Устройство для измерения температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K7/00 

(21)4449998/24-10

(22)20.05.88

(46) 30,11.89. Бюл. № 44

(71)Институт технической теплофизики АН УССР

(72)З.Я. Монастырский, Л.В. Гурьянов и Э.А. Тарасенко

(53)536.53(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 621971, кл. G 01 К 7/02, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 678334, кл. G 01 К 7/00, 1977.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

(57)Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения при работе с различными типами преобразователей температуры в напряжение. В течение пер- . вого и третьего тактов на вход интегратора 7 подаются выходные напряжения вычитателей 3 и 4, а в течение второго и четвертого тактов интегрируется выходное напряжение источника 2 опорного напряжения. Селектор 10 в течение первого и третьего тактов закрыт для прохождения импульсов генератора 11, в течение второго такта он открыт для прохождения импульсов на вход счетчика-делителя 12, а в течение четвертого такта - на вход реверсивного счетчика 13. Код, сформированный в конце четвертого такта, является эквивален- S том измеряемой температуры и индицируется цифровым индикатором 15, 1 ил. С//

Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения при работе с различными типами преобразователей температуры в напряжение. В течение первого и третьего тактов на вход интегратора 7 подаются выходные напряжения вычитателей 3 и 4, а в течение второго и четвертого тактов интегрируется выходное напряжение источника 2 опорного напряжения. Селектор 10 в течение первого и третьего тактов закрыт для прохождения импульсов генератора 11, в течение второго такта он открыт для прохождения импульсов на вход счетчика-делителя 12, а в течение четвертого такта - на вход реверсивного счетчика 13. Код, сформированный в конце четвертого такта, является эквивалентом измеряемой температуры и индицируется цифровым индикатором 15. 1 ил.

1

15

Т Т

0 /Д

TiJ

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к измерениям температуры при помощи термоэлектрических термометров и термо- преобразователей сопротивления в условиях воздействия помех.

Цель изобретения - повышение точности измерения при работе с различными типами преобразователей темпера- туры в напряжение.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразовател

1температуры в напряжение, источник

2опорного напряжения, первый вычита- тель 3, второй вычитатель 4, переключатель 5, переключатель 6 тактов, интегратор 7, компаратор 8, блок 9 управления, селектор 10, генератор 11 импульсов, счетчик-делитель 12, реверсивный счетчик 13 импульсов, счетчик 14 результата и цифровой индикатор 15.

Устройство работает следующим об- разом.

Блок 9 управления на основе выходных импульсов компаратора 8 вырабатывает сигналы управления переключателями 5 и 6 и селектором 10. При этом полный цикл работы состоит из четырех последовательных тактов. В течение первого и третьего тактов на вход интегратора 7 подаются выходные напряжения вычитателей 3 и 4, а в течение второго и четвертого тактов интегрируется выходное напряжение источника 2. Селектор 10 в течение первого и третьего тактов закрыт для прохождения импульсов генератора 11, в тече- ние второго такта он открыт для прохождения этих импульсов на вход счетчика-делителя 12, а в течение четвертого такта - на вход реверсивного счетчика 13. Код, сформирован- ный в конце четверто1-о такта в счетчике 14, является эквивалентом измеряемой температуры и индицируется цифровым индикатором 15.

Длительности первого Т (переклю- чатели 5 и 6 находятся в положении 1) и третьего Т тактов (переключатель 5 - в положении II, переключатель 6 - в положении I) устанавли- -ваются равными периоду Т„ (,Т) помехи нормального вида. Благодаря этому обеспечивается высокая помехоустойчивость устройства. Выходные напряжения i;, и U, интегратора 7

конце этих тактов интегрирования ожно представить выражениями:

u,b e,.Ii-(Ue-u,, ) ; (1)

«(UQ-UC) Т- 2)

UJ-UB,

де и

8и

В2

Un

Uc2

В

выходные напряжения вычитателей 3, 4 соответственно;выходное напряжение преобразователя 1; выходные напряжения источника 2 соответственно по первому и второму и третьему выходам;

постоянная времени интегрирования. течение второго и четвертого

е

тактов интегрирования длительностью Т ,2 и Т (переключатель 6 находится в положении 11) происходит разряд интегратора от источника 2 опорных напряжений. Длительности этих такто равны:

Т Ug-Uc г Х

„, Ug-Ucs

tn )

(3)

Uo

ч

(4)

Q 0 5

Q

5

где UQ - выходное напряжение источника 2 по второму выходу.

