Устройство для измерения температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K7/02 

(Л

с

оо ю

00

Изобретение относится к области температурных измерений с использованием термоэлектрических преобразователей с нелинейной зависимостью термо-ЭДС от температуры рабочего спая.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем снижения погрешности измерения, связанной с нелинейностью градуировочной характеристики термопреобразователя и влиянием температуры его свободных концов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - алгоритм работы устройства.

Устройство содержит термоэлектричеЗатем определяют значение термо-ЭДС Е (t) с учетом погрешности от изменения температуры свободных концов термоэлект- рического преобразователя по формуле

)E(T)+Ei(t

5 где Т - температура рабочего конца термоэлектрического преобразователя;Е(Г) - значение термо-ЭДС на выходе

термопреобразователя.

Q После этого определяют значение поправки для коррекции погрешности от нелинейности градуировочной характеристики преобразования термоэлектрического преобразователя по формуле E,(E)A,{{(E(T)+B,).)+C,.E(T)+D,},

ский преобразователь 1, соединенный с вхо- 15 где Ла, 2, Сг и D2 - постоянные размерные дом первого аналого-цифрового преобразо-,коэффициенты, опредевателя 2, терморезистор 3 для измерения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя 1, соединенный с входом преобразователя 4 сопротивления в код (ПСК), блок 5 управления, постоянное запоминаюшее устройство (ПЗУ) 6, блок 7 цифровой индикации, пять сумматоров 8- 12, четыре перемножителя 13-16, первый 17 и второй 18 регистры и управляемый коммутатор 19.

Блок 5 управления устройства содержит (фиг. 2) счетчик 20, схему 21 предварительной установки, десятивходовый 22 и двух- входовой 23 логические элементы ИЛИ, причем входы десятивходового логического

ляемые градуировочной характеристикой термоэлектрического преобразователя в области изменения температуры его рабочего спая.

Затем определяют значение термо-ЭДС ЕЙ с учетом погрешности от изменения температуры свободных концов термоэлектриче- 25 ского преобразователя по формуле

(7)(),

которое пропорционально измеряемой температуре Т.

После установки счетчика 20 в нуль на управляющей шине ПЗУ 6 формируются

элемента ИЛИ 22 являются входами блока 5 30 сигнал разрешения работы ПСК 4 и сигнал,

управления, а выходы десятивходового логического элемента ИЛИ 22 соединены со счетным входом счетчика 20, выходы кото1 рого являются выходами блока 5 управления выход схемы 21 предварительной установки

; соединен с первым входом двухвходового 35 рического преобразователя 1. Сигнал «За- логического элемента ИЛИ 23, второй вход вершение преобразования ПСК 4 поступает

ставящий управляемый коммутатор 9 в положение, при котором он пропускает сигналы с выхода ПСК 4. Па информационных выходах ПСК 4 формируется цифровой код /V температуры свободных концов термоэлекткоторого является одним из входов блока 5 управления, а выход подключен к установочному входу счетчика 20.

Устройство работает следующим образом. Q При включении питания устройства схема 21 блока 5 управления формирует импульс, который, воздействуя через элемент ИЛИ 23 на вход установки счетчика 20, устанавливает его в нуль, подготавливая устройство к началу измерения.

При нахождении температуры сначала определяют значение поправки для коррекции погрешности от измерения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя по формуле

,((+S,X+C,l;+D,), гдеi - температура свободных концов термопреобразователя; А, В, С и DI-постоянные размерные коэффициенты, определяемые

на первый вход элемента ИЛИ 22 и с его выхода на счетный вход счетчика 20, увеличивая его содержимое на единицу. При этом на управляющей шине ПЗУ 6 снимается сигнал «Разрешение преобразования ПСК 4 и формируется сигнал «Разрешение суммирования для первого сумматора 8. Па шине данных ПЗУ 6 формируется код коэффициента В. На информационных выходах 45 сумматора 8 формируется цифровой код (). Сигналом «Суммирование завершено сумматора 8 через эле.мент ИЛИ 22 счетчик 20 увеличивает свое соде)жимое на единицу, с шины управления ПЗУ 6 снимается сигнал «Разрещение суммирования сумматора 9, и формируется сигнал «Разрешение умножения для первого перемножителя 13. На его информационных выходах формируется код (N- -Bt}N. Сигналом «Умножение завершено через элемент ИЛИ 22

50

Затем определяют значение термо-ЭДС Е (t) с учетом погрешности от изменения температуры свободных концов термоэлект- рического преобразователя по формуле

)E(T)+Ei(t

где Т - температура рабочего конца термоэлектрического преобразователя;Е(Г) - значение термо-ЭДС на выходе

термопреобразователя.

