Цифровой термометр

Цифровой термометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР, содер жащий термопреобразователь с частотньм выходом, ключ, выход которого через тактирующий блок соединен с управляющим входом суг-1матора, входы которого соединены с выходами преобразователя кодов, а выходы подключены к блоку индикации, соединенно му с блоком распознавания калибровочных интервалов темтературы, электронный коммутатор, вход которого соединен с выходом блока-диспетчера, а выходы через делитель частоты подключены к входам преобразователя кодов блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединены с управляющими входами ключа, reHepatopa опорной частоты, сумматора и делителя частоты, соединенного с управляющим входом.тактируйщего блока и выходом генератора опорной частоты, о тличающийся тем, что, с целью повьииения точности измерения температуры , в него введены блок расчета средневзвешенной температуры. блок адаптивной коррекции, запоминающее устройство, дополнительные тергаопреобразователи и коммутатор, входы которого соединены с выxoдa iи термопреобразоваФелей , а выход подключен к входу ключа и первому входу запоминающего устройства, выход которого соединен с входом блока-диспетi чера, а второй и третий входы за поминающего устройства соединены (Л соответственно с выходом блока распознавания калибровочных интервалов температуры и выходом блока адаптивной коррекции, вход которого подключен к выходу блокаидиспетчера, при этом вхЬды блока расчета средневзвешенной температуры подключены к выходам сумматора, а выходи к блоку индикации, причем управляю Ln щие входы коммутатора, блока адапСО 4ii тивной коррекции и блока расчета средневзвешенной температуры соединены с выходом блока управления. Jlii 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

PEGllYSRHH ае 01) 358 С 01 К 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3487229/18-10 ,(22) 31 ° 08.82 (46) 07.12,83. Вюл.945 (72) В.A. Долгов, Э.П. Садовников, A.A. Гришанов и A.Ñ. Кривов (53) 536.53.(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 717564, кл, g 01 К 7/02, Я 01 К 15/00, 1978.

2. явторскбе свидетельство СССР

М 892233, кл. g 01 К 7/00, 1980 (прототип) . (54)(57) ЦИФРОВОЙ ТЕРИОИЕТР, содержащий термопреобразователь с частотньи выходом, ключ, выход которого через тактируюций блок соединен с управляющим входом сумматора, входы которого соединены с выходами преобразователя кодов, а выходы подключены к блоку индикации, соединенно му с блоком распознавания калибровочных ингервалов температуры, электронный коммутатор, вход которого соединен с выходом блока-диспетчера, а выходы через делитель частоты подключены к входам преобразователя кодов, блок управлеиия, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединены с уп- равляющими входами ключа, генератора опорной частоты, сумматора и делителя частоты, соединенного с управляюцим входом. тактирующего блока и выходом генератора опорной частоты, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры,в него введены блок расчета средневзвешенной температуры. блок адаптивной коррекции, запоминающее устройство, дополнительные термопреобраэователи и коммутатор, входы которого соединены с выходами термопреобразоваТелей, а выход подключен к входу ключа и первому входу запоминающего устройства, выход которого соединен с входом блока-диспет- чера, а второй и третий входы за- Е

C поминаюцего устройства соединены соответственно с выходом блока распознавания калибровочных интервалов температуры и выходом блока адаптивной коррекции, вход которого подключен к выходу блока диспетчера, при Я этом входы блока расчета средневзвешенной температуры подключены к выходам суыкатора, а выходы .— к блоку индикации, причем управляв-. цие входы коммутатора, блока адаптивной коррекции и блока расчета средневзвешенной температуры соединены с выходом блока управления. 1059448

10

ЗО

50.60

65

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется изглерение температуры с повьыенной точностью.

Известен цифровой термометр с автоматическим калиброванием каналов, содержаЪгий термоэлектрические цреобраэователи с встроенными калибраторами, выходы которых чеI рез входной коммутатор подключены к входу аналого-цифрового преобразователя, сумматоры, блок эталонных напряжений, соединенный с распределителем, блок управления, блок анализа, блок памяти, умножители, блок аппроксимации погрешности, переключатели и ключ. В этом термометре повышение точности измерения достигается путем коррекции результата измерения с учетом погрешности измерения термопреобраэователя, определяемой в режиме калибровки термопреобразователя (1) .

Недостатком устройства является то, что в нем глогут быть использованы только термопреобразователи с аналоговым выходом.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, ключ, выход которого через тактирукиций блок соединен с управляющии вхсдом сумматора, входы которого соединены с выходами преобразователя кодов, а выходы подключены к блоку индикации, оединенному с блоком распознавания калибровочных интервалов температуры, электронный коммутатор, вход которого соединен с выходом блока - диспетчера, а выходы через делитель частоты подключе. ны к входам преобразователя кодов, блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединены с управляьх ими входами ключа, генератора опорной частоты, сумматора и делителя частоты+ соединенного с управляющим входом тактирующего блока и выходом генератора опорной частоты $2) .

