Цифровой измеритель скорости изменения температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K7/00 

(Л

сопротивления. Реверсивный счетчик 9, управляемый сигналами с выхода первого делителя 8 частоты, определяет скорость изменения температуры, которая отображается на цифровом индикаторе 11. Если величина изменения температуры мала, элементы И 13, 15, И-НЕ 12 и НЕ 14 формируют сигналы, поступающие в счетчик 16, который с помощью дешифратора 6, коммутатора 5 изменяет коэффициенты деле-

5254764

ния делителей 10, 8, увеличивая время между двумя отсчетами температуры. Генератор 3 тактовых импульсов,

, формирователь 4 временных интервалов, формирователь 19 управляющих импульсов обеспечивают формирование необходимых управляющих сигналов, поступающих на управляющие входы ком10 мутатора 5 и устройство 18 выборки- хранения. 1 ил.

Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения скорости изменения температуры путем увеличения отношения полезный сигнал/шум. На вход коммутатора 7 с выхода преобразователя 17 напряжение-частота поступает частотный сигнал, величина которого пропорциональна температуре термопреобразователя 1 сопротивления. Реверсивный счетчик 9, управляемый сигналами с выхода первого делителя 8 частоты, определяет скорость изменения температуры, которая отображается на цифровом индикаторе 11. Если величина изменения температуры мала, элементы И 13,15, И-НЕ 12 и НЕ 14 формируют сигналы, поступающие в счетчик 16, который с помощью дешифратора 6, коммутатора 5 изменяет коэффициенты деления делителей 10,8, увеличивая время между двумя отсчетами температуры. Генератор 3 тактовых импульсов, формирователь 4 временных интервалов, формирователь 19 управляющих импульсов обеспечивают формирование необходимых управляющих сигналов, поступающих на управляющие входы коммутатора 5 и устройство 18 выборки-хранения. 1 ил.

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения скорости изменения температуры, и может быть использовано в автоматизированных системах управления нагревом, а также в системах автоматического расчета профиля температур нагреваемых тел.

Цель изобретения - повьшение точности измерения путем увеличения отношения полезный сигнал/помеха.

На чертеже приведена блок-схема цифрового измерителя скорости изменения температуры.

Цифровой измеритель скорости изменения температуры содержит термопреобразователь 1, усилитель 2, генератор 3 тактовых импульсов, формирователь 4 временных интервалов, первый коммутатор 5, дешифратор 6, второй коммутатор 7, первый делитель 8 частоты, реверсивный счетчик 9, второй делитель 10 частоты, цифровой индикатор 11, логический элемент И-НЕ 12, первый логический элемент И 13, логический элемент НЕ 14, второй логический элемент И 15, счетчик 16, преобразователь 17 напряжение - частота, устройство 18 выборки-хранения и формирователь 19 управляющих импульсов.

Измеритель работает следующим образом.

Сигнал с термопреобразователя 1 усиливается усилителем 2 и подается на устройство выборки-хранения 18. Последнее в режиме выборки запоминает мгновенное значение сигнала, а затем по команде с выхода формирователя 19 управляю1цих импульсов перехо дит в режим хранения. Оно служит для устранения динамической погрешности измерения температуры, кото

35

рая может возникнуть из-за несоответствия между регистрируемыми моментами времени и измеренными мгно- 2Q венными значениями температуры, так как каждое мгновенное значение температуры преобразуется в цифровой код не мгновенно, а за определенный промежуток времени, в течение кото- 25 рого температура изменит свое значение. С устройства 18 выборки-хранения фиксированное (запомненное) мгновенное значение сигнала поступает на преобразователь 17 напряжение - ,Q частота, который генерирует импульсы с частотой f,пропорциональной измеряемой температуре. Импульсы с выхода преобразователя 1 7 напряжение - частота поступают на коммутатор 7, управляемый дешифратором 6. С выхода KObiMyTaTOpa 7 сигнал преобразователя 17 напряжение - частота поступает на соответствующий вход делителя 10, который осуществляет деление 0 частоты следования импульсов в соответствующее число раз (1,2,3,...,п), зависящее от требуемой точности измерения.

С выхода делителя 10 импульсы поде ступают на счетный вход реверсивного счетчика 9, который подсчитьшает юс число при наличии управляющих сигналов на входах 20 и 21, частота следования которых также зависит от вели- чины изменения температуры. Управляющие импульсы формируются формирователем 4 временных интервалов из тактовых импульсов, поступаюш {х с генератора 3 тактовых импульсов. С первого и второго выходов формирователя 4 временных интервалов на вход коммутатора 5 подаются импульсы длительностью sic для управления реверсивным счетчиком 9. Период следо50

55

вания 2Т

этих импульсов т и Т, г. JLJ равен

, соотиетственно. С третьего выхода формирователя 4 на коммутато 5 нодаются импульсы длительностью 1/f для осуществления сброса реверсивного счетчика 9, их период следования равен Т. Эти импульсы также поступают на вход формирователя 19 управляющих импульсов, формирующего сигнал для управления работой УВХ 18. Причем импульсы с первого и второго выходов формирователя 4 появляются синхронно и отстают по времени на l/f- от импульсов на третьем выходе. С выхода коммутатор 5, управляемого дешифратором 6, импульсы поступают на соответствующие входы второго делителя 8 частоты, в котором в зависимости от изменения величины температуры каждая из последовательностей импульсов, постпающая с формирователя 4, делится в соответствующее число раз (1, 2, 3,...,п).

