Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/32 

Изобретение относится к термометрии. Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры с ча стотным выходом, ключ, счетчик, генератор опорной частоты и схему управления Il|. Однако данное устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за погрешности, обусловленной нелинейностью датчика. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения температуры содержащее датчик температуры с частотным выходом, ключ, выход которого подключен к счетному входу счетчика результата, подсоединенного выходами ко входам индикаторного регистра результата, генератор опорной частоты, выход которого подключен ко входу делителя опорной частоты, подсоединенного ко входам схемы И и входу схемы управления, выходы которой под ключены ко входу счетчика, управляющему входу ключа и входу Перенос индикаторного регистра результата 2| Однако известное устройство также не облажает требуемой точностью измерения из-за погрешности, обусловленной нелинейностью датчика температуры. Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет устранения погрешности, вызванной нелинейностью датчика. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены запоминающий блок, вычитатель, распределитель уровней, тактирующий блок, схемы больше-меньше, две группы схем И, схемы ИЛИ, причем выходы счетчика результата подключены ко входам всех схем больше-меньше и входу вычитателя, ко второму входу которого подключены выходы запоминающего блока, соединенного адресными входами с выходами распределителя уровней, счетный вход которого подсоединен к выходу, схемы ИЛИ и к импульсному входу вычитателя, под1слк1ченного выходами к установочным входам счетчика результата, при этом выход датчика температуры подсоединен ко входу ключа через тактирующий блок, к синхронизирующему входу :;оторого подключен выход генератора опорной частоты, а вход Сброс распределителя уровней подсоединен к выходу делителя опорной частоты, при чем второй вход схемы управления подключен к выходу второй схемы ИЛИ и вторые входы схем больше-меньше подсоединены к постоянным числовым уровням, а их выходы - к входам первой дополнительной группы схем И, к другим входам которых и ко BXQ дам первой схемь ИЛИ подключены выходы второй дополнительной группы схем И, входы которых подсоединены к выходам делителя опорной частоты, при этом выходы основной схемы И и первой дополнительной группы схем И подключены ко входам второй схемы ИЛИ.

Кроме того, число схем большеменьше и схем И в каждой из дополнительной групп равно количеству узлов аппроксимации характеристики датчика температуры.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на г. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу счетчика термометра.

Устройство содержит датчик 1 температуры с частотным выходом, тактирукиций блок 2, ключ 3, счетчик 4 результата, индикаторный регистр 5, вычитатель 6, схемы большеменьше 7, запоминающий блок 8, распределитель 9 уровней, схему ИЛИ 10, генератор 11 опорной частоты, схему 13 управления, вторую схему ИЛИ 14, первую группу схем И 15, вторую группу схем И 16, основную схему И 17, делитель 12 опорной частоты.

Устройство работает следующим образом.

Через схему 13 управления генератор 11 опорной частоты непрерывно подает импульсы на вход делителя 12 опорной частоты, импульсы переполнения которого поступают на вход устройства 13 управления. Очеред- . ным импульсом переполнения делителя 12 ,в счетчик 4 заносится в обратном

301514

коде число N F t. Затем открывается ключ 3, и импульсы от датчика I через тактирующий блок 2 и ключ 3 начинают поступать на счетчик 4 результата. Через время t после начала счета срабатывает схема 16-1. Если при этом число в счетчике 4 меньше N., то с выхода схемы 7-1 поступает I, и импульс с выхо10 Д схемы 16-1 через схему 15-1 и схему 14 поступает на вход схемы 13 управления, которая в ответ на этот импульс вырабатывает импульс-С. переноса в регистр 5 результата числа, имеющегося в этот момент в счетчике 4 результата, и закрывает ключ 3. На этом процесс измерения температуры заканчивается (линия 1 на фиг. 2). Если же через время t после начала счета число в счетчике оказывается больше N, то в момент срабатывания схемы 16-1 схема 7-1 находится в состоянии О. Лоэтому импульс с выхода схемы 16-1 через

25 схему 10 поступает на импульсный вход вычитателя 6 и на вход распределителя 9. Импульс, поступающий на импульсный вход вычитателя 6, вызьюает уменьшение числа счетчика

30 на iN, так как на информационные входы вычитателя 6 поступают с одной стороны число с выходов счетчика 4, с другой стороны, с выходов запоминающего устройства В.- число

35 а выход вычитателя 6 соединен со вторым установочным входом счетчика 4. Импульс, поступающий на вход распределителя 9, увеличивает его состояние на 1, вызывая тем

40 самым появление на выходе запоминающего блока числа дМ , которое понадобится в том случае, если в момент t число в счетчике 4 результата превьшает . В момент времени

