[go: up one dir, main page]

SU970134A1 - Digital temperature meter - Google Patents

Digital temperature meter Download PDF

Info

Publication number
SU970134A1
SU970134A1 SU813268381A SU3268381A SU970134A1 SU 970134 A1 SU970134 A1 SU 970134A1 SU 813268381 A SU813268381 A SU 813268381A SU 3268381 A SU3268381 A SU 3268381A SU 970134 A1 SU970134 A1 SU 970134A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
pulses
circuit
integrator
Prior art date
Application number
SU813268381A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Иванович Грибок
Владимир Иванович Зорий
Владимир Иванович Пуцыло
Original Assignee
Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола filed Critical Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority to SU813268381A priority Critical patent/SU970134A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU970134A1 publication Critical patent/SU970134A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

Изобретение относитс  к электротермометрии и может найти широкое применение при построении цифровых измерителей температуры и термо-ЭДС, в комплекте с низкочувствительными термопарами.The invention relates to electrothermometry and can be widely used in the construction of digital temperature and thermo-emf meters, complete with low-sensitivity thermocouples.

Известны измерители температуры, содержащие последовательно соединенные усилитель, резистор, ключ, селектор , счетчик результата и цифровое отсчетное устройство, причем к другому входу селектора подключен выход генератора тактовых импульсов, к входу которого подсоединен выход устройства автоматической подстройки частоты , а к общей.точке соединени  выхода ключа и входа интегратора подключен через второй резистор и второй ключ выход источника опорного напр жени  l.Temperature meters are known that have an amplifier, a resistor, a switch, a selector, a result counter and a digital reading device connected in series, the output of the clock generator, the output of the automatic frequency control device, and the common connection point of the output are connected to another selector input. the key and the integrator input is connected through the second resistor and the second key output of the source of the reference voltage l.

Однако известные измерители имеют строго линейную функцию преобразовани  и поэтому непригодны дл  непосредственного измерени  температуры , поскольку градуировочные характеристики термопар нелинейны.However, the known meters have a strictly linear conversion function and are therefore unsuitable for direct temperature measurement, since the calibration characteristics of thermocouples are non-linear.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство, которое содержит последовательно соединенные термопару.Closest to the proposed technical entity is a device that contains a series-connected thermocouple.

усилитель, резистор, перек.пючатель, интегратор, блок сравнени , селектор , счетчик результата, цифровое отсчетное устройство, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к второму входу селектора, а вход соединен с выходом устройства автоматической подстройки частоты , .а также п блоков кусочно-линейной amplifier, resistor, switch, integrator, comparison unit, selector, result counter, digital reading device, clock generator, the output of which is connected to the second input of the selector, and the input connected to the output of the automatic frequency control device, as well as n blocks piecewise -linear

10 аппроксимации, состо щих из п источников опорного напр жени , выходы которых через соответствующие резисторы каждого из блоков кусочно-линейной аппроксимации соединены с подвиж15 ными контактами перек.гаочателей участков аппроксимации, первые не-. подвижные контакты которых соединены между собой и с подвижными контактами переключателей соответствующих 10 approximations consisting of n sources of the reference voltage, the outputs of which, through the corresponding resistors of each of the pieces of the piecewise linear approximation, are connected to the movable contacts of the cross-connectors of the approximation sections, are not the first. movable contacts which are interconnected and with movable contacts of switches corresponding

20 блоков аппроксимации, первые неподвижные контакты которых соединены между собой и подключены к входу интегратора , а вторые неподвижные контакты этих переключателей и переключателей участков аппроксимации в каждом из блоков линеаризации св заны с общей шиной, причем выходы блока управлени  св заны с входами управлени  селектора, цифрового отсчетно30 го устройства и входами управлени 20 approximation blocks, the first fixed contacts of which are interconnected and connected to the integrator input, and the second fixed contacts of these switches and switches of the approximation sections in each of the linearization blocks are connected to a common bus, and the outputs of the control unit are digital control unit and control inputs

всех переключателей, а сигнальный вход блока управлени  подключен к выходу генератора тактовых импульсов 2 .all switches, and the signal input of the control unit is connected to the output of the clock pulse generator 2.