При появлении импульсов одновременно на управляющих входах 20 и 2 реверсивного счетчика 9 счетчик производит суммирование в течение I с импульсов, поступающих на его счетный вход с делителя 10. Далее через интервал Т на управляющем входе

20реверсивного счетчика 9 появляется импульс, а на управляющем входе

21- нулевой сигнал, и реверсивный счетчик 9 производит вычитание импульсов, поступающих в течение 1 с на счетный вход. В том случае, если величина изменения температуры за интервал Т, выше порога чувствительности данного устройства, то в реверсивном счетчике 9 фиксируется чис ло, пропорциональное скорости изменения температуры, а цифровой индикатор I высвечивает это число и знак производной на своем табло. Сброс информации в реверсивном счетчике 9 осуществляется сигналом, поступающим на управляющий вход 22, Если величина изменения температуры за интервал Т ниже порога чувствительности устройства, то схема устройства автоматически выбирает нужный интервал Т , за который величина изменения температуры станет ДОС тупной для измерения. Это происходит следующие образом. Выход каждого разряда реверсив 1ого счетчика 9 сое- ,аинен с входом злемента И-НЕ 12 и,5

10

20

525476

если и реверсивном счетчике 9 записано нулевое число, то срабатывает эле . мент И-НЕ 12, и на его выходе появляется сигнал в виде 1, который поступает на вход элемента И 13, Затем при появлении на втором входе элемента И 13 импульса с третьего выхода формирователя 4 на выходе элемента 13 появляется импульс, длительность которого равна длительности и -{пульса, поступившего на второй вход этого элемента. Этот импульс поступит на счетный вход счетчика 16, который управляет работой дешифратора 6, а дешифратор обеспечивает одновременное подключение выхода преобразователя 17 и формирователя 4 через коммутаторы 7 и 5 ко входам делителей 10 и 8, обеспечиваюпщх деление частоты поступающих импульсов в 2 раза. Если интервал Т опять окажется недостаточным для измерения велич1Шы изменения температуры, то частота импульсов, поступающих с преобразователя 17 и формирователя 4 Судет уменьшаться в 3, 4 , ,,., .п раз, пока реверсивный счетчик 9 зафиксирует результат измерения, отличиый от нуля. Тогда на выходе элемента И-НЕ 2 появится кулевой уровень, который поступит на вход элемента НЕ 14, ас выхода этой схемы едииичиый сигнал попадает на один из входов элемента И 15. При появлении очередного импульса с третьего выхода -формирователя 4 элемент И I5 выдает импульс сброса на счетчик 16, и устройство готово для следующего измерения, Если же величина изменения температуры окажется менее порога чувствительности и при интервале Т, то на цифровом индикаторе появится О, а сигнал с последнего заполненного разряда счетчика 6 сбросит его и подготовит к следующему измерению.

25

30

35

40

45

Формула изобретения

Цифровой измеритель скорости изменения температуры, содержащий терме- преобразователь, подключенный к входу усилителя, формирователь временных интервалов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а первьш, второй и третий выходы подключены к соответствующим входам первого коммутатора, дешифратор, выходы которого сое/т.инены с входами

первого и второго коммутаторов, первый делитель частоты, входы которого соединены с выходами первого коммутатора, реверсивный счетчик, выходы ко- торого подключены к индикатору, первый, второй и третий управляющие входы подключены к соответствующим выходам первого делителя частоты, а счетный вход подключен к выходу второ го делителя частоты, вхйды которого соединены с выходами второго коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены устройство выборки-хранения, преобразователь напряжение - частота, формирователь управляющих импульсов, счетчик, первый и второй логические эле

менты И, логический элемент НЕ и логический элемент И-НЕ, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, а выход подключен к

Q

5

0

первому входу первого логического элемента И и череэ логический элемент НЕ соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым входом первого логического элемента И и третьим выходом формирователя временных интервалов , а вькод подключен к управляющему входу счетчика, соединенному с выходом его старшего разряда, счетный вход счетчика соединен с выходом первого логического элемента И, а выходы подключены к входам дешифратора, при этом вход устройства выборки-хранения соединен с выходом усилителя, управляющий вход подключен через формирователь управляющих импульсов к первому выходу формирователя временных интервалов, а выход через преобразователь напряжение частота подключен к входу второго коммутатора.