 2 формируется код N пропорциональный измеряемой температуре t , а на выходе А1Щ 16 - код N, пропорциональный температуре свободных концов термоэлектрического преобразователя.

Коррекция погрешности линейности осуществляется путем суммирования с градуировочной характеристикой термоэлектрического преобразователя поправочной кривой действительной кс рректирующей функции,, аппроксимирующей номинальную корректи- рук щую функцию. Под номинальной корректирующей фу -:кцией понимает расчетная поправочная кривая, суммирование которой с градуировочной характеристикой ТЭП обеспечивает полную коррекцию (нулевую остаточную погрешность).

Действительная корректирующая

функция представляет собой полином третьей степени вида:

N, (N, ) +рГы, +D (i)

который для снижения аппаратурных затрат может быть представлен в виде:

N. (N,)A {()N, (2) где

,

С- - D-2- С- д, D-д,

постоянные коэффициенты, хранимые в памяти ПЗУ, Коррекция сигн;зла N. , пропорционального температуре свободных концов ТЭП, осуществляется аналогично путем, добавления сигнала N-g , определяемого похшномом второй степени вида:

N (

дек 2 2

-t-F N,+K

(3)

35

который может быть представлен в виде:

N ,(N)E(), (4)

где Е,

F- . Ё

К

к. I-

коэффициенты, хранимые в памяти ПЗУ. После формирования кодов N и N сигналы Завершение преобразования обоих АЦП поступают на элемент И 12 и сформированный импульс через элемент ИЛИ 27 блока управления поступает на счетный вход счетчика 20, увеличивая его содержимое на единицу. При этом на выходе ПЗУ 9 снимается сигнал Разрешение преобразования обоих АЦП и формируются коды констант В и F и сиг нал Разрешение суммирования для сумматоров 3 и 6, По окончании сум шрования сигналы Окончание суммирования поступают на элемент И 23, на выходе которого S формируется импульс, поступающий через схему Ш1И 27 на счетный вход счетчика 20, увеличивая его содержимое на единицу, При этом на соот0

3

ветствующих выходах ПЗУ формируются сигналы Разрешение умножения, поступающие на умножители 11 и 4, а предыдущие сигналы снимаются. После умножения по сигналам с умножителей, поступающим на элемент И 24 и далее на счетный вход счетчика 20, происходит увеличение его состояния на единицу, что вызывает появление на соответствующих выходах ПЗУ сигналов Разрешение суммирования для сумматоров 4 и 7 и кодов констант С и К, которые поступают на вторые входы сумматоров, на первые входы которых соответственно подаются сигналы (N +B)Nj л (N,j+F)N2 с выходов умножителей 1 и 14,

По окончании суммирования по сигналам с выходов сум 1 торов 4 и 7, поступающим на элемент И 25 и далее через элемент ИЛИ 27 на счетчик 20, последний переходит в следующее состояние, в результате чего на. выходе ПЗУ появляются сигналы Разрешение умножения для умножителей 12 и 15 и код константы Е и на выходе умножителей формируются коды сигналов (N,+B)N, и «ек Е (N,+F)-N2+K.

По окончании умножения на выходе ПЗУ формируется сигнал Разрешение сложения для сумматора 5 и код константы D, поступающий на второй вход сумматора 5.

По окончании суммирования по сигналу с выхода сумматора 5, поступающему через элемент ИЛИ 21 на вход счетчика 20, последний переходит в новое состояние, в результате чего на выходе ПЗУ формируется код константы А и сигнал Разрешение умно2769234

Сигнал Завершение сум ировпння через схему 21 предварительной уст новки и элемент 1-Ш Л 28 устанавлипл ет счетчик 20 в нуль и весь процес повторяется.

До окончания следующего никла преобразования .блоком 10 цифровой индикации инди1 ;т1руется результат и мерения, соответствующий состоянию выходов шестого сумматора 8, полученный в предыдущем цикле. Таким образом, в процессе измерения (до момента индикации результата) в ус ройстве осуществляется коррекция двух наиболее составляющих результирующей погрешности - погреш ности линейности гpaд poвoчнoй характеристики -ТЗП и погрешности от изменения температуры свободных кон цов ТЭП.

10

5

20

25

30

35

40

Ф О

рмула изобретени

1. Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, пер.вый аналого-цифровой преобразователь, термопреобразователь сопротивлет1я для измерения температуры свободных кон цов термоэлектрического преобразователя, блок управления, постоянное запоминающее устройство и блок цифровой индикации, отличающе еся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения температуры, в него введены шесть сумматоров, пять умножителей и второй аналого-цифровой преобразовател при этом вход первого аналого-цифро вого преобразователя соединен с выходом термоэлектрического преобра

жения

для умножителя 13. При этом на эователя, а выходы соединеньт с первой группой входов первого сумматора и первыми группами входов первог и второго умножителей, выходы которых соединены соответственно с первыми группами входов второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены соответственно к второй группе входов второго умножителя и первой группе входов третьего умножителя, выход первого сумматора соединен с второй группой входов перво го y ffloжитeля, вход второго аналого- цифрового преобразователя соединен с выходом термопреобразователя сопротивления, .а выходы подключет.1 соответственно к первым группам входов четвертого сумматора и четвертого

выходе умножителя 13 формируется код

N (N )A{(N,+B),+D}. (5)

По окончании умножения по сигналу с выхода умножителей, поступающему через элемент ИЛИ 27 на счетчик 20, последний переходит в новое состояние, что вызывает появление на выходе ПЗУ сигнала Разрешение суммирования для сумматора 8. При зтом на выходе сумматора формируется код

N(t)N, (N,) ().

