Устройство для измерения температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K7/00 

туре 0 , в код N, который записывается в реверсивный счетчик 7. Импульсы с частотой f0 поступают с выхода генератора 10 импульсов через первый ключ 12, управляемый триггером 8, на вычитающий вход счетчика 7 и вход двоичного умножителя 2, включающего в себя преобразователь 4 кода в частоту и реверсивный счетчик 3. На

счетный вход счетчика 3 поступают через второй ключ 13 импульсы с частотой fD с выхода делителя 11 частоты. В момент обнуления счетчика 7 ключи 12, 13 закрываются, в двоично- десятичном реверсивном счетчике 9 результата формируется код, линейно связанный с измеряемой температурой. 1 ил.

Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить быстродействие и точность измерения температуры. По сигналу выходов блока 5 управления аналого-цифровой преобразователь /АЦП/ 6 преобразует напряжение И с выхода первичного измерительного преобразователя 1, пропорциональное температуре Θ, в код N, который записывается в реверсивный счетчик 7. Импульсы с частотой F₀ поступают с выхода генератора импульсов 10 через первый ключ 12, управляемый триггером 8, на вычитающий вход счетчика 7 и вход двоичного умножителя 2, включающего в себя преобразователь кода в частоту 4 и реверсивный счетчик 3. На счетный вход счетчика 3 поступают через второй ключ 13 импульсы с частотой F₀ с выхода делителя частоты 11. В момент обнуления счетчика 7 ключи 12, 13 закрываются, в двоично-десятичном реверсивном счетчике результата 9 формируется код, линейно связанный с измеряемой температурой. 1 ил.

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры с коррекцией нелинейности термопреобразователей, и может быть использовано при точных измерениях температуры.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство для измерения температуры содержит первичный измерительный преобразователь 1, преобразующий температуру в напряжение, двоичный умножитель 2, включающий в себя соединенные кодовыми шинами реверсивный счетчик 3 и преобразователь 4 кода в частоту, частотный вход и выход которого являются соответственно входом и выходом двоичного умножителя 2, блок 5 управления, аналого-цифровой преобразователь 6, реверсивный счетчик 7, триггер 8, двоично-десятичный счетчик 9 результата измерения (например, выполненный реверсивным), генератор 10 импульсов, делитель 11 частоты, первый ключ 12 и второй ключ 13.

Для большинства применяемых первичных измерительных преобразователей температуры в напряжение связь между температурой в и выходным сигналом преобразователя U может быть представлена в виде

±ъ,и ± ци1,

(D

где Ъ0, Ъ,

и b - постоянные коэффициенты . В начале цикла измерения импульс напряжения с первого выхода блока 5 управления, поступающий на шину

запуска аналого-цифрового преобразователя 6, запускает последний, на выходе которого устанавливается параллельный код N, пропорциональный выходному напряжению U первичного измерительного преобразователя 1 :

N kU,

(2)

0

5

0

5

0

5

где k - коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя .

С задержкой, равной быстродействию аналого-цифрового преобразователя 6, импульс напряжения с третьего выхода блока 5 управления, поступающий на шины записи реверсивных счетчиков 3, 7 и 9, производит в реверсивных счетчиках 3 и 9 запись чисел, соответствующих кодам их начальных уставок, шины которых соединены с информационными входами этих счетчиков, а в реверсивном счетчике 7 - запись числа, соответствующего выходному коду аналого-цифрового преобразователя 6„ Вслед за записью чисел импульс напряжения с второго выхода блока 5 управления, поступающий на вход Установка единицы триггера 8, переводит триггер 8 в единичное состояние, благодаря чему высокий уровень напряжения, устанавливаемый на его выходе и поступающий на управляющие входы ключей 12, 13, дает разрешение на прохождение через них импульсов с частотами f0 и f0, поступающими на их входы с выходов генератора 10 импульсов и делителя 11 частоты.