45 t/2 анализируется состояние счетчика 4 результата. Если результат меньше N-, то на выходе схемы 7-2 будет 1, и импульс с выхода схемы 16-2 поступает через схему 15-2 на выход

50 схемы 14, чем вызывает перенос результата устройством 13 управления в индикаторный регистр 5 результата, закрывание ключа 3 и окончание цикла работы термометра. Если результат

55 больше N/, то на выходе схемы 7-2 будет О. Термометр продолжает работать так как импульс с выхода ; схемы 16-2, пройдя на выход схемы Ю, вызывает вычитание из счетчика 58 А числа добавление 1 в распределитель 9, что подготавливает запоминющий блок 8 к подаче на вычитатель 6 числа л N. Термометр продолжает работать до момента времени Ц и так далее. Таким образом, суть работы термометра заключается в следующем. Импул сы от датчика подсчитываются счетчиком 4 в течение времени Ц . К моменту окончания временного интервал анализируется состояние счетчика 4. Если оно меньше числа N, то измерение на этом заканчивается, если больше, то производится уменьшени состояния счетчика 4 на число и процесс счета продолжается до око чания интервала t. Затем вновь ана лизируется состояние счетчика 4, и если число в нем меньше И, то работа на этом заканчивается (линия 2 на фиг. 2), а если больше N то из счетчика 4 вычитается число AN, и процесс счета продолжается до момента времени t-j. В момент времени t анализ состояния счетчика 4-повторяется (линии 3 и 4 на фиг. 2). Если измеряемая температур 9 находится внутри первого участка аппроксимации характеристики датчика, т.е. , то в счетчике 4 записано число N -N0+Ft, -Рр Ц + ГРа +S (Q- в t. Учитывая, что .1 - && в Отсюда Мл8, д , что означает, чт в счетчик 4 попадает число импульсов, равное числу единиц младшего разряда, из которого состоит измеря емая температура. Для втррого участка аппроксимаци (&(ffQz можно записать ..,(Q,-e,)(t, LPo -i ®-.o)Sa®®iyV i - 2, -.т.п Nu9,,9. Для 3-го участка аппроксимации ,,,(e,--00(V (о SaCe.,-e,)(Vt)4Po 5Д- %} NuQ,-0 и так далее. 51 Таким образом, предлагаемое устройство позволяет работать с датчиками температуры с частотным выходом, имеющими нелинейную зависимость частоты от температуры, при этом наряду с повышением точности измерения (погрешность из-за нелинейности характеристики уменьшается до 0,06С) достигается расширение диапазона измеряемых температур от -60 до + 120С. Формула изобретения 1. Устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры с частотным выходом, ключ, выход которого подключен к счетному входу счетчика, подсоединенного выходами ко входам индикаторного регистра, генератор опорной частоты, выход которого подключен ко входу делителя опорной частоты, подсоединенного ко входам схемы И и входу схемы управления, выходы которой подключены ко входу счетчика, управлякицему входу ключа и входу Перенос индикаторного регистра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения погрешности от нелинейности датчика, в него введены запоминающий блок, вычитатель, распределитель уровней, тактирующий блок, схемы больше-меньше, две группы схем И, схемы ИЛИ, причем выходы счетчика подключены ко входам всех схем больше-меньше и входу вычитателя, ко второму входу которого подключены выходы запоминающего блока, соединенного адресными входами с выходами распределителя, счетный вход которого подсоединен к выходу схемы ИЛИ и к импульсному входу вычитателя, подключенного выходами к установочным входам счетчика результата, при этом выход датчика температуры подсоединей ко входу ключа через тактирующий блок, к синхронизирующему входу которого подключен выход генератора опорной частрты, а вход Сброс распределителя уровней подсоединен; к выходу делителя опорной частоты, причем второй вход схемы управления подключен К выходу второй схемы ИЛИ, и втррые входы схем большеменьше подсоединены к постоянным

числовым уровням, а их выходы - к входам первой группы схем И, к другим входам которых и ко входам первой схемы ИЛИ подключены выходы второй группы схем И, входы которых подсоединены к выходам делителя опорной частоты, при этом выходы основной и первой дополнительной группы схем И подключены ко входам второй схеьш ИЛИ.

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что число схем больше-меньше и схем И в каждой из дополнительных групп равно

количеству узлов аппроксимации характеристики датчика температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Голембо В,А. и др. О путях

построения цифровых пьезокварцевых измерителей температуры.. Контрольно-измерительная техника. 1971, № 10, с. 45, рис. 2. 2. Голембо В,А. и др. Пьезокварцевые аналого-цифровые преобразователи температуры. Изд. Вища школа Львовского государственного университета, 1977, с. 147, рис. 7.1 (прототип)