Цифровой измеритель температуры

Цифровой измеритель температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к температурным измерениям, к цифровым измерителям температуры с коррекцией нелинейности термопреобразователя. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры и надежности работы и сокращение времени подготовки к работе. Измеритель содержит термопреобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, преобразователь 3 код-код, блок 4 коррекции, блок 5 индикации, блок.6 ввода поправок, мультиплексор 7, блок 8 памяти и источник 9 питания. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами измерителя позволяет компенсировать погрешности, возникающие из-за отличия реальной градуировочной характеристики термопреобразователя от номинальной статической. Представлен вариант вьшолйения блока 4 коррекции. 1 з.п. ф-лы, 3 шт. S (Л 00 о: ю со ел 1C

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 01 К 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4092036/24-10 (22) 24.07.86 (46) 30.12.87. Вюл. 9 48 (72) А.В.Заборня, Н.П.Кохан и А.Е.Морозов .(53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 838408, кл. G 01 К 7/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N - 966505, кл. G 01 К 7/16, 1981. (54), ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к температурным измерениям, к цифровым измерителям температуры с коррекцией нелинейности термопреобразователя. Цель изобретения — повышение точности измерения температуры и надежности работы и сокращение времени подготовки к работе. Измеритель содержит термопреобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, преобразователь 3 код-код, блок 4 коррекции, блок 5 индикации, блок.6 ввода поправок, мультиплексор 7, блок 8 памяти и источник 9 питания. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами измерителя позволяет компенсировать погрешности, возникающие из-sa отличия реальной градуировочной характеристики термопреобразователя от номинальной статической.

Представлен вариант выполнения блока

4 коррекции. 1 з.п. ф-лы, 3 .ил.

Цифровой измеритель содержит пос-. ледовательно соединенные термопреобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, преобразователь 3 код- З0 код и блок 4 коррекции, блок 5 индикации, блок 6 ввода поправок, мультиплексор 7, блок 8 памяти и батарейный источник 9 питания для питания блока

8 памяти. 35

Блок 4 коррекции (фиг.2) содержит реверсивный счетчик 10.импульсов, блок 11 сравнения кодов, первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 блоки вычитания, первый 16, второй

17 и третий 18 сумматоры, перемножитель 19, блок 20 деления, первый 21, второй 22, третий 23 и четвертый 24 регистры, генератор 25 импульсов, первый 26 и второй 27 логические эле- 45 менты И, две линии 28 и 29 задержки, инвертор 30 и формирователь 31 импульсов

Измеритель температуры работает следующим образом. 50

Температура, подлежащая измерению, воздействует на термопреобразователь

1. В аналого-цифровом преобразователе 2 выходной сигнал U=f(T) термопреобразователя преобразуется в параллельнын код И„=К П(Т), пропорциональный значению температуры Т, где К— коэффициент преобразования аналогоцифрового преобразователя 2. По окон40

1 13629

Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее, к цифровым измерителям температуры с коррекцией нелинейности термопреобразовате5 ля, и может быть использовано в системах измерения температуры при про изводстве изделий микроэлектроники.

Целью изобретения является повьппение точности измерения температуры за счет компенсации погрешности, возникающей из-за отличия реальной градуировочной характеристики термопреобраэователя от номинальной стати-. ческой. 15

Дополнительная цель изобретения— повышение надежности работы и сокращение времени подготовки к работе.

На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового измерителя температуры; на фиг.2 — блок-схема блока коррекции; на фиг,3 — зависимость выходных сигналов преобразователя код-код и скорректированного результата измерения от выходных сигналов термопреобразо- 25 вателя.

GCC DE

ЕГ = — ——

ВС

Так как ЕР=Т„,-Т., ((С т

ВС=Т +dT -Т -8T.

j j-1 /-1» то

GC=T -Т

DF=N I-T. -ВТ((j-()-1 »

52 2 чании преобразования аналого-цифровой преобразователь 2 выдает команду на управляющий вход преобразователя

3 код-код, по которой последний преобразует поступающий на него код N

I (( в код М„., соответствующий температуре, измеряемой термопреобразователем 1.

Преобразователь 3 код-код осуществляет линеаризацию методом кусочнолинейной аппроксимации номинальной статической характеристики термопреобразователя 1 и может быть реализован так же, как и в прототипе.

Реальная градуировочная характеристика термопреобразователя 1 отличается от номинальной статической.

Вследствие чего при неучете этого фактора может возникать погрешность измерения, которая достигает 10 С для некоторых типов термопреобразователей.