Импульсы с частотой f0, поступая с выхода первого ключа 12 на вычитающий вход реверсивного счетчика 7, уменьшают ранее записанное в нем

515

число N. В момент перехода этого счетчика через нуль на его нулевом выходе возникает импульс напряжения, который, поступая на вход Установка нуля триггера 8, возвращает последний в исходное нулевое состояние. При этом на выходе триггера 8 формируется импульс длительностью

п

N Т

kU

Г

Одновременно с началом формирования временного интервала импульсы с частотами f0 и f 0 с выходов ключей 12, 13 поступают соответственно на частотный вход преобразователя 4 кода в частоту и на счетный вход реверсивного счетчика 3 двоичного умножителя 2. Выходная частота двоичного умножителя, равная выходной частоте преобразователя 4 кода в частоту, определяется из выражения

f f 1

Ё° 2

N.

где N( - выходной код реверсивного счетчика 3;

k, - коэЛсЬициент преобразования

преобразователя 4 кода в

частоту;

п - число разрядов преобразователя 4 кода в частоту, равное числу разрядов реверсивного счетчика 3.

Если начальная установка реверсивного счетчика 3 равна В(, то в каждый момент времени t в интервале преобразования Тп выходной код реверсив- ного счетчика 3, поступающий на кодовые шины преобразователя 4 кодя в частоту, будет равен

N, В, ±f0

t.

(5)

В этом выражении знак + будет стоять при подключении выхода ключа 13 к суммирующему входу реверсивного счетчика 3, а знак - - при подключении к вычитающему входу реверсивного счетчика 3.

С частотного выхода двоичного умножителя 2 на счетный вход двоично- десятичного реверсивного счетчика 9 результата измерения за время преобразования Тп пройдет число импульсов N,, равное

N, S f

dt

-I (B.tfL. t)-dt,

(6)

ю

-

Если начальная уставка двоично- десятичного реверсивного счетчика 9 результата измерения равна В0, то к концу времени преобразования IB нем фиксируется число импульсов N,, равное

N3 B0

±N

7

(7)

(6) в (7) и

где kt - коэффициент деления делителя 11, получим

Подставляя выражение учитывая, что f 0 fQ/k,

B0±

В,

Т8

и

+

П 1

2 -k

U

(4)

25

(8)

При соблюдении равенств

k 2

§1

с(

b/i

ktw

(9)

что легко достигается щим выбором величин k, выполняться соотношение

соответствую- Ь, Я,, будет

N 3 «/ б ,

(Ю)

где d. - коэффициент пропорциональности.

Для удобства отсчета коэффициент d выбирается кратным десяти,а в силу того, что результат измерения температуры представляется в двоично-десятичном коде, отсчет этого результата при цифровой индикации не вызывает затруднений.

Блок 5 управления может быть выполнен в виде распределителя импульсов , формирующего на своих выходах последовательность управляющих импульсов в соответствии с алгоритмом работы устройства.

Режимы счетчиков 9 и 3 определяются, исходя из знаков полярности первой и второй производных функции преобразования (1). Реверсивный счетчик 9 результата измерения должен

устанавливаться в режим сложения, если первая производная функции преобразования положительна, и в режим вычитания, если первая производная функции преобразования отрицательна. В первом случае функция преобразования монотонно возрастает, во втором - монотонно убывает.

Реверсивный счетчик 3 устанавливается в режим сложения, если знак произведения первой и второй производных положителен, и в режим вычитания, если - отрицателен.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее первичный измерительный преобразователь, подключенный к входу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход соединен с информационным входом реверсивного счет- чика, двоичный умножитель, включающий в себя соединенные кодовыми шинами счетчик импульсов и преобразователь кода в частоту, генератор им

5

„ 5

пульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, в него введены двоично-десятичный счетчик результата измерения, делитель частоты, первый ключ, второй ключ и триггер, вход Установка единицы которого соединен с вторым выходом блока управления, выход подключен к управляющим входам ключей, а вход Установка нуля соединен с нулевым выходом реверсивного счетчика, вход записи которого подключен к третьему выходу блока управления, соединенному с входами записи счетчика двоичного умножителя и двоично-десятичного счетчика результата измерения, счетный вход которого соединен с выходом преобразователя кода в частоту двоичного умножителя, вход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика и выходом первого ключа, при этом выход генератора импульсов подключен к входу первого ключа и входу делителя частоты, выход которого через второй ключ соединен со счетным входом счетчика двоичного умножителя.