После этого определяют значение поправки для коррекции погрешности от нелинейности градуировочной характеристики преобразования термоэлектрического преобразователя по формуле E,(E)A,{{(E(T)+B,).)+C,.E(T)+D,},

где Ла, 2, Сг и D2 - постоянные размерные ,коэффициенты, определяемые градуировочной характеристикой термоэлектрического преобразователя в области изменения температуры его рабочего спая.

Затем определяют значение термо-ЭДС ЕЙ с учетом погрешности от изменения температуры свободных концов термоэлектриче- 5 ского преобразователя по формуле

(7)(),

которое пропорционально измеряемой температуре Т.

После установки счетчика 20 в нуль на управляющей шине ПЗУ 6 формируются

0 сигнал разрешения работы ПСК 4 и сигнал,

рического преобразователя 1. Сигнал «За- вершение преобразования ПСК 4 поступает

ставящий управляемый коммутатор 9 в положение, при котором он пропускает сигналы с выхода ПСК 4. Па информационных выходах ПСК 4 формируется цифровой код /V температуры свободных концов термоэлектQ

на первый вход элемента ИЛИ 22 и с его выхода на счетный вход счетчика 20, увеличивая его содержимое на единицу. При этом на управляющей шине ПЗУ 6 снимается сигнал «Разрешение преобразования ПСК 4 и формируется сигнал «Разрешение суммирования для первого сумматора 8. Па шине данных ПЗУ 6 формируется код коэффициента В. На информационных выходах 5 сумматора 8 формируется цифровой код (). Сигналом «Суммирование завершено сумматора 8 через эле.мент ИЛИ 22 счетчик 20 увеличивает свое соде)жимое на единицу, с шины управления ПЗУ 6 снимается сигнал «Разрещение суммирования сумматора 9, и формируется сигнал «Разрешение умножения для первого перемножителя 13. На его информационных выходах формируется код (N- -Bt}N. Сигналом «Умножение завершено через элемент ИЛИ 22

0

Изобретение относится к области температурных измерений с использованием термоэлектрически.х преобразователей с нелинейной зависимостью термо-ЭДС от тем- нературы рабочего сная. Цель изобретения - повышение точности измерения, Устр- во содержит термоэлектрический преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, терморезистор 3, преобразователь 4 сопротивления в код, блок 5 управления, постоянное запомпнаюпгее устр-во 6, блок 7 цифровой индикации, сумматоры 8-12, не- ремножители 13-16, регистры 17 и 18 и управляющий коммутатор 19. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устр-ва позволяет снизить погрешности измерения, связанные с нелинейностью градуировочной характеристики термоэлектрического преобразователя 1 и влиянием температуры его свободных концов. Дана схема и описание работы блока 5 управления. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. с €

градуировочной характерис- содержимое счетчика увеличивается на едитикои термоэлектрического преобразователя в области изменения температуры его свободных концов.

ницу, с шины управления ПЗУ 6 снимается сигнал «Разрешение умножения перемножителя 13 и формируется сигнал «Разрешение суммирования сумматора 10. На шиницу, с шины управления ПЗУ 6 снимается сигнал «Разрешение умножения перемножителя 13 и формируется сигнал «Разрешение суммирования сумматора 10. На шине данных ПЗУ 6 формируется код коэффициента Ci, а на выходах сумматора 10 - код (/V+fii)yV4-Ci. Аналогичным образом, происходит управление работой всех остальных элементов устройства (фиг. 3). При этом на выходе перемножителя 14 формируется код ()N-{-C N, на выходах сумматора 11 - код ((Л/+В,),/У+О,}, на выходах перемножителя 15 - код {(N+Bi). Этот код заносится в регистр 18 и с регистра поступает на входы сумматора 11. После этого формируется сигнал разрешения преобразования для аналого-цифрового преобразователя 2, на выходах которого формируется код Л ь пропорциональный значению термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя 1. Он суммируется в сумматоре 11 с кодом регистра 18, в результате чего на его выходе формируется код ( +Bi ) + . После завершения суммирования на