Для получения правильных результатов измерения необходимо скорректировать результат преобразования на выходе преобразователя код-код. Необходимый алгоритм коррекции поясняется зависимостью (фиг.3), на которой приведены отрезки зависимости выходных сигналов преобразователя код-код от выходного сигнала термопреобразователя (верхняя кривая) и отрезки зависимости желаемых (скорректированных) результатов преобразования (нижняя кривая).

На фиг.3 использованы следующие обозначения: Т. — значения темпераJ туры, для которых .известны значения выходных сигналов термопреобразователя; (JТ вЂ” погрешность измерения температуры Т при использовании реального термонреобразователя без коррекции выходных сигналов преобразователя 3 T +dT — результат преоб1 разования преобразователем 3 код-код значения U. выходного сигнала термоJ,( преобразователя; М „ — результат преобразования преобразователем 3 кодкод значения U выходного сигнала термопреобразователя» T„ó — желаемый (скорректированный) результат преобразования в точке U Из рассмотрения треугольников АВС и AGC следует

40 з 13629 (Т„-Т,, ) (N, -Т;, -лт „) чст. 1i Т. Т. « Т, 1Т.

1 j-1 j js

Предварительно в блок 8 памяти зано- сятся вручную значения Т и d T для

) всех точек j (j=1,2,...,n), взятые из реальной характеристики используемого термопреобразователя. Для этого блок ввода поправок формирует сигнал на своем управляющем выходе, по ко- 10 торому мультиплексор 7 подключает адресный выход блока 6 ввода поправок к адресному входу блока 8 памяти.

После этого с помощью блока ввода поправок набирается код адреса и зна- 15 чения Т; и лТ . Код адреса через мультиплексор 7 поступает на адресный вход блока 8 памяти и выбирает необходимую область памяти, значения .Т.

1 и dT поступают на информационные 20 входы блока 8 памяти. После этого блок 6 ввода поправок формирует сигнал, поступающий на вход записи блока 8 памяти. По этому сигналу в блок

8 памяти по выбранному адресу записи- 25 ваются значения Т и dT .. После занесения значений Т и dT . по всем адре1

7 сам j блок 6 ввода поправок снимает сигнал со своего управляющего выхода.

При этом мультиплексор 7 подключает 30 к адресному входу блока 8 памяти адресный выход блока 4 коррекции. После этого цифровой измеритель готов к работе.

Блок 6 ввода поправок может быть реализован по стандартным, схемам на соответствующих микросхемах в соответствии с рекомендациями по их применению, например микросхемах серии

К580 и К155, Блок 4 коррекции работает следующим образом.

Генератор 25 импульсов (фиг.2) вырабатывает последовательность импульсов, которые пройдя через логи- 4> ческий элемент И 26 (на другом входе элемента И 26 установлен уровень логической "1"), поступают на суммирующий счетный вход реверсивного счетчика 10 импульсов и на входы записи регистров 21 и 22. Возрастающий на единицу с каждым очередным счетным импульсом код j (j=l,2,...,n), снимаемый на выходе счетчика 10 поступает через мультиплексор 7 на адресный вход блока 8 памяти. При этом с выхода блока 8 памяти на вход регистра

21 поступают коды Т1, а на вход регистра 22 значения кода ВТ;, которые записываются в регистры 21 и 22 по заднему фронту счетных импульсов.

Коды Т.+JT. суммируются в сумматоре

1 )

17 с выхода которого код Т +дТ поз

t ступает на вход блока 11 сравнения кодов, на другой вход которого поступает код N„ c выхода регистра 23, вход которого подключен к выходу преобразователя 3 код-код. Блок 11 сравнения кодов срабатывает как только значение кода Т-+JT становится боль1 ! ше или равно значенйю кода N„. Сигнал нулевого уровня с выхода блока 11 сравнения кодов закрывает логический элемент И 26 и открывает с помощью инвертора 30 логический элемент И 27.

При этом прекращается поступление импульсов на суммирующий счетный вход счетчика 10 импульсов, а также входы записи регистров 21 и 22 и разрешается прохождение импульсов с выхода генератора 25 на вход линии 29 задержки. В регистрах 21 и 22 сохраняются коды Т1 и Т;, одновременно при срабатывании блока 11 сравнения кодов запускается формирователь 31 импульсов.

