SU1582029A1 - Многоточечный цифровой термометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к температурным измерени м и позвол ет повысить точность путем уменьшени  вли ни  на результат измерени  паразитных термоЭДС. Сигналы с термоэлектрических преобразователей (ТП) 1 поочередно поступают через коммутатор 8 на вход аналого-цифрового преобразовател  9, где преобразуетс  в цифровой код, поступающий в вычислительный блок 11. Значение температуры свободных концов ТП 1 измер етс  с помощью термопреобразователей сопротивлени  (ТС) 2 при различных направлени х измерительного тока, формируемого с помощью источника 7 стабильного напр жени , переключателей 14, 15, образцового резистора 4, нагрузочного резистора 5. Окончательный результат измерени  формируетс  в вычислительном блоке 11 с учетом дрейфа нул , воздействующих помех и конкретной градуировочной характеристики ТП. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к температурным измерени м и может быть использовано в разных отрасл х промыт- ленности, где производитс  измерение температуры с высокой точностью,

Целью изобретени   вл етс  повы- |пение точности измерени  путем умень- йюни  вли ни  на результат измерени  Паразитных термоЭДС.

На чертеже представлена блок-схе- Ма предлагаемого цифрового термометра .

Цифровой термометр содержит термо- электрические преобразователи (ТЭП) 1, термопреобразователи 2 сопротивлени  (ТС), расположенные в термовыравнивателе 3, образцовый резистор 4, нагрузочный резистор 5, источник 6 стабильного напр жени , конденсатор 7, коммутатор 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, блок 10 пам ти , вычислительный блок 1, блок 13 управлени  ключами, первый лереклю- чатель 14 и второй переключатель 15. Принцип работы устройства заключаетс  в следующем„

Значение измер емой температуры при произвольной температуре свободн концов ТЭП преобразуетс  в термоЭДС, а значение температуры свободных концов ТЭП определ етс  по падению напр жени  на соответствугощек данному каналу термопреобразователе сопро тивлени . При этом измерение температуры свободных концов ТЭП производитс  за два отсчета, при различных направлени х тока через ТС. При этом в одном случае значение напр жени  на ТС суммируетс  с паразитными термоЭДС , а в другом вычитаетс . Так процедура двойных измерений с измен емым направлением тока обеспечивает исключение всех нежелательных источников погрешностей в измерительной цепи ТС (эффектов Пельтье, Зеебе- ка, смещающих напр жений во входном усилителе АЦП и др.)

5

0

5 0 5

5 Q

5

Цифровой термометр работает следующим образом.

Коммутатор 8 производит поочередное обегание всех измерительных каналов . Код текущего номера канала зано- i

ситс  в блок 10 пам ти и служит дл  конкретного определени  пор дка обработки кода результата преобразовани  АЦП 9 в соответствии с программой, хран щейс  в блоке 10 пам ти, согласно функциональному назначению каждого канала . Хот  последовательность обега- ни  каналов может быть различной, дл  получени  значени  температуры в измер емой точке необходимо обеспечение следующих п ти тактов. i

В первом такте на вход АЦП 9 подаетс  напр жение с закороченного входа коммутатора 8. Код с выхода АЦП 9 через вычислительный блок 11 поступает в блок 10 пам ти и используетс  при дальнейшей работе цифрового термометра дл  компенсации дрейфа нул  АЦП 9 и помех, вли ющих на точность измерени . В первом такте управл ющий сигнал с блока I3 управлени  ключами поступает на первые управл ющие входы первого и второго переключателей 14 и 15, производ  подключение к источнику 6 напр жени  и образцовому резистору 4 нагрузочного резистора 5.