10

15

группа входов которого соединена с первой группой входов первого и второго перемножителей, выходы которых соединены соответственно с первыми группами входов второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены соответственно к второй группе входов второго перемножителя п первой группе входов третьего перемножителя, четвертый сумматор, пятый сумматор, выходы которого подключены к первой группе входов четвертого перемножителя, блок цифровой индикации, блок управления, входы которого шиной входных сигналов соединены с выходами готовности результата аналого-цифрового преобразователя, преобразователя сопротивления в код, всех сумматоров и перемножителей, а выход соединен адресной шиной с адресными входами постоянного запоминающего устройства, первая группа выходов которого соединена шиной управления с входами управления аналого-цифрошине управления ПЗУ 6 формируется сигнал, 20 вого преобразователя, преобразователя сопо которому коммутатор 19 переключается в положение, при котором на его вход поступает сигнал с выхода сумматора 11, а также сигнал «Разрешение суммирования для сумматора 9. На шине данных ПЗУ 6 формируется код коэффициента В, на выходах сумматора 9 формируется результат операции (, на выходах перемножителя 13 - результат операции (, на выходах сумматора 10 - результат операции ()A 2+C2, на выходах перемножителя 14 - результат оп-ерации |(Л 2+б2)Л 2+ + . На выходах сумматора 11 формируется результат операции () + , а на выходах перемножителя 15 - результат операции {() -{-C lN +DzlAz, который записывается в регистр 18. После записи в регистр фор.ми- руется сигнал «Разрешение суммирования для сумматора 12, в результате чего на его выходе формируется результат операции

{(Л/2 + В2)Л 2+С2 Л/2 + 02И2 + . КоД Л/з

25

противления в код и входами управления всех сумматоров и перемножителей, а вторая группа выходов через шину данных соединена с вторыми группами входов первого, второго, третьего сумматоров и третьего и четвертого перемножителей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два регистра и управляемый коммутатор, первая группа входов которого соединена с выходами преобразователя со- ,Q противления в код, сигнальный выход подключен к первой группе входов первого сумматора, а вторая группа входов соединена с информационным входом первого регистра, выходы которого подключены к первой группе входов пятого сумматора, и выходами четвертого сумматора, первая группа входов которого соединена с выходами аналого- цифрового преобразователя, а вторая группа входов соединена с второй группой входов пятого сумматора и подключена к выходу второго регистра, информационный вход

35

умножается в неремножителе на коэффи- 40 которого соединен с выходами третьего перециент К, поступающий из ПЗУ 6 и устанавливающий связь между значением температуры и кодом Мз. На выходах перемножителя формируется результат операции , который заносится в регистр 17 и далее поступает на блок 7 цифровой индикации.

Сигналом «Умножение завершено перемножителя 16 через элемент ИЛИ 22 содержимое счетчика 20 устанавливается в нуль, и весь процесс повторяется сначала.

Формула изобретения

цифрового преобразователя, терморезистор55 входных сигналов, а выход подключен к счетдля измерения температуры свободных кон-ному входу счетчика, выходы которого, ЯЕ

цов термоэлектрического преобразователя,ляющиеся выходами блока управления, сосоединенный с входом преобразователя со-единены с адресной шиной постоянного запротивления в код, первый сумматор, перваяпоминающего устройства, выход схемы пред0

5

группа входов которого соединена с первой группой входов первого и второго перемножителей, выходы которых соединены соответственно с первыми группами входов второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены соответственно к второй группе входов второго перемножителя п первой группе входов третьего перемножителя, четвертый сумматор, пятый сумматор, выходы которого подключены к первой группе входов четвертого перемножителя, блок цифровой индикации, блок управления, входы которого шиной входных сигналов соединены с выходами готовности результата аналого-циф рового преобразователя, преобразователя сопротивления в код, всех сумматоров и перемножителей, а выход соединен адресной шиной с адресными входами постоянного запоминающего устройства, первая группа выходов которого соединена шиной управления с входами управления аналого-цифро0 вого преобразователя, преобразователя со5

противления в код и входами управления всех сумматоров и перемножителей, а вторая группа выходов через шину данных соединена с вторыми группами входов первого, второго, третьего сумматоров и третьего и четвертого перемножителей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два регистра и управляемый коммутатор, первая группа входов которого соединена с выходами преобразователя со- Q противления в код, сигнальный выход подключен к первой группе входов первого сумматора, а вторая группа входов соединена с информационным входом первого регистра, выходы которого подключены к первой группе входов пятого сумматора, и выходами четвертого сумматора, первая группа входов которого соединена с выходами аналого- цифрового преобразователя, а вторая группа входов соединена с второй группой входов пятого сумматора и подключена к выходу второго регистра, информационный вход

5

множителя, при этом вход блока цифровой индикации соединен с выходами четвертого перемножителя, а соответствующие выхОлТы первой группы выходов постоянного запоминающего устройства через щину управления 5 соединены с управляющими входами управляемого коммутатора и входами записи первого и второго регистров.

нарителыюи установки подключен к первому в|ходу двухвходового логического элемента 1-|1ЛИ, второй вход которого, являющийся

БУ

ТТ

22

10

11

одним из входов блока управления, выведен на шину входных сигналов, а выход подклю- чен к установочному входу счетчика.

20