Однако в этом устройстве первичные измерительные преобразователи температуры, например термопары, имеют обычнонелинейные градуировочные характеристики, что при првьпиении точности измерени  приводит к необходимости увеличени  количества участков аппроксимации, а тем самым к увеличению количества блоков линеаризации и, соответственно, количества резисторов и ключей, подключенных к входу интегратора во втором такте интегрировани . Следовательно, по вл етс  дополнительный источник погрешности - обратные токи ключей, которые вли ют на значение токов здр да-разр да интегратора, а значит, и на результат измерени . Кроме того некоторые термопары в определенных об зт х температур имеют очень низкую чувствительность. Например, термолара медь-константан при 20 К имеет чувствительность приблизительно 5 мкВ/К, а при 10 К ее чувствительность еще ниже и составл ет всего. 2,5 мкВ/К. Это приводит к тому, что лл  обеспечени  линейного преобразовани  измер емой температуры в код необходимо увеличивать значени  разр дных резисторов блоков линеаризациHowever, in this device, primary temperature measuring transducers, such as thermocouples, have non-linear calibration characteristics, which, when measuring accuracy, necessitates an increase in the number of approximation sections, and thus an increase in the number of linearization blocks and, accordingly, the number of resistors and switches connected to the input integrator in the second cycle of integration. Consequently, an additional source of error appears - reverse key currents that affect the value of the integrator's health-discharge currents, and hence the measurement result. In addition, some thermocouples have very low sensitivity at certain temperature levels. For example, a thermolar copper-constantan at 20 K has a sensitivity of approximately 5 µV / K, and at 10 K its sensitivity is even lower and is only. 2.5 µV / K. This leads to the fact that in order to achieve a linear conversion of the measured temperature into a code, it is necessary to increase the values of the discharge resistors of the linearization blocks.

Действительно, значени  разр дных резисторов считывают по формулеIndeed, the values of the discharge resistors are read by the formula

R.. /R .. /

1 b,U;RT,fo1 b, U; RT, fo

где Е - напр жение источника опорног напр жени  блока линеаризации ;where E is the voltage source of the reference voltage of the linearization unit;

R,j - сопротивление зар дного резистора интегратора в первом такте интегрировани ; К - коэффициент усилени  усилител  ; Т - длительность первого тактаR, j is the resistance of the integrator charge resistor in the first integration cycle; K is the gain of the amplifier; T - the duration of the first measure

интегрировани ;integration;

ьи- - значени  термо-ЭДС термопары на i-cM участке аппроксимации ;sy - the thermocouple EMF values of the thermocouple at the i-cM plot of the approximation;

п. - количество импульсов на i-ом участке аппроксимации, соответствующее значению измер емой температуры на этом участке; ф- частота генератора тактовыхp. is the number of pulses in the i-th area of the approximation, corresponding to the value of the measured temperature in this area; f- frequency clock generator

импульсов. ,pulses. ,

Дл  серийного цифрового вольтметра Щ 68000 и термопары медь-константан в диапазоне 10-20 К значение R составл ет 2,5 МОм. Включение таких больших сопротивлений на входе интегратора приводит к резкому возрастани погрешности, поскольку их значени  станов тс  соизмеримыми с сопротивлени ми утечки. Уменьшить значени  разр дных резисторов возможно, например , путем увеличени  частоты f генератора тактовых импульсов, однако при этом уменьшаетс  помехоустойчивость измерени , поскольку усложн етс  осуществление фазовой автоподстройки частоты тактовых импульсов с заданной точностью. Кроме того, при ,измерении температуры низкочувстви-,For a serial digital voltmeter Sch 68000 and a copper-constantan thermocouple in the range of 10-20 K, the value of R is 2.5 MΩ. The inclusion of such large resistances at the input of the integrator leads to a sharp increase in the error, since their values become comparable with the leakage resistances. It is possible to reduce the values of the discharge resistors, for example, by increasing the clock pulse frequency f, however, this reduces the measurement noise immunity, since it is difficult to perform the clock phase clock frequency auto-tuning with a given accuracy. In addition, when measuring the temperature of the low-sensitivity,

0 тельными термопарами, невозможно в одном устройстве совместить две функции: измерение температуры и измерение термо-ЭДС, что особенно важно в термометрии.It is impossible to combine two functions in one device: temperature measurement and measurement of thermo-EMF, which is especially important in thermometry.

