Многоточечный цифровой термометр

 

Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность путем уменьшения влияния на результат измерения паразитных термоЭДС. Сигналы с термоэлектрических преобразователей (ТП) 1 поочередно поступают через коммутатор 8 на вход аналого-цифрового преобразователя 9, где преобразуется в цифровой код, поступающий в вычислительный блок 11. Значение температуры свободных концов ТП 1 измеряется с помощью термопреобразователей сопротивления (ТС) 2 при различных направлениях измерительного тока, формируемого с помощью источника 7 стабильного напряжения, переключателей 14, 15, образцового резистора 4, нагрузочного резистора 5. Окончательный результат измерения формируется в вычислительном блоке 11 с учетом дрейфа нуля, воздействующих помех и конкретной градуировочной характеристики ТП. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИЯ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5g)5 С 01 К 7./02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f (21) 4343283/24-1 О (22) 04 . ) 1 . 87 (46) 30. 07. 90. Бюл. ¹ 28 (7.1) Тернопольский финансово-эконо-. мический институт (72) В.В. Кочан, А.Ф. Карачка, Б.А. Маслыяк, Ю.П. Троценко и N.È. Чирка (53) 536. 532(088. 8} (56) Авторское свидетельство СССР № 932277, кл. G 01 К 7/02, 1 978.

Авторское свидетельство СССР № 1397743, кл. G 01 К 7/02, 1986.

„SU 1 2029 А1

2 (54) МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность путем уменьшения влияния на результат измерения паразнтных термоЗДС. Сигналы с термоэлектрических преобразователей (ТП) поочередно поступают через коммутатор 8 на вход аналого-циФрового преобразователя 9, где преобразуются в цифровой код, поступающий в вычислительный блок 11 . Значение температуры свободных койцов ТП 1 измеряется с помощью термопреобраэователей сопротивления (ТС) 2 при различных направленилх измерительного тока, Формируемого с помощью источника 7 стабильного напряжения, J

1582029 переключателей 14 и 15, образцового резистора 4, нагрузочного резистора

5. Окончательный результат измерения формируетсл в вычислительном блоке ll с учетом дрейФа нуля, воздействующих помех и конкретной градуировочной характеристики ТП. 1 ил.

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в разных ограсллх промыш- 15 ленности, где производится измерение температуры с высокой точностью.

Целью изобретения является повы1вение точности измерения путем умень1кения влияния на результат измерения 20 паразитных термоЭДС.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового термометра °

Цифровой термометр содержит термо- 25 электрические преобразователи (ТЭП)

1, термопреобразователи 2 сопротивления (ТС), расположенные в термовыравнивателе 3, образцовый резистор

4, нагрузочный резистор 5, источник 6 30 стабильного напряжения, конденсатор

7, коммутатор 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, блок 10 памяти, вычислительный блок 11, блок

13 управления ключами. первый перекюпочатель 14 и второй перекжочатель 15.

Принцип работы устройс гва заключается в следующем.

Значение измеряемой температуры при.произвольной температуре свободных,, концов ТЭП преобразуется в термоЭДС, а значение температуры свободных концов ТЭП определлстся по падению напряжения на соответствующем данному каналу термопреобраэователе сопро- <5 тивления. При этом измерение температуры свободных концов ТЭП производится за два отсчета, при различных направлениях тока через ТС. При этом в одном случае значение напряжения на ТС суммируется с паразитными термоЭДС, а в другом вычитается. Так процедура двойных измерений с изменяемым направлением тока обеспечивает исключение всех нежелательных источников погрешностей в измерительной цепи ТС (эффектов Пельтье, Зеебека, смещающих напряжений во входном усилителе АЦП и др,) °

Цифровой термометр работает следующим образом.

Коммутатор 8 производит поочередное обегание всех измерительных каналов. Код текущего номера канала зано1 сится в блок 10 памяти и служит для конк ретног о определения пор ядк а обработки кода результата преобразования АЦП 9 в соответствии с программой, хранящейся в блоке 10 памяти, согласно функциональному назначению каждого канала. Хотя последовательность обегания каналов может быть различной, для получения значения температуры в измеряемой точке необходимо обеспечение следующих пяти тактов.