В течение времени Tg второго такта интегрирования на счетный вход счетчика-делителя 12 поступают импульсы генератора 11 с частотой f. В конце этого такта в нем при нулевой начальной установке будет записано число Tg.

Выходы m старших двоичных разрядов счетчика 12 соединены с входами установки начального значения счетчика 13, поэтому при подаче импульса на вход записи счетчика 13 в нем будет записьшаться код:

м N4 NZO

Т«.

(5)

foj

2 n-W )

где п - общее число двоичных разрядов

счетчика 12,

Импульсы генератора 11 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 13 в течение времени Ту четвертого такта интегрирования. При этом счетчик 13 установлен в направлении обратного счета (режим вычитания), Так как в этом счетчике предварительно записано число N, то импульс на выходе переноса этого счетчика появится после поступления на его счетный вход М,2овходных импульсов. Импульсы

1

переноса с выхода счетчика 13, поступая на вход записи этого счетчика, записывают начальную уставку и подсчитываются счетчиком 14 результата .

Следовательно, показание счетчика 14 увеличивается на единицу каждый раз после поступления Nj,,, импульсов на вход счетчика 13.

Код N, полученный в конце четвертого такта в счетчике 14, определяют из выражения

,0 +

(6)

I;

где NJO - начальная уставка счетчика 14.

После подстановки в выражение (6) выражений (3) и (4) получим

2Z .N,0,(7)

Ug и (,2

Выходные статические характеристики известных в настоящее время контактных термопреобразователей с определенной степенью точности можно представить дробно-линейной функцией вида

Ur

А,б+А2

(8)

Q

9 А,е+А4

где Un - информативный параметр выходного сигнала датчика (в случае преобразователя температуры в напряжение - выходное напряжение); измеряемая температура;

А Д Z-

Ат|, А4 - постоянные коэффициенты.

В зависимости от значений постоянных коэффициентов в выражении (8) можно аппроксимировать кривые с различными знаками первой и второй производных (как нарастающие, так и ниспадающие, вьшуклые и вогнутые).

Если параметры С1 ъо браны из соотношений:

и,

с

N.0

2

где оС - заданный коэффициент пропорциональности, то .(11)

При этом результат измерения не зависит от длительностей первого и третьего тактов интегрирования, частоты следования импульсов генератора

1 1 и напряжения Uj, источника 2 при условии их кратковременной стабильности.

Требуемая зависимость (II) выходного кода от измеряемой температуры обеспечивается соответствующим выбором значений выходных напряжений U. и и,л источника 2 и начальной уставки N

30

25

35

40

20

30

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь температуры в напряжение, подключенный к первому входу первого вычитателя, второй вход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого подключен к второму выходу переключателя тактов, интегратор, вход которого соединен с выходом переключателя тактов, а вькод через компаратор соединен с входом блока управления, первый выход которого подключен к управляющим входам переключателя тактов и селектора, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а первый выход соединен с входом реверсивного счетчика импульсов, цифровой индикатор, вход которого соединен с выходом счетчика результата, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при работе с различными преобразователями температуры в напряжение, в него введены счетчик-делитель, второй вычи- татель и переключатель, первый вход которого соединен с выходом первого вычитателя, выход соединен с первым входом переключателя тактов, управляющий вход соединен с вторым выходом

45 блока управления, а второй вход соединен с выходом второго вычитателя, входы которого соединены с выходом преобразователя температуры в напряжение и третьим выходом источни50 ка опорного напряжения, при этом счетный вход счетчика-делителя соединен с вторым выходом селектора, а выходы подключены к входам начальной установки реверсивного счетчика

55 импульсов, выход переноса которого соединен с своим входом записи и счетным входом счетчика результата.