5 Цель изобретени  - повышение,точности измерени  температуры при расширении функциональных возможностей.5 The purpose of the invention is to increase the accuracy of temperature measurement while expanding the functionality.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены схемаThe goal is achieved by introducing a scheme into the device.

0 ИЛИ, второй счетчик результата, делитель частоты, реверсивный счетчик, второе цифровое отсчетное устройство и схема И, один из входов которой соединен с выходом реверсивного счетчика, а два других соединены соответственно с выходом генератора тактовых импульсов и одним из выходов блока управлени , выход схема ИЛИ соединен с входом схемы цифровой линеаризации,0 OR, second result counter, frequency divider, reversible counter, second digital reading device and AND circuit, one of the inputs of which is connected to the output of the reversible counter, and the other two are connected respectively to the output of the clock generator and one of the outputs of the control unit, output circuit OR connected to the input of a digital linearization circuit,

Q выход которой через второй счетчик результата соединен с входом второго цифрового отсчетного устройства, а один из входов схемы ИЛИ соединены с выходом селектора и вычитающим входом реверсивного счетчика, другойQ output of which through the second result counter is connected to the input of the second digital reading device, and one of the inputs of the OR circuit is connected to the output of the selector and the subtractive input of the reversing counter, the other

вход - с выходом схемы И и входом делител  частоты, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика. the input is with the output of the AND circuit and the input of the frequency divider, the output of which is connected to the summing input of the reversible counter.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  измерени  температуры.The drawing shows a functional diagram of a device for measuring temperature.

Устройство содержит последовательно соединенные первичный измерительный преобразователь 1, усилитель 2,The device contains a series-connected primary measuring transducer 1, an amplifier 2,

