Аналого-цифровой преобразователь температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/01 H03M1/52 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для прямого цифрового отсчета температуры, отклонения температуры или напряжения в телеметрии. Известен цифровой термометр, содержащий последовательно включенные дополнительное и термозависимое сопротивления, балансный стабилизатор тока, аналоговые ключи, усилитель постоянного тока, блок сравнения, генератор линейно-нарастающего напряжения, переключатель, генератор квантующих импульсов, временной селектор . и цифровой счетчик 1. Это устройство критично к нестабильности частоты квантующих импульсов, к дрейфу балансировки стабилизатора тока, подвержено влиянию нестабильности постоянной времени генератора линейно-нарастающего напряжения на коэффициент преобразования-устройства. Кроме того, устройство не обеспечивает прямого отсчета температуры (при 0°С в счетчике зафиксировано ненулевое значение кода), не выдает знак отклонения. Целью изобретения является повышение точности преобразования и обеспечения возможности изменения коэффициента преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь температуры, содержащий реверсивный счетчик, нуль-орган генератор импульсов, источник тока, выходы которого соединены с последовательно включенными эталонным и термозависимым резисторами и с первым и вторым входами аналогового коммутатора, введены регистр кода, анализатор нулевого состояния, цифровой компаратор, распределитель, элемент ИЛИ, блок выделения заднего фронта, триггер знака отклонения, элемент И, интегратор, первый вход которого соединен с переключающим выходом аналогового коммутатора, второй вход подключен к объединенным выводам эталонного и термозависимого резисторов, а выход через нуль-орган соединен со входом блока выделения заднего фронта и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен-с выходом генератора импульсов, а выход соединен к тактирующему входу реверсивного счетчика, вход управления которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а нулевой вход подсоединен с шиной запуска, с первым, вторым и третьим входами распределителя и с нулевым входом триггера знака отклонения, единичный вход которого соединен с четвертым входом распределителя и с выходом анализатора нулевого состояния, входы которого соединены с первыми входами цифрового компаратора с Ъ-входами регистра кода и с выходами реверсивного счетчика, при этом вторые входы цифрового компаратора соединены с шинами кода уставки, а выход подключен к пятому входу распределителя, шестой вход которого соединен с импульсным входом регистра кода и с выходом блока выделения заднего фронта, а первый выход соединен с первым управляюшим входом аналогового коммутатора и с первым входом элемента ИЛИ, второй выход соединен со вторым управляющим входом аналогового коммутатора, третий выход соединен со вторым входом элемента ИЛИ. На чертеже представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя температуры. Схема содержит источник тока , последовательно включенные термозависимые 2 и эталонные 3 резисторы, аналоговый коммутатор 4, интегратор 5, нуль-орган 6, генератор имнульсов 7, элемент И 8, распределитель 9, реверсивный счетчик 10, цифровой компаратор 11, анализатор нулевого состояния 12, блок выделения заднего фронта 13, регистр кода 14, элемент ИЛИ 15 и триггер знака отклонения 16, первый, второй и третий выходы распределителя 9, 17, 18 и 19, шина запуска 20, шины кода уставки 21. Перед началом преобразования распределитель 9 находится .в нулевом состоянии, аналоговый коммутатор - в среднем положении на выходе нуль-органа 6 - низкий уровень, импульсы с генератора 7 не проходят через элемент И 8 на счетчик 10. При подаче импульса запуска . осуществляется установка счетчика 10 в нулевое состояние, а распределитель 9 в первое состояние, с выхода 17 распределителя 9 осуществляется переключение аналогового коммутатора 4 в верхнее положение - напряжение на выходе интегратора 5 возрастает, срабатывает нуль-орган 6, разрешая прохождение счетных импульсов на вход реверсивного счетчика 10 через элемент И 8. Реверсивный счетчик 10 включен в режим прямого счета через элемент ИЛИ 15 сигналом с выхода 17 распределителя 9. В интервале времени ta.-ti осушествляется интегрирование напряжения на термозависимом резисторе 2, величина интегрируемого напряжения. U 0-Rt° где 1 - выходной ток стабилизатора 1; значение термозависимого резистора 2 в момент интегрирования. Напряжение на выходе интегратора растет по закону 4 .. В момент равенства кода на выходах реверсивного счетчика 10 и кода уставки на выходе цифрового компаратора 11 появляется импульс, переключающий распределитель 9 в состояние, коммутатор 4 переключается в нижнее положение, в результате прекращается интегрирование напряжения - и, начинается интегрирование напряжения -UsT 3-R5T- . Одновременно с началом интегрирования напряжения Уэт. осуществляется переключение реверсивного счетчика 10 в режим обратного счета. В момент равенства кодов на входах цифрового компаратора 11 напряжение на выходе интегратора 5 имеет вели(.j.u....