В первом такте на вход АЦП 9 подается напряжение с закороченного входа коммутатора 8. Код с выхода АЦП 9 через вычислительный блок 11 поступает в блок 10 памяти и используется при дальнейшей работе цифрового термометра для компенсации дрейфа нуля АЦП 9 и помех, влияющих на точность измерения. В первом такте управляющий сигнал с блока 13 управления ключами поступает на первые управляющие входы первого и второго переключателей

14 и 1 5, производя подключение к источнику 6 напряжения и образцовому резистору 4 нагруэочного резистора 5.

Во втором такте, по команде вычислительного блока 11 управляющий сигнал появляется на втором выходе блока 13 управления ключами. При этом вместо нагрузочного резистора 5 к источнику 6 стабильного напряжения и образцовому резистору 4 подключаются конденсатор 7 и цепочка из последова— тельно включенных термопреобразо— вателей 2 сопротивления. Коммутатор

8 подключает к входу АЦП 9 потенциальные выводы образцового резистора 4 и но падению напряжения на нем .вычисли-! тельный блок 1.1 определяет значение тока в цепи ТС и производит его за5 !5 вись во вторую ячейку блока 10 памяти.

В третьем такте работы коммутатор

8 подключает к входу АЦП 9 потенциальные выводы ТС измерительного канала .

Управляющий сигнал остается на втором выходе блока 13 управления ключами.

Вычислительный блок 11 производит запись кода, соответствующего сумме (разнице) падения напряжения на ТС и б действующих в измерительной цепи паразитных термоЭДС при данном направлении тока в третью ячейку блока 1 0 памяти.

В четвертом такте управляющий сиг— нал на третьем выходе блока 13 управления ключами производит изменение направления тока через цепочку ТС.

Код с выхода АЦП 9 соответствует уже разнице (сумме) падения напряжения на ТС и действующих в измерительной цепи параэитных термоЭДС. Вычислительный блок 11 извлекает иэ третьей ячейки блока 10 памяти код предыдущего измерения, находит среднеарифметическое результатов двух измерений, которое и соответствует падение напряжения на ТС, определяет значение сопротивления ТС. По формуле, устанавливающей связь между его сопротивлением и температурой (характеристика преобразования известна) вычисляется значение температуры свободных концов ТС. По значению температуры свободных концов определяется

- код термоЭДС свободных концов для данного типа ТЭП, который записывается в четвертую ячейку блока 10 памяти.

В четвертом такте, когда к источнику б стабильного напряжения и образцовому резистору 4 блоком 13 управления ключами подключается нагрузочный резистор 5 (с целью предотвращения самонагрева термопреобразователей сопротивления), коммутатор

8 подключает к входу АЦП 9 ТЭП соответствующего канала и вычислительный блок 11 по коду измеренной термоЭДС

ТЕП 1, скорректированному с учетом дрейфа нуля и помех, производит сложение термоЭДС ТЭП с термоЭДС свободных концов. Далее вычислительный блок ll по характеристике преобразо-! вания ТЭП определяет значение, изме82029

55 ряемой температуры, которое поступает в блок 12 индикации.

Формула изобретения

Г1ноготочечныц циф, оной термометр, содержащий термоэлектрический преобразователь, цепь, состоящую из последовательно соединенных термопреобразователей сопротивления, каждый из которых расположен в непосредственной близости от свободного конца соответствующего -термоэлектрического преобразователя, коммутатор, входы которого соединены с выходами термоэлектрических преобразователей и потенциальными выводами термопреобразователей сопротивления, а выходы подключены к блоку памяти и входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с блоком индикации и блоком памяти, конденсатор, подключенный к цепи из последовательно соединенных термопреобразователей сопротивления, источник стабильного напряжения, первый вывод которого соединен с первым токовым выводом образцового резистора, потенциальные вьпзоды которого соединены с входами коммутатора и нагрузочный резистор, о т л и ч а ю щ и и — . с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены первый и второй переключатели, состоящие из трех ключей каждый, и блок управления ключами, вход которого соединен с выходом вычислительного блока, а выходы соединены с соответствующими управляющими входами ключей обоих переключателей, причем входы ключей первого переключателя соединены с вторым выводом источника стабильного напряжения, а входы ключей второго переключателя соединены с вторым токовым выводом образцового резистора, при этом выход первого ключа первого переключателя соединен через нагруэочный резистор с выходом первого клюЧа второго переключателя, а выходы второго ключа первого переключателя и третьего ключа второго переключателя соединены с входом цепи из последовательно соединенных термопреобразовате" лей сопротивления, выход которой соединен с выходами третьего ключа первого переключателя и второго ключа. второго переключателя.