линейно связанный с измеряемой температурой.

769234

Сигнал Завершение сум ировпння через схему 21 предварительной устя- новки и элемент 1-Ш Л 28 устанавлипл- ет счетчик 20 в нуль и весь процесс повторяется.

До окончания следующего никла преобразования .блоком 10 цифровой индикации инди1 ;т1руется результат измерения, соответствующий состоянию выходов шестого сумматора 8, полученный в предыдущем цикле. Таким образом, в процессе измерения (до момента индикации результата) в устройстве осуществляется коррекция двух наиболее составляющих результирующей погрешности - погрешности линейности гpaд poвoчнoй ха . рактеристики -ТЗП и погрешности от изменения температуры свободных концов ТЭП.

10

5

20

Ф О

рмула изобретения

1. Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, пер.вый аналого-цифровой преобразователь, термопреобразователь сопротивлет1я для измерения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, блок управления, постоянное запоминающее устройство и блок цифровой индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения температуры, в него введены шесть сумматоров, пять умножителей и второй аналого-цифровой преобразователь, при этом вход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом термоэлектрического преобраэователя, а выходы соединеньт с пер

45

50

55

вой группой входов первого сумматора и первыми группами входов первого и второго умножителей, выходы которых соединены соответственно с первыми группами входов второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены соответственно к второй группе входов второго умножителя и первой группе входов третьего умножителя, выход первого сумматора соединен с второй группой входов первого y ffloжитeля, вход второго аналого- цифрового преобразователя соединен с выходом термопреобразователя сопротивления, .а выходы подключет.1 соответственно к первым группам входов четвертого сумматора и четвертого

умножителя, вторая группа входов которого соединена с выходом четвертого сумматора, а выход подключен к первой группе входов пятого сумматора, выходы которого соединены с первой группой входов пятого умножителя, выход которого подключен к пер-- вой группе входов шестого сумматора, вторая группа входов которого соединена с выходом третьего умножителя, а выход подключен к блоку цифровой индикации, а вторые группы входов первого, второго, третьего, четвертого и пятого сумматоров, а также вторые группы входов третьего и пятого умножителей соединены шиной данных с первой группой выходов постоянного запоминающего устройства, вторая группа выходов которого соединена с шиной управления соответственно с входами разрешения выполнения операций всех сумматоров, умножителей, и аналого-цифровых преобг раэователей, а адресные входы соединены соответственно с выходами блока управления, входы которого соединены соответственно с выходами сигналов

fpih

ЕК

П

24

готовности результата выполнения операций всех сумматоров, умножителей и аналого-цифровых преобразова- телей,

2, Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что блок управления содержит счетчик, семивходовый логический элемент ИЛИ, схему предварительной установки, пять двух- входовых логических элементов И и двухвходовый логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом схемы предварительной установки, а выход подключен к входу предварительной установки счетчика, выходы которого соединены с выходами блока управления, а счетный вход сот

единен с выходом семивходового логического элемента ИЛИ, пять входов которого подключены соответственно к выходам логических элементов И, а шестой и седьмой входы, а также входы логических элементов И и второй вход двухвходового логического элемента ИЛИ соединены соответственно с входами блока управления.

20 СЧ

Изобретение относится к контактным измерениям температуры и позволяет повысить быстродействие устройства и точность измерения температуры, а также сократить аппаратурные затраты. Устройство содержит термоэлектрический преобразователь 1 (ТЭП), аналого-цифровые преобразователи 2 и 16, сумматоры, постоянное запоминающее устройство 9, блок 10 цифровой индикации, умножители 1 1 - 15, блок 17 управления, термопреобразователь 18 сопротивления для измерения температуры свободных концов 19 ТЭП. Введение новых элемент ов и образование новых связей между элементами устройства позволяет: в процессе измерения осуществлять коррекцию двух наиболее весомых составляющих результирующей погрешности - погрещности линейности градуировоч- ной характеристики ТЭП 1 и погрешности от изменения температуры свободных концов 19 ТЭП 1. Дано описание работы блока управления 17. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. 3 (Л IL. а

Составитель В, Куликов Редактор А. Лежнина Техред В.КадарКорректор О.Луговая

Заказ 6657/33Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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