(-i -fe «-iSгде fVjtT, значение кода уставки на вторых входах компаратора; f ГЕН-частота генератора импульсов 7. Поэтому в режиме обратного счета напряжение и изменяется по закону l;t -т- Интeгpиpoвaниe иэт.продолжается до момента срабатывания нуль-органа 6 в момент времени ta, когда напряжение Un достигнет начального (исходного) уровня. С момента t j прекрап ается подача счетных импульсов на вход реерсивного счетчика 10, с выхода блока выделения заднего фронта 13 подается импульс переписи кода с выходов реверсивного счетчика 10 в регистр кода 14. Следует различать два случая в зависимости от соотношения величин и и иэт. В этом случае Uar срабатывание нуль-органа 6 происходит до перехода реверсивного счетчика 10 в нулевое состояние и поэтому в регистр кода перепишется код Ыиги Ыуйт-NK, величина которого пропорциональна разнице RJT-Rt°, а с выхода триггера знака 16 выдается знак «минус (). В случае UftY-i-UsT до срабатывания нульоргана 6 происходит переключение распределителя 9 в состояние 19 за счет анализатора, нулевого кода 12 (при нулевом состоянии счетчика 10) и отрезок времени ta-t счетчик накапливает код - Nmn - NH-Nyc-T , величина .которого пропорциональна разнице RtQ- с выхода триггера знака 16 выдается знак «плюс ( Нэт)С момента времени t с блока выделения заднего фронта 13 Осуществляется переключение распределителя 9 в исходное состояние, аналоговый коммутатор 4 устанавливается в среднее положение,, в результате прекращается интегрирование напряжения UJTРазрешающая способность и коэффициент преобразования устройства могут быть выбраны требуемой величины зменением кода уставки - NycT. Действительно, Кпр.. :|щ (NK-NycT R3T. NK- МУСТ R3T.(1 + CT}-R3T. оСТ где Кпр-коэффициент преобразования, () Л - температурный коэффициент с противления Rt°; Т-абсолютная температура, °С (подразумевается, что при 0°С R,, Rt. Такил образом, на точность преобразования не оказывают влияния нестабильности: частоты генератора импульсов 7, постоянной интегрирования интегратора 5, выходного тока 3. Источник тока 1, смещение нуля интегратора 5 и нуль-органа 6. Устройство обеспечивает прямой отсчет температуры в диапазоне температур (-232-4-232)°С. Устройство может использоваться для прямого отсчета других параметров, приводимых к изменению сопротивления, а также для прямого отсчета отклонения сопротивления при соответствующем выборе коэффициента преобразования с помощью кода уставки. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь температуры, содержащий реверсивный счетчик, нуль-орган, генератор импульсов, источник тока, выходы которого соединены с последовательно включенными эталонным и термозависимым резисторами и первым и вторым входами аналогового коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности преобразования и обеспечения возможности изменения коэффициента преобразования, в преобразователь введены регистр кода, анализатор нулевого состояния, цифровой компаратор, распределитель, элемент ИЛИ, блок выделения заднего фронта, триггер знака отклонения, элемент И, интегратор, первый вход которого соединен с переключающим выходом аналогового коммутатора, второй вход подключен к объединенным выводам эталонного и термозависимого резисторов, а выход через нуль-орган соединен со входом блока выделения заднего фронта и с первым входом элемента И, второй вход которого .соединен с выходом генератора импульсов, а выход подсоединен -к тактирующему входу реверсивного счетчика, вход управления которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а нулевой вход подсоединен с шиной запуска, с первым, вторым и третьим входами распределителя и с нулевым входом триггера знака отклонения, единичный вход которого соединен с четвертым входом распределителя и с выходом анализатора нулевого состояния, входы коTopofo соединены с первыми входами цифрового компаратора с D-входами регистра кода и с выходами реверсивного счетчика, при этом вторые входы цифрового компаратора соединены с шинами кода уставки, а выход подключен- к пятому входу распределителя, шестой вход которого соединен с импульсным входом регистра кода и с выходом блока выделения заднего фронта, а первый выход соединен с первым управляющим входом аналогового коммутатора и с первым входом элемента ИЛИ, второй выход соединен со вторым управляющим входом аналогового коммутатора, третий выход соединен со вторым входом элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 556351, кл. G 01 К 7/00, 02.12.75.

fllin температуры