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

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть испольэовано при построении автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Известен цифровой измеритель температуры (ЦИТ), содержащий датчик температуры, аналоготцифровой преобразователь, генератор импульсов, цифровой индикатор и переключатель поддиапазонов l.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения температуры за счет значительной погрешности кусочно-линейной аппроксимации .

Известен также ЦИТ, содержащий датчик температуры, сумматор, функциональный квадратичный преобразователь, источник пилообразного напряжения, нуль-орган, устройство запуска и цифровой индикатор 2.

Однако известный ЦИТ также имеет низкую точность измерения за счет влияния погрешностей, входящих в него аналоговых узлов, на результат измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является ЦИТ, содержащий датчик температуры, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу формирователя интервала времени, выход которого подключен к управляющему входу первого счетчика импульсов, генератор импульсов, первый выход которого подключён к второму входу формирователя интервала времени, второй

10 выход - к сч;етному входу первого счетчика импульсов, схему сравнения кодов , первые входы которой подключены к выходам первого счетчика импульсов, а выход - к установочному входу пер15вого счетчика импульсов и счетному входу второго счетчика импульсов, выход которого подключен к схеме цирфовой индикации 3 J.

20

С помощью этого устройства достигается линеаризация характеристики датчика температуры (термометра сопротивления) , имеющего функцию преобразования квадратичного вида

25

Bt)

:i)

:i t At R

ч о

Недостатком известного устройства является то, что s нем реализован ,;алгоритм линеаризации зависимостей

30 ТОЛЬКО квадратичного вида, и, как следствие, низкая точность измерен температуры при использовании датчи ков, имеющих функцию преобразования отличную от (1), что снижает функци нальные возможности данного измерит ля температуры и ограничивает область его применения. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель введены делитель частоты, третий счетчик импуль сов, схема выбора типа термодатчика программируемое запо инающее устрой ство (ПЗУ), выходы которого подключены к соответствующим вторым входам схемы сравнения кодов, а старшие адресные входы - к выходам схемы выбора типа термодатчика и младшие адресные - к выходам третьего счетчика импульсов, счетный вход которого подключен через делитель частоты к выходу схемы сравнения кодов, при этом выход формирователя интервала времени подключен к установочным входам второго и треть го счетчиков импульсов На фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя; на фиг. 2 график зависимости кода с выхода аналого-цифрового преобразователя от температуры. Измеритель содержит датчик температуры 1, аналого-цифровой преобразователь 2, формирователь интерва ла времени 3, генератор импульсов 4, первый счетчик импульсов 5, второй счетчик импульсов 6, схему цифровой индикации 7, схему сравнения кодов 8, ПЗУ 9, делитель частоты 10, третий счетчик импульсов 11, схему выбора 12 типа термодатчика. Измеритель температуры работает следующим образом. Температура, подлежащая измерению, воздействует на датчик 1. В ан лого-цифровом преобразователе величина термо-ЭДС датчика температуры преобразуется в соответствующий код N К-f (и), где К - коэффициент преобразования. Формирователь интервала времени фбрмирует импульс длительностью, соответствующей измеряемой темпераTjfpeгде f - частота импульсов, поступаю щих на второй вход формиро вателя интервала времени с первого выхода генератора импульсов. По переднему фронту этого импульса устанавливаютс в нулевое состояние счетчпки 6 и 11 и разрешается счет импульсов счетчику 5, который до этого находится в нулевом состоянии. Импульсы с частотой f поступают с второго выхода генератора импульсов на счетный вход счетчика 5 и изменяют состояния его выходов. Выходной код счетчика сравнивается с кодом ПЗУ схемой сравнения кодов. В ПЗУ заранее запрограммированы значения кодов ДМ ,соответствующие изменению термо-ЭДС ли и,- с) при изменении температуры (фиг. 2) ti t - s-.vД t Д t COIHo-t где At - отрезок аппроксимации. Схема сравнения кодов при совпадении кода Л N) и выходного кода счетчика 5 вырабатывает импульс, кот торый переводит в нулевое состояние счетчик 5. Импульсы с выхода схемы сравнения кодов подсчитываются счетчиком 6 и одновременно поступают на вход делителя частоты с коэффициентом деления At/q где q - разрешающая способность цифрового измерителя температуры. Через 4t/q импульсов, поступивших с выхода схемы сравнения кодов, выйдет первый импульс с выхода делителя частоты. При этом счетчик импульсов 11 меняет состояние своих выходов и тем самым, меняется .адрес на входах ПЗУ. На выходе ПЗУ устанавливается код лN-2., соответствующий второму отрезку аппроксимации и т. д. При этом за время Ту в счетчике импульсов 6 при условии накопится КОД Nр„, соответствующий температуре на k-ом отрезке аппроксимацииW :u(k:--iVAU My-Мкм 7 вых (V ,- (1 где А - обозначает целую часть в фигурных скобках. Вместе с тем (фиг. 2), температура ty связана с кодом N следующим образом. На первом отрезке аппроксимацииf -о+л4 -ui Ny Х -ut. , (gj. на втором отрезке аппроксимации ( (9) и на k-oM отрезке аппроксимации температура определяется ). (io) Таким образом, при кусочно-линей ной аппроксимации Ngj из (7) совпа дет со значением измеряемой температуры из (10). Схема выбора типа термодатчика 1 определяет зону памяти ПЗУ, соответствующую заданному типу термодатч ка. Данный измеритель имеет нулевую погрешность в конечных точках интер валов аппроксимации. В других точках погрешность измерения зависит от нелинейности характеристики термодатчи ка и уменьшается с уменьшением At. Например, при At 25° С к ц 0, при работе с термопарой типа ПП по.грешность измерения из-за погрешност линеаризации в диапазоне температур 300-1600с не повЕлшает q. Предлагаемый измеритель обеспечивает линейную зависимость результато измерения от температуры и обладает широкими функциональными возможностями. Так, в экспериментальном образце измерителя достигнута погрешность измерения температур в пределах О,1-0,2°С при использовании в качестве датчиков температуры термопар градуировок ПП, ТПР, ХК, ХА во всем диапазоне их рабочих температур. Все это позволяет успешно использовать предлагаемый измери тель при построении систем регулирования и измерения температуры в технологических процессах. Формула изобретения Цифровой измеритель температуры, содержащий датчик температуры, выход которого через аналого-цифровой прео разователь соединен с первым входом формирователя интервала времени, выход которого соединен с управляющим входом первого счетчика импульсов, генератор импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом формирователя интервала времени, второй выход - с счетным входом первого счет чйка импульсов, схему сравнения кодов, первые входы которой соединены с выходами первого счетчика импульсов, а выход - с установочным входом первого счетчика импульсов и счетным входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен со схемой цифровой индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты, третий счетчик импульсов, схема выбора типа термодатчика, программируемое запоминающее устройство, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами схемы сравнения кодов, старшие адресные входы - с выходами схемы выбора типа термодатчика, младшие адресные входы - с выходами третьего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен через делитель частоты с выходом схемы сравнения кодов, при этом выход формирователя интервала времени соединен с установочным входом второго и третьего счетчиков импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 246115, кл. G 01 К 7/02, 1966. 2. Авторское свидетельство СССР № 388092, кл. G 01 К 7/02, 1973. 3. Авторское свидетельство СССР f 559131, кл. G 01 К 7/16, 1975 (прототип).

a