Одиночный импульс с выхода формирователя 31 поступает на вычитающий счетный вход реверсивного счетчика

10 импульсов. При этом код на выходе счетчика 10 уменьшается на единицу и на входе - блока 8 памяти устанавливается адрес (j-1). С выхода блока 8 памяти на второй вход блока 4 коррекции поступают коды

Т > и d Т, . Причем на первые входы блоков 14 и 12 вычитания и йа входы сумматора 16 поступают коды

Т,, а на входы блоков 15 и 13 вы- читания — коды d Т,. После окончания операций вычитания, суммирования, перемножения и деления кодов с выходов блоков 14, 12, 15 и 13 вычитания будут сниматься коды (И„-Т;,), (Т;— соответственно, с выхода сумматора

18 — код (Т -Т, +dT - Т „) с выхода перемножителя 19 — код (Т -Т,) (N „-T>., - Т 1 ), с выхода блока 20 деле(Т1-Tj ) (Nx-Т;, ->Tj- ° ) ния

Т -Т +дТ -dT.

1- i / -1 с выхода сумматора 16 — код

Т =Т + (т>-Т,)(И„-Т;, -зт;, )

1 Т ° -Т- +dT -dT

f 1

Этот код записывается в регистр

24 при появлении сигнала на выходе

5 136 линии 29 задержки. Код Т„„ с выхода регистра 24 поступает на блок 5 индикации для отображения. Сигнал с выхода линии 29 задержки поступает на вход линии 28 задержки, сигнал с выхода которой поступает на вход записи регистра 23, записывая в него очередное значение выходного сигнала преобразователя код — код 3, на вход сброса реверсивного счетчика 10 импульсов и на входы сброса регистров

21 и 22. Счетчик 10 и регистры 21 и

22 сбрасываются в нулевое состояние.

Блок 11 сравнения кодов возвращается в исходное состояние. Начинается очередной цикл измерения. Тактовая àñтота импульсов на выходе генератора

25 импульсов должна выбираться из условия, чтобы на вход линии 29 задержки мог поступить только один импульс до начала следующего цикла измерения. Для тога, чтобы при выключении измерителя или при кратковременном пропадании напряжения питания информация, содержащаяся в блоке 8 памяти, не стиралась, блок памяти питается от отдельного батарейного источника

9 питания, что повышает надежность работы измерителя и ведет к сокращению времени подготовки измерителя к работе. формула изобретения

1. Цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом термопреобразователя, а выход подключен к входу преобразователя код-код, управляющий вход которого подключен к сигнальному выходу аналого-цифрового преобразователя, и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок ввода поправок, блок памяти, блок коррекции и мультиплексор, первый вход которого соединен с адресным выходом блока коррекции, второй вход подключен к адресному выходу блока ввода поправок, управляющий вход соединен с управляю. щим выходом блока ввода поправок, а выход подключен к адресным входам блока памяти, информационные входы и вход записи которого подключены к выходам блока ввода поправок, при этом первый вход блока коррекции сое2952 6 динен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход соединен с выходом блока памяти, а выход подключен к блоку индикации.

2. Измеритель по п.i, о т л и ч а ю шийся тем, что блок коррекции содержит блок сравнения кодов, три сумматора, блок деления, перемножитель, реверсивный счетчик импульсов, генератор импульсов, два логических элемента И, две линии задержки, инвертор, формирователь импульсов и четыре блока вычитания, первые входы которых подключены к первому входу первого сумматора и входам первого и второго регистров, выходы которых соответственно подключены к вторым входам первого и второго блоков вычитания, соединенным соответственно с входами второго сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения кодов, второй вход которого соединен с вторым входом третьего блока вычитания и выходом третьего регистра, вход которого является первым входом блока коррекции, вторым входом которого являются входы первого и второго регистров, при этом выход блока сравнения кодов соединен с входом инвертора и через формирователь импульсов подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика импульсов, выход которого является адресным выходом блока коррекции, вход сброса соединен с входами сброса первого и второго регистров, входом записи третьего регистра и выходом первой линии задержки, а суммирующий

40 счетный вход соединен с входом записи первого и второго регистров и выходом первого логического элемента И, входы которого соединены соответственно с выходом блока сравнения ко45 дов и выходом генератора импульсов, соединенного с первым входом второго логического элемента И, второй вход которого подключен к выходу инвертора, а выход через вторую линию задержки подключен к входу первой ли50 нии задержки и входу записи четвертого регистра, выход которого является выходом блока коррекции, а входы соединены с выходами первого сумматора, второй вход которого подключен к вы55 ходу блока деления, входы которого соответственно соединены с выходом перемножителя и выходом третьего сумматора, к входам которого соответСоставитель В. Куликов

Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Редактор Ю.Середа

Заказ 6390/28 Тираж 776 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета СССР по -делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1362952

8 ственно подключены выходы первого и вертого блоков вычитания, а второй второго блоков вычитания, при этом вход четвертого блока вычитания подвходы перемножителя соединены соот- . ключен к выходу третьего блока вычиветственно с выходами первого и чет- тания. с

От 6лака Ю