Недостатком известного термометра является низкая точность измерения из-за изменения характеристики термопреобразователя s процессе его эксплуатации, а также иэ-за систематических и случайных ошибок измерения, возникающих в процессе обработки сигнала с термопреобразователя.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается теи что в цифровой термометр, содержащий териопреобразователь с частотным выходом, ключ, выход которого через тактирующий блок соединен с управляющигл входои суиггатора, входы кото° 1 рого соединейы с выходами преобразователя кодов, а выходы подключены к блоку индикации, соединенному с блоком распознавания калибровочных интервалов температуры, электронный коммутатор, вход. которого соединен с выходом блока-диспетчера, а выходы через делитель частоты подключены к входам преобразователя кодов, блок управления, вход которого соединен с выходом старшего разряда делителя частоты, а выходы соединены с управлявщими входагли ключа, генератора опорной частоты, сумматора и делителя частоты, соединенного с управляющим входом тактирующего блока и выходом генератора опорной частоты, введены блок расчета средневзвешенной температуры, блок адаптивной коррекции, запоминающее устройство, дополнительные термопреобразователи и коммутатор, входы которого соединены с выходами термопреобразователей, а выход подключен к входу ключа и первому входу эапоиинавщего устройства, выход которого соединен с входом блока-диспетчера, а второй и третий входы эапоглинающего устройства соединены соответственно с выходом блока распознавания калибровочных интервалов температуры н выходом блока адаптнвной коррекции, вход которого подклвчен к выходу блока-диспетчера, при этом входы блока расчета средневзвешенной температуры подключены к выходаи суглглатора, а выходы — к блоку индикации, причем управляняцие входы коммутатора, блока адаптивной коррекции и блока расчета средневзвешенной температуры соединены с выходом блока управления.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит блок

1, включающий в себя tip пьеэокварцевых термопреобразователей, клвч 2, тактирувщий блок 3, сумматор 4, преобразователь 5 кодов, делитель б частоты, .генератор 7 опорной частоты, блок 8 управления, блок 9 индикации, блок 10 распознавания калибровочных интервалов температуры, блок-диспетчер 11, электронный коммутатор 12, коммутатор 13, блок 14 адаптивной коррекции, запоминавщее устройство

15 и блок 16 расчета средневзвешенной температуры.

Преобразователь кодов 5 сл жит для преобразования прямого кода в обратный по сигналам П -го старшего разряда делителя частоты б. К входам преобразователя 5 подключены входи старших (k +1) -(гг-1) разрядов делителя б частоты. Выход k -ro разряда делителя б соединен с управллггщим входом тактирующего блока 3. Самый

1059448

65 старший 1l --й разряд подключен к управляющему входу преобразователя

5 и к входам блока 8 управления.

Коммутатор 13 состоит из генератора переключающих импульсов и ключевой схемы на транзисторах. Генератор переключающих импульсов построен на основе двоичного счетчика из триггеров и диодной матрицы. 11ри последовательном поступлении импульсов с блока 8 управления генератор выдает »0 команду на подключение очередного термопреобразователя к входу ключа 2.

Такая же команда поступает на вход дешифратора адреса запоминающего устройства 15. Благодаря этому обеспечи- 15 вается совпадение номера подклвчаемого термопреобразователя и ячейки памяти запоминавщего устройства 15.

Блок 14 адаптивной коррекции представляет собой вычислительное устрой- эО ство с оперативным запоминающим уст ройством для определения двоичных чисел, которые использувтся диспетчером 11 для установления коммутатора

12 в положения, соответствующие сред- 25 невзвешенным коэффициентам деления.

Запоминающее устройство 15 состоит из матрицы памяти и двух дешифраторов адреса, один из которых соединен с выходом блока 10 распознавания калибровочных интервалов, а другой - с выходом генератора 13 переключающих импульсов коммутатора.

После получения с выходов блоков

10 и 13 сигналов о подключении

j-ão терглопреобразователя и попадания в » -й калибровочный интервал теийературы двоичное число на пересечении » -ro столбца и -й строки матрицы пагляти заносится в соответствующие регистры блока-диспетчера 40

11 для установки: коммутатора 12 в необходимое положение.

Блок 16 средневзвешенной температуры состоит из сумматора, на входы которого поступавт импульсы с выхо- 45 дов блока при подключении каждого термопреобразователя,и m -разрядного счетчика тактовых импульсов блока

8 управления. Сигнал переноса счетчика, который формируется при поступ-5О ленин гп -го иглпульса, используется для считывания информации из регистров сумматора в блок 9 индикации.

