Цифровой измеритель температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K7/02 

(5) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области теплоизмерений. Известен цифровой термометр для измерения температуры, содержащий т мопару, включенную последовательно усилителем и следящим двигателем в мостовую потенциометрическую схему, питаемую от стабилизированного источника питания, а также последовательно с термопарой включен питаемы от самос:тоятельного источника мост с термометром сопротивления в одном из плеч, помещенный вместе с термопарой в контролируемую среду jjlj. Точность этого устройства не высока, так как инерционность следяще го двигателя позволяет применять ег только при измерении медленно меняю щихся температур. С повышением дина мики изменения температуры погрешность измерения достигает 10-15%. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является цифровой термометр, содержащий датчик температуры, усилитель постоянного тока, Источник опорного напряжения, генератор линейно изменяющегося напряжения, сравнивающее устройство, генератор тактовых импульсов, цифровой счетчик, дешифратор, цифровой индикатор и дополнительное сравнивающее устройство, включенное параллельно с основным сравнивающим устройством между усилителем и генератором линейно изменяющегося напряжения, а в качестве генератора тактовых импульсов используется генератор с управляемой частотой, связанный с цифровым счетчиком через дешифратор t2, Однако погрешность измерений этим цифровым термометром, достигает 1,5-2, что не удовлетворяет современнным требованиям. Величина погрешности измерений определяется погрешностью установки частоты в генераторе -тактовых импульсов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Для достижения цели в устройство введены дополнительный усилитель постоянного тока, цифровое управляемое сопротивление и аналого цифровой преобразователь, при этом источник опорного напряжения соединен с пе реключателем, один из выходов которого подключен к одному из входов цифрового управляемого сопротивления выход которого через дополнительный усилитель постоянного тока соединен с одним из входов аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к управляемому входу цифрового управляемого сопротивления и через дешифратор к входу цифрового индикатора, а выход устройства сравнения соединен с входом генератора тактовых импульсов, выход которого через электронный ключ подсоединен к второму входу аналого-цифрового преобразователя. На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, который соединяется своим выходом с переключателем 2. Выходы переключателя 2 соединены через датчик 3 температуры и цифроуправляемое сопротивление k с входами усилителей 5 и 6 постоянного тока. Причем, усилитель 6 постоянного тока является дополнитель ным. В свою очередь, выходы усилителей 5 и 6 постоянного тока подклю чены к входам сравнивающего устройства 7- Кроме того, выход усили.теля 5 подсоединен также к входу ан лого-цифрового преобразователя (АЦП 8, на второй вход которого поступают импульсы с генератора 9 тактов импульсов (ГТИ) через электронный ключ 10. Управление электронным клю чом 10 осуществляет устройство 7 сравнения. Выход АЦП 8 соединен с у равляющим входом цифроуправляемого сопротивления(ЦУС) k и через дешифратор 11 с цифровым индикатором 12. .Цифровой термометр работает следующим образом. Перед началом измерения производится включение необходимого режима работы при помощи переключателя 2 в зависимости от используемого датч ка температуры. При работе с термометрами сопротивления или полупроводниковыми терморезисторами выход источника 1 опорного напряжения подключается при помощи переключателя 2 через датчик 3 температуры и ЦУС к входам усилителей 5 и 6 постоянного тока. Если же в качестве датчика 3 температуры используется термопара, то при помощи переключателя 2 выход источника 1 опорного напряжения подключается через ЦУС 4 к входу усилителя 6 постоянного тока (УПТ), а термопара 3 подключается к входу УПТ 5. После этого устройство тарируется таким образом, чтобы напряжение на выходах обоих усилителей 5 и 6 постоянного тока были равны. При этом на выходе устройства 7 сравнения появится сигнал, который сигнализирует о равенстве сравниваемых напряжений и закрывает электронный ключ 1 О. При измерении температуры сигнал от датчика 3 после усилителя 5 поступает в устройство 7 сравнения и на АЦП 8. Так как сигнал с выхода УПТ 5 не равен сигналу с выхода дополнительного усилителя 6, то на выходе устройства сравнения отсутствует сигнал равенства сравниваемых напряжений, который закрывает электронный ключ 10. Тактовые импульсы с ГТИ 9 поступают на АЦП 8 через открытый электронный ключ 10, АЦП 8 преобразует аналоговую величину сигнала датчика 3 температуры в цифровой код, который подается на управляющий вход ЦУС 4 и через дешифратор 11 на цифровой индикатор 12. Под действием цифрового кода сопротивление ЦУС k меняется, а следовательно, меняется коэффициент усиления УПТ 6. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока величина сигнала на выходе усилителя 6 не станет равной величине сигнала от датчика 3 температуры на выходе усилителя 5- Тогда устройство 7 сравнения выработает сигнал, который закроет электронный ключ 10, что повлечет за собой прекращение процесса преобразования в АЦП 8. Величина цифрового кода на выходе АЦП соответствует величине измеряемой температуры, индицируемой цифровым индикатором 12. Это состояние сохраняется до тех пор, пока не изменится контролируемая температура. Применение предлагаемого устройства дает возможность повысить точность измерения температуры при различных динамических изменениях контролиру