Цифровой измеритель температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K7/16 

(5) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЖПЕРАТУРЫ

. . I- ;

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано при построении цифровых измерителей температуры с использованием резистивных

датчиков.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, подключенный по трехпроводной линии связи, два источника тока, входное устройство ёторичного прибора 1 .

Однако известное устройство имеет недостаточную точность, обусловлен-, ную влиянием дрейфов напряжений аналого-цифрового преобразования и неидентичности токов источников тока.

Известно также устройство, содержащее резистивный датчик, подключенный по трехпроводНой линии связи, два операционных усилителя и источник стабильного тока 21.

Недостаток устройства заключается в том,, что на результат из-- ерения влияют входные дрейфы усилителей и нестабильность тока источника тока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суи ности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры, содержа щее термометр сопротивления, один из выводов которого первым проводом линии связи соединен с зажимом источника тока, а вторым проводом - с об10разцовым резистором, аналоговые ключи, усилитель постоянного тока, генератор линейно-нарастающего напряжения , схему переключения генератор квантующих импульсов, временный

15 селектор, цифровой счетчик с индикацией 31 .

f

Однако известное устройство имеет недостаток, заключающийся в необ20ходимости четырехпроводной линии связи. Имеет недостаточную, точность, вследствие необходимости работы устройства в различном динамическом 39 диапазоне входных напряжений в первом и втором.такте измерения. Действительно, если интервал времени между срабатываниями схемы срав нения равен. Т I:(RO- R|) + ли, К, - I(Rt ))AUjK2. где 5 - ток истечения тока; R,Rj - сопротивление термометра и образцового резистора соответственно; RJ - сопротивление линии связи; AUt,AU2 дрейфы напряжений клю- чей;Kj ,К.2 коэффициенты преобразований при первом и втоI ром тактах измерений. Т.е., как видно из последнего выражения , неравенство коэффициентов К и Kj приводит к погрешности, равнойА :tRo(K,-K2), (KI-K) + + ли, К, - . 8 предлагаемом же устройстве погрешность измерения определяется выражениемА« 3(Ri-R.5)K,, (3) где R и R - сопротивление замкнутых ключей переключате ля в первом и втором тактах, а коэффициент К, вследствие работы аналого-цифрового преобразователя в узком диапазоне, является по стоянным для 2-х тактов. t paвнивaя выражения (3) с (1), видно, что в предлагаемом устройстве погрешность .значительно ниже и определяется разностью остаточных сопротивлений ключей переключателя. Цель изобретения - повышение точности измерения, упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство, содержащее термометр сопротивления, один из выводов которого первым проводом линии связи сое- 50 ния.

динён с зажимом источника тока, вторым проводом - с образцовым резистором, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации и блок управления, один из выходов которого связан с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, в него введены реверсивный счетчик и переключатель,