Перед сдачей термометра в эксплуатацию его калибрувт по Реперным 55 точкам температуры с целью получе-, нйя кусочно-линейной аппроксими рующей термочастотной характеристики всех термопреобразователей. Для этого последовательно помещают каждый термопреобразователь в среду с данной реперной температурой и включают цифровой термометр в режим работы, при котором с помощью блокадиспетчера 11, в ячейках памяти которого запоминаются определенные двоичные числа, подаются команды через электронный номглутатор 12 на делитель 6 частоты для изменения егo коэффициента деления до тех пор, пока индикатор не зарегистрирует теггпературу соответствующую реперной точке. После этого двоичное число из блока 11, соответствующее определенному коэффициенту деления, поступает на вход блока 14 адаптивной коррекции. Для данной реперной температуры 1р и каждого < -го термопреобразователя коэффициент деления определяют несколько раз и по результатам находят средний коэффициент деленияК1 что соответствует р.» » исключению систематической погрешности, оценку дисперсии коэффициента деления С, и весовой коэффициент .

Ьр,» позволяющий учесть случайные погревгности.

ДлЯ УточнениЯ паРаметРов К1р, @р и<.г. в ходе эксплуатации без йспользования образцовых средств проверки вводится режим самокалибровки термометра, когда повторяют операции калибровки, но значения температуры на индикаторе сравнивают не с реперной температурой, à со средневзвешенным значением температуры на выходе терглоглетра. В этом режиме термопреобразователи помещают в среду со стабильной температурой, близкой к реперным точкам. Измеряют температуру с помощью цифрового термометра обычным образом, т.е. определяют средневзвешенное значение температуры. Подключают первый термопреобразователь, входы блока 16 отключают от выходов сумматора 4, а вход блока 14 адаптивной коррекции соединяют с выходом блока диспетчера 11. С помощью блока 10 калибровочных интервалов температуры, блокадиспетчера 11 и электронного коммутатора 12 меняют коэффициент деления делителя 6 частоты до тех пор, пока блок 9 индикации не зафиксирует температуру, соответствующую средневзвешенному значению. По результатам многократного повторения этой процедуры блок 14 адаптивной коррекции определяет двоичные числа, соответствующие средневзвешенным коэффициентам деления, аналогично тому кан это делалось при калибровке термометра перед сдачей его в эксплуатацию, и заносит их в соответствующие ячейки запоминающего устройства 15.

Цифровой термометр работает следующим образом. При измерении температуры блок 8 управления включает генератор 7, открывает ключ 2 и устанавливает коммутатор 13 в положение, 1059448 при котором сигнал с выхода первого термопреобразователя через ключ 2 поступает на вход тактирующего блока 3. Блок 3 запрещает одновременное поступление импульсов с выхода ключа

2 и импульсов с выхода 1(-разряда делителя 6 частоты на вход "Перенос" сумматора 4. Сигнал о номере < -го термопреобразсеателя с второго выхода коьдгутатора 13 и сигнал с выхода блока 10 распознавания калибровочных интервалов температур поступают на входы запоминающего устройства 15,, декодируются и двоичное число, соот ветствуюцее коэффициенту деления для

<-го термопреобразователя и выбранного калибровочного интервала, поступает в диспетчер 11 для установки переключателей коммутатора 12 в соответствующее положение. На выходе преобразователя 5 кодов во время работы цифрового термометра формируется опре-: деленная последовательность чисел.

Импульсы с выхода тактирующего блока

3 вызывают перенос чисел с выходов преобразователя 5 в сумматор 4, в котором они суммируются. Импульоы с выходов сумматора 4 поступают иа вход блока 16 расчета средневзвешенной температуры. Далее к входу ключа 2 подключаются последовательно все термопреобразователи. При этом для каждого термопреобразователя устанавливается определенный коэффициент деления.

Блок 16 расчета средневзвешен-. ной температуры суммирует импульсы с выхода сумматора 4 при последовательном .подключении всех термопреобраэователей. Число импульсов, поступающих в блок 16 за один цикл измерения,равно гдеРз, - частота термопреобраэователя, — частота генератора 7; ; - средневзвешенный коэффициент деления младших разрядов

10 делителя 6 при подключенном

i --ом термопреобразователе;

® " число ступеней увеличения состояния старших разрядов делителя 6 частоты.

На управляющий вход блока 16 поступают сигналы с второго выхода блока управления, которые используются для считывания информации с регистров блока 16 в блок 9 индикации и уста@ новки его в исходное состояние, Введение в предлагаемое устройство дополнительных термопреобразова телей, коммутатора, блока адаптивной коррекции, запоминающего устройства. и блока средневзвешенной температуры позволяет исключить систематические ошибки кусочно-линейной аппроксимации термочастотной характеристики, уменьшить ошибки измерений, вызванные случайными отклонениями термочастотной характеристики, а также изменением характеристики погрешности термопреобразователей в течение периода эксплуатации, что в свою оче, редь позволяет снизить требования к стабильности параметров термопреобразователей при одновременном повышении точности измерений и увеличении меаградуировочного интерва1059448

Составитель В. Куликов

Редактор Р. Середа ТехредИ.Костик Корректор О, Билак

Заказ 9820/47 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, -Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4