Во втором такте, по команде вычислительного блока 11, управл ющий сигнал по вл етс  на втором выходе блока 13 управлени  ключами. При этом вместо нагрузочного резистора 5 к источнику 6 стабильного напр жени  и образцовому резистору 4 подключаютс  конденсатор 7 и цепочка из последовательно включенных термопреобразователей 2 сопротивлени . Коммутатор 8 подключает к входу АЦП 9 потенциальные выводы образцового резистора 4 и по падению напр  ени  на нем вычислительный блок 11 определ ет значение тока в цепи ТС и производит его запись во вторую  чейку блока 10 пам ти ,

В третьем такте работы коммутатор 8 подключает к входу АЦП 9 потенцииль ные выводы ТС измерительного канала. Управл ющий сигнал остаетс  на втором выходе блока 13 управлени  ключами. Вычислительный блок 11 производит запись кода, соответствующего сумме (разнице) падени  напр жени  на ТС и действующих в измерительной цепи паразитных термоЭДС при данном направлении тока в третью  чейку блока 10 пам ти.

В четвертом такте управл ющий CHI- нал на третьем выходе блока 13 управлени  ключами производит изменение направлени  тока через цепочку ТС. Код с выхода АЦП 9 соответствует уже разнице (сумме) падени  напр жени  на ТС и действующих в измерительной цепи паразитных термоЭДС. Вычислительный блок 11 извлекает из третьей  чейки блока 10 пам ти код предыдущего измерени , находит среднеарифметическое результатов двух измерений , которое и соответствует падение напр жени  на ТС, определ ет значе- ние сопротивлени  ТС. По формуле, устанавливающей св зь между его сопротивлением и температурой (характеристика преобразовани  известна) вычисл етс  значение температуры свободных концов ТС. По значению температуры свободных концов определ етс  - код термоЭДС свободных концов дл  данного типа ТЭП, который записываетс  в четвертую  чейку блока 10 пам ти , i

В четвертом такте, когда к источнику 6 стабильного напр жени  и образцовому резистору 4 блоком 13 управлени  ключами подключаетс  нагрузочный резистор 5 (с целью предотвращени  самонагрева термопреобразователей сопротивлени ), коммутатор 8 подключает к входу АЦП 9 ТЭП соответствующего канала и вычислительный блок 11 по коду измеренной термоЭДС ТЕП 1, скорректированному с учетом дрейфа нул  и помех, производит сложение термоЭДС ТЭП с термоЗДС свободных концов. Далее вычислительный блок 11 по характеристике преобразо- |вани  ТЭП определ ет значение изме82029 $

Claims (1)

1. р емой температуры, которое поступает в блок 12 индикации. Формула изобретен и   Многоточечный, щ Ф/ювой термометр, содержащий термоэлектрический преобразователь , цепь, состо щую из последов г тельно соединенных термопреобразователей сопротивлении, каждый

   10 из которых расположен в непосредственной близости от свободного конца соответствующего термоэлектрического преобразовател , коммутатор, входы которого соединены с выходами термо15 электрических преобразователей и потенциальными выводами термопреобра- зов телей сопротивлени , а выходы подключены к блоку пам ти и входу аналого-цифрового преобразовател ,

   20 выходы которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с блоком индикации н блоком пам ти, конденсатор , подключенный к цепи из последовательно соединенных термопреоб25 разователей сопротивлени , источник стабильного напр жени , первый вывод которого соединен с первым токовым выводом образцового резистора, потенциальные выводы которого сседине-

   30 ны с входами коммутатора и нагрузочный резистор, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены первый и второй переключатели, состо щие из трех ключей каждый, и блок управлени  ключами, вход которого соединен с выходом вычислительного блока, а выходы соединены с соответствующими управл ющими входами ключей обоих пе ... реключателей, причем входы ключей

   первого переключател  соединены с вторым выводом источника стабильного напр жени , а входы ключей второго переключател  соединены с вторым токо .- вым выводом -образцового резистора, при этом выход первого ключа первого переключател  соединен через нагрузочный резистор с выходом первого ключа второго переключател , а выходы второго ключа первого переключател  и третьего ключа второго переключател  соединены с входом цепи из последовательно соединенных термопреобразоватб лей сопротивлени , выход которой соединен с выходами третьего ключа первого переключател  и второго ключа второго переключател .

   35

   50

   55