Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ№:РКИИЯ ТЕШЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к области тепловых измерений, а именно к устройствам для измерения температуры путем преобразования ее в импульсный параметр.

Известно устройство для измерения температуры с частотным выходом, состоящее из преобразователя сопротивления термометра в напряжение, выполне1П1ого на базе стабилизатора тока, в цепь которого включен термометр сопротивления и преобразователь напряжения в частоту 1 .

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности измерения температуры.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, включенный в одно из плеч мостовой схемы, усилитель разбаланса моста, времяимпульсный преобразователь напряжения, генератор импульсов, счетчик импульсов, счетчик индикации f2 .

Из известных устройств наиболее близким по техническоГ сущности является устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, компаратор, вход которого соединен с конденсатором, генератор импульсов, соединенный через термометр сопротивления с входом компаратора, в качестве которого используется триггер, измеритель интервалов времени 3

Недостатком устройства является низкая точность измерения температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, первый компаратор, вход которого соединен с конденсатором, генератор импульсов, соединенный через термометр сопротивления с входом первого компаратора, первьй счетчик импульсов и генератор тактовых им3пульсов, введены термостабильный резистор, второй компаратор, второй ко денсатор, соединенн1 гй с входом компа ратора, два триггера, два элемента ;ИЛИ, второй счетчик импульсов, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходами блока памяти и второго счетчика импульсов а выход через цифроаналоговый преобразователь и генератор тактовых импульсов соединен с первыми входами элементов ШШ, выходы которых соответственно соединены с входами первого и BTOpoio счетчика импульсов, а вторые входы подключены соответст венно к выходам первого и второго триггеров, первые входы которых сое динены с выходами компараторов, а вторые входы соединены с выходом генератора импульсов, соединенного через термостабильный резистор с входом второго компаратора. На чертеже представлена блок-схе ма устройства. Устройство для измерения темпера туры содержит термометр сопротивления I, конденсаторы 2 и 3, термостабилыплй резистор 4, компараторы 5 и 6, триггеры 7 и 8, логические элементы И 9 и 10, счетчики II и- 12 блок памяти 13, реверсивный счетчик 14, цифрОсЧналоговый преобразователь 15., гелерато тактовых импульсов 16 и 1енератор импульсов 17. Устройство для измерения темпера ры работает следующим образом. Генератор импульсов 17 генерирует в непрерывном режиме прямоугольные импульсы, длительность которых выбирается большей по сравнению с временем нарастания переходного про цесса в измерительной резистивноемкостной цепи, образованной сопрот лением термометра сопротивления 1 и конденсатором 2 при наименьшей из меряемой температуре. Интервал,между импульсами выбирается достаточным дпя полного зату хания переходных процессов. Каждый новый фронт импульса опро кидывает триггеры 7 и 8 таким образом, что на входы логических схем 9 и 10 поступает разрешение на пропуск тактовых импульсов с выхода генератора тактовых импульсов 16 на счётчики 11 и 12. Одновременно импульс от генерато импульсов 17 поступает через резист 4 ы I и ч на кои.чемг..i 2 , Иаипа ггся нарастание; наприжс-ний на их, причем время нлр.чст.чния напряения на конденсаторе 2 до порога рабатывания компаратора пропорциоально измеряемой температуре, а на онденсаторе 3 - относительнонеизенно. При достижении напряжениями порогов срабатывания компараторы 5 и 6 вырабатывают импульсы, приводящие к обратному опрокидыванию триггеров 7 и В. На их выходах образуются сигналы, запрещающие поступление импульсов через логические элементы И 9 и 10 на -ВХОДЫ счетчиков 11 и 12. Число импульсов, записаьпюе в счетчике 12, пропорционаггьно величине термостабильного резистора, а число имггульсов, записанное в счетчике I1, пропорционально величине сопротивления термометра сопротивления I. При настройке устройства в целом порог С1)абагывания компаратора 6 устанлп.чипается таким образом, что число импульсов, записанное в счетчике HMiiy,HiCOB 12, оказывается равным чис.лу импульсов, записанных перед нлстройко устройства в блок памичи 1 3. В с:.1учае отклонения по какой-либо причине переходного процесса в це1Ш, состоящей из резистора 4, конденсатора 3, компаратора 6, риггера 8, логического -элемента И 10, от перио1 ачсгльпо11 настройки в счетчике 12 записынается иное число импульсов, большее или мены11се по сравнеШ1Ю с хранящимся в блоке памяти 13. В резул1)Тате этого в реверсивном счетчике 14 формируется код больше HJUi меньше, преобразуемый цифроаналоговым преобразователем 15 в аналоговое напряжение, подстраивающее генератор тактовых импульсов 16 до тех пор, пока число импульсов, записанных в счетчике 12, не станет практически равным числу импульсов блока памятия 13 (с учетом пределов технической точности системы подстройки) . Таким образом, в счетчике 12 автоматически поддерживается неизменное число импульсов, которое приводится в соответствие с начальной настройкой устройства. В аналогичных условиях по отношению к возмущающим факторам ( изме5некие напряжения, температуры) находятся измерительная цепь, состоящая из термометра сопротивления 1, конденсатора 2, компаратора 5, триггера 7, логического элемента 9. Поэтому ошибка измерений за счет этих факторов- в полной мере устр аняется, а сле довательно, повышается точность изме рения. Пусть, например, изменение порога срабатывания компаратора 6 приведет к увеличению длительности импульса, вырабатываемого триггером 8 для логи ческого элемента 10. Число импульсов в счетчике 12 возрастает, что повлечет выработку кода в реверсивном счетчике 14 на уменьшение частоты, генерируемой генератором тактовых импульсов 16. Но такое же изменение порога срабатывания произойдет в компараторе 5, дллтепьность импульса на выходе триггера 7 увеличится. Если бы генератор тактовых импульсов был стабильным, то это повлекло бы ошибк измерений. Однако частота генерации снижена в соответствии с кодом реверсивного счетчика 14, поэтому ошиб ка измерений автоматически компенсируется. Наличие новых элементов в устройстве - дополнительной RC -цепи, второго компаратора, реверсивного счетчика, блока памяти выгодно отличает описываемое устройство от устройства прототипа, так как позволяет повысить точность измерения температуры. Формула изобретения Устройство для измерения температ ры, содержащее термометр сопротивле96ПИЯ, первый компаратор, нход которого соединен с конденсатором, гоиератор импульсов, соединенный через термометр сопротивления с входом первого компаратора, первый счетчик импульсов и генератор тактовых импульсов, о тличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, в него введены териостабильный резистор, второй компаратор, второй конденсатор, соединенный с входом компаратора, два триггера, два элемента ИЛИ, второй счетчик импульсов, блок памяти, цифроаналоговый преобра- зователь, реверсивньй счетчик, входы которого соединены с выходами блока памяти и-второго счетчика импульсов, а выход через цифроаналоговый преобразователь и генератор тактовых импульсов - с первыми входами элементов ИЛИ, выходы которых соответственно соединены с входами первого и второго счетчика импульсов, а вторые входы подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров, первые входы которых соединены с выходами компараторов, а вторые входы соединены с выходом генератора импульсов, соединенного через термостабильный резистор с входом второго компаратора, Источш1ки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 517810, кл. а01 К 7/18, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 662871, кл. G 01 К 7/20, 1979. 3.Патент США № 3672218, кл. 73-362 AR, опублик. 1972 (прототип ).