Устройство работает в два такта. В первом такте измерения блок 10 управления устанавливает переключатель 6 в положение I, а реверсивный 55 счетчик в нулевое состояние. При этом ;На вход аналого-цифрового преобразователя 8 поступает напряжение, которое преобразуется в пропорциональ 4подвижный контакт которого соединен с другим зажимом источника тока и с входом аналого-цифрового преобразователя, а два других неподвижных контакта переключателя соединены с третьим проводом линии связи и с другим выводом образцового резистора соответственно, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входами реверсивного счетчика импульсов , а дополнительные выходы блока управления соединены с управляющими входами переключателя и реверсивного счетчика импульсов. На чертеже представлена схема устройства. Цифровой измеритель температуры содержит термометр сопротивления 1, соединительные провода 2-4, образцовый резистор 5, переключатель 6,источника 7 тока, аналого-цифровой преобразователь 8, реверсивный сметчик 9 импульсов, блок 10 управления, блок 11 индикации. Термоментр сопротивления 1 посредством провода 2 соединен с одним из неподвижных контактов переключателя 6, другой неподвижный контакт которого соединен через образцовый резистор 5 с другим проводом линии связи 3, второй зажим которой соединен с общей точкой соединения второго вывода термометра сопротивления и третьим проводом линии связи k, другой конец которой соединен с источником 7 тока и одним из входов аналого-цифрового преобразователя 8. Подвижный контакт переключателя 6 соединен с другим зажимом источника 7 тока и другим входом аналого-цифрового преобразователя 8, выход которого соединен с входами реверсивного счетчика 9 импульсов, а выход последнего соединен с входом блока 11 индикации, причем управляющие входы переключателя 6, аналого-цифрового преобразователя 8 и реверсивного счетчика 9 импульсов соединены с соответствующими выходами блока 10 управленое число импульсов. При этом число записанное в реверсивном счетчике импульсов в конце первого такта, будет равно Nt (,,-f )t идр1 где I - ток источника 7 тока; К - коэффициент преобразования аналого-цифрово го преобразователя; 1 сопротивление термометра; и RA - сопротивления проводов 2 и ; приведенное к входу на дрейфа аналого-цифрового преобразователя. Во втором такте блок управления устанавливает переключатель в положение П, .а реверсивный счетчик в режим вычитания. При этом напряжение, прикладываемое к входу аналого-цифрового преобразователя, пре- . образуется в число импульсов: ,4- RAJ + RA.) Uap где RQ - сопротивление образцового резистора; RA - сопротивление провода 3. Поскольку RJ. RO (1 t c.t) , то при выполнении соотношений RO о Л Кл2 результат, записанный в ре версивном счетчике импульсов в конце второго такта измерения, будет равен N NI - N2 .. Т.е. как видно из последнего выражения , результат измерения пропорционален измер-яемой температуре и не зависит от сопротивлений проводов линии связи, дрейфов напряжений трак та аналого-цифрового преобразования. Устройство имеет высокую точность измерения, вследствие того, что результат измерения йе зависит от дрей фов напряжений аналого-цифрового пре образователя, поскольку напряжение дрейфа присутствует в двух тактах работы, и его влияние на результат измерения исключается. При этом одновременно значительно сужается динамический диапазон работы аналогоцифрового преобразователя вследствие того, что в обоих тактах измерения на его вход поступают соизмеримые напряжения. По сравнению с известным в предлагаемом устройстве ди намический диапазон уменьшен более чем в 2 раза, поскольку в известном устройстве в первом такте преобразуе ся в код напряжение, пропорциональное сумме сопротивлений (Rj t ), а во втором - (RJ RA). В предлагаемом же устройстве в первом такте на вход аналого-цифрового преобразователя поступает напряжение, пропорциональное (Rj-t 2R), а во втором (Rgt 2R;,) . Сужение динамического диапазона работы аналого-цифрового преобразователя приводит к повышению точности измерения, вследствие чего погрешности первого и второго тактов измерения одинаковы и в результате вычитания исключаются. Кроме того, введение в устройство реверсивного счетчика импульсов и переключателя позволяет уменьшить на 25% количество проводов линии связи. Формула изобретения Цифровой измеритель температуры, содержащий термометр сопротивлений, один из выводов которого первым проводом линии связи соединен с зажимом источника тока, вторым-проводом - с образцовым резистором, аналого-цифвровой преобразователь, блок индикации и блок управления, один из выходов которого связан с управляющим входом аналого-цифрового преобразовате- . ля,отличающийся тем, что с целью повышения точности измерений и упрощения устройства, в него введены реверсивный счетчик и переключатель , подвижный контакт которого соединен с другим зажимом источника тока, и с входом аналого-цифрового преобразователя, а два других неподвижных контакта переключателя соединены с третьим проводом линии связи и с другим выводом образцового резистора соответственно, причем выход аналогоцифрового преобразователя соединен с входами реверсивного счетчика импульсов, а дополнительные выходы блока управления с управляющими входами переключателя и реверсивного счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Г. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 К 7/16, 1977. 2. Заявка ФРГ № 2 4+7б29, j, G 01 К 1/02, опублик. 1976. 3. Авторское свидетельство СССР № 556351, кл. G 01 К 7/10,- 1977 (прототип).

-О . -0-D

-«

SJ