Цифровой измеритель температуры Советский патент 1978 года по МПК G01K7/02 

Изобретение касается температурных измерений, а именно цифровых иэ мерительных приборов с коррекцией нелинейности датчика температуры. Известен цифровой измеритель тем пературы, содержащий термопару, включенную в измерительную цепь, состоящую из блока сравнения, генератора линейной развертки, цифровог индикатора, сумматора, квадратичного преобразователя. В этом устройст ве выходное напряжение сумматора, на входы которого подается напряжение от термопары и квадратичного преобразователя, сравнивается с нап ряжением генератора развёрткиtlj. Недостатком устройства является невысокая точносгть измерения. Известен также цифровой измерител температуры, солержаодай датчик температуры, усилитель, источник опорного напряжения, сравнивающее устро ство, генератор тактовых импульсов, цифровой индикатор, дешифратор, дополнительное сравнивающее устройство, включенноэ между усилителем и генератором развертывающего напряже ния параллельно основному сравниваю щему устройству 23. Недостатком устройства является низкая точность измерения сложность устройства. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой измеритель температуры, работакядий по принципу двойного интегрирования, содержащий датчик температуры, усипитель, последовательно соединенные интегратор, нуль-орган, блок управления, вентиль, счетчик импульсов, генератор счетные импульсов, соединенный с вентилем , ключевые устройства, выходы которых соединены со входом интегратора, а управляющие входы - с блоком управлени5, блок эталонного напряжения, соединенный со входом одного из ключей з. В этом устройстве коррекция нелинейности датчика температуры осуществляется путем подачи на вход интегратора во втором цикле линейно изменяющегося напряжения. Однако такой цифровой измеритель температуры не обеспечивает высокой точности измерения, Целью изобретения являетс я повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в устроЯство введен делитель напряжения, подключенный к выходу усилителя, причем выходы делителя напряжения соединены соответственно со входами ключевых устройств.

На чертеже представлена структурная схем.устройства.

Цифровой измеритель температуры содержит датчик температуры - термопару 1, усилитель 2, ключевые устройства ,3-6-, интегратор 7, генератор 8 счетных импульсов, нуль-орган 9, блок 10 управления, вентиль 11, счетчик 12 импульсов, делитель 13 напряжения, блок 14 эталонного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

I Коррекция нелинейности термопары в цифровом измерителе температуры осуиествляется формированием выходного сигнала вида

.jE 4K,,

(),

где Е - сигнал термопары; К., К, Kj, К - постоянные коэффициенты. При соответствующем выборе коэффициентов К, К, Kj выходной сигнал с достаточной степенью точности линейно связан с температурой t.

Коэффициенты К, К,, Kg определяются следующим образом.

По градуировочной таблице для соответствующей термопары выбираются три точки t,,j,E,j;tj,Ej.для которых составляется система из трех уравнений вида (1). Решая полученную систему, определяют значения коэффициентов К, Kjj, KJ.

В начальный момент времени блок 10 управления открывает ключ 3, усиленное напряжение термопары Е , где К коэффициент, Е - термо-ЭДС термопары, поступает на вход интегратора 7. .

В момент сравнения выходного напряжения интегратора с напряжением Ug выходной импульс нуль-органа поступает в блок 10 управления, который, в свою очередь, открывает вентиль 11 и импульсы с генератора 8 импульсов через вентиль 11 поступают на счетчик 12. Интегрирование напряжения производится в течение фиксированного промежутка времени. Конец этого интервала фиксируется счетчиком 12, подающим импульс переполнения на блок 10 управления.

При появлении импульса переполнения блок 10 управления закрывает ключ 3 и открывает ключ 6, при этом на Bxojr интегратора 7 из блока эталонно,, напряжения подается напряжение Ug, имеющее полярность обратную полярности и После переключения ключей импульсы с генератора 8 продолжают поступать на счетчик 12.

Когда напряжение на выходе интегратора 7 уменьшится до значения UQ, блок 10 управления закрывает ключ 6, вентиль 11 и открывает ключ 4. При этом в счетчике 12 будет набрано число импульсов, равное

N,. (2)

эт где И - число разрядов в счетчике.

Поскольку блок 10 управления открыл ключ 4, на вход интегратора 7 подается напряжение U г / после сравнения напряжения с выхода интегратора 7 с напряжением Ооснова открывается вентиль 11, иг шульсы с генератора В поступают на счетчик 12 и добавляются к уже набранному числу N импульсов.

в мсмент переполнения счетчика 12 импульс переполнения поступает на блок 10 управления, который закрывае ключ 4 и открывает ключ б.

При этом на вход интегратора 7 подается напряжение (J, имеющее обратную полярность. В момент, когда напряжение на выходе интегратора 7 уменьшится до значения Uc , импульс с нуль-органа поступает на блок 10 управления, который закрывает ключ 6, вентиль 11 и открывает ключ 5.

При этом в счетчике 12 будет набрно число импульсов, равное

N - Д

(. Z

и

эт

Далее, в результате Преобразования напряжения Uji К J Е , подаваемого через ключ 5, в счетчике 12 будет

N , равное

набрано число импульсов N(,),

(4)

и

эт

что с учетом выражений (2) и (3)

дает

U.UjU,

и, и,

п

С5)

эт

эт

или

(6)

Коэффициенты делителя напряжения

к , к . Кг определяются выражениями у.

К.

к -и к.

9Т Г

к - --i- к U

СТ

5 2 1 ЭТ

Цифровой измеритель температуры отличается простотой, надежностью. Благодаря высокой степени приближения к линейной зависимости точность устройства оказывается весьма высокой. Точность измерения температуры может быть увеличена, если использовать для линеаризации уравнение высокого порядка и, соответствен5

ключевых

число

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий датчик температуры, усилитель, последовательно соединенные интегратор, нуль-орган, блок управле НИИ, вентиль, счетчик импульсов, генератор счетных импульсов, соединенный с вентилем, ключевые устройства, выходы которых соединены со входом интегратора, а управляющие входы - с блоком управления, блок эталонного напряжения, соединенный со входом

27349б

одного из ключей, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен делитель напряжения, подключенный к выходу усилителя, причем выходы делителя напряжения соединены соответственно со входами ключевых устройств. 5 Источники информации, принятьле во внимание при эксп ертизе:

1.Авторское свидетельство СССР 488092, кл. GOl К 7/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 10 523304, кл. G01 К 7/02, 1974.

3.Семенов В.Ф. Цифровой термометр с линейной шкалой. Труды МЭИ, вып. 254, М., 1975.