5 резистор 3, переключатель 4, интегратор 5, блок б сравнени , селектор 7, счетчик 8 результата и цифровое отсчетное устройство 9. К общей точке соединени  переключател  4 и инQ тегратора 5 подключен выход источника 10 опорного напр жени  через второй резистор 11 и второй переклю чатель12 , а к второму входу селектора 7 подключен выход генератора 13 тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом устройства 14 автоматической подстройки частоты. К двум входам cxeNM И 15 соответственно подключены выход генератора 13 тактовых импульсов и один из выходов блока 16 управлени , а к ее третьему входу подсоединен выход реверсивного счетчика 17, к суммирующему входу которого подключен выход делител  18 частоты, а к вычитающему входу - выход селектора 7. Вход делител  18 частоты св зан с выходом схемы И-15 и с одним из входов схемы ИЛИ 19, другой вход которой подключен к выхо ду селектора 7. Выход схемы ИЛИ 19 через схему 20 цифровой линеаризации и второй счетчик 21 результата св зан с входом второго цифрового отсчетного устройства 22, причем выходы блока 16 управлени  соединены с входами управлени  переключателей 4 и 12, селектора 7, а также генера-тора 13 тактовых импульсов. Устройство работает следующим образом . Выходна  термо-ЭДС ЕХ термопары 1 усиливаетс  усилителем 2.до номиналь ного уровн  КуЕ(где Ку - коэффициент усилени  усилител  2). На врем  Tj тТ , кратное периоду Т напр жени  сети 50 Гц, блок 16 управлени  своим сигналом открывает переключатель 4, вследствие чего в интеграторе 5 начинает интегрироватьс  выходное напр жение КуЕ усилител  2. К мс ленту окончани  интервала на выходе интегратора 6 получаем напр жение ewxiIirK J Т7 (1) о где R - сопротивление резистора 3; С - емкость конденсатора интегратора 5. Во втором такте (после окончани  интервала Т ) блок 16 управлени  сво им сигналом закрывает переключатель 4 тем самым отключа  выход усилител  2 от входа интегратора 5, ключ 12 откр ваетс , подключа  к входу интегратора 5 выход источника 10 опорного напр жени , а селектор 7 открываетс  дл  прохождени  импульсов от генератора 13 тактовых импульсов на вход счетчика 8 результата. При этсм происходит разр д интегратора 5 до момента его возвращени  в исходное состо ние , что фиксируетс  блоком б Сравнени . Во втором такте на выходе интегра тора 5 возникает напр жение V«.- poai-g. (2) где R - сопротивление резистора 11; БД - выходное напр жение источни ка 10 опорного напр жени ; TJ - интервал времени от момента начала второго такта интегрировани  до момента возвра щени  интегратора 5 в исхо ное состо ние, т.е. до момента , когда выполн етс  равенство Ugyxi Uenxi-. . Приравнива  выражени  (1) и (2), определ ем длительность Ту второго такта интегрировани  EX-- E). где К -%-. - коэффициент аналого о цифрового преобразовани  . В момент окончани  интервала Ту срабатывает блок 6 сравнени  и своим выходным сигналом закрывает селектор 7, вследствие чего прохождение импульсов от генератора 13 тактовых импульсов на вход счетчика 8 результата прекращаетс . Таким образом, в счетчике 8 фикси руетс  код числа, пропорциональный измер емой термо-ЭДС Ejc термопары 1 t где f - частота импульсов генератора 13 тактовых импульсов. В момент окончани  интервала Т;, импульсы с частотой с выхода генератора 13 тактовых импульсов через селектор 7 поступают на счетчик 8 результата и одновременно на вычитающий вход реверсивного счетчика 17 и на один из входов схемы ИЛИ 19. ;В тот же момент по сигналу блока 16 управлени , поступающего на один из входов схемы И 15, импульсы частотой fo с выхода генератора 13 тактовых импульсов через схему И 16 поступают на вход делител  18 частоты и на второй вход схемы ИЛИ 19. С выхода делител  18 частоты импульсы частотой fj,(;n.-1) (где (п-1) - коэффициент делени  частоты делител  18 частоты) поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 17. Этиимпульсы будут поступать до момента перехода его через ноль. Таким образом, на суммирующий вход реверсивного счетчика 17 должно поступить количество импульсов N частотой д(п-1), поскольку на вычитающий вход поступило N импульсов частотой fft/ так как в момент окончани  интервала Tj по сигналу блока сравнени  закрываетс  селектор 7 и поступление импульсов частотой f на его вычитающий вход прекращаетс . В момент перехода реверсивного счетчика 17через ноль по его выходному сигналу , поступающему на третий вход схемы И, последн   запрещает прохождение ..импульсов с выхода генератора 13 тактовых импульсов на вход делител  18частоты, а значит и на второй вход схемы ИЛИ. Таким образом, на один вход схемы ИЛИ 19 поступает N импульсов, а на второй -(n-l)Ng импульсов. Следовательно , с выхода схемы ИЛИ 19 на вход цифровой схемы 20 линеаризации поступает nNg импульсов. Цифрова  схема линеаризации может быть построена по любому известному принципу. С выхода цифровой схемы 20 линеаризации на вход второго счетчика 21 результата5 a resistor 3, a switch 4, an integrator 5, a comparison block b, a selector 7, a result counter 8 and a digital reading device 9. The output of the reference voltage source 10 is connected to the common connection point of the switch 4 and the integrator 5 via a second resistor 11 and a second switch reader 12, and to the second input of the selector 7 is connected to the generator output 13 clock pulses, the input of which is connected to the output of the device 14 automatic frequency control. The output of the generator 13 clock pulses and one of the outputs of the control unit 16 are connected to the two inputs cxeNM And 15, respectively, and the output of the reversible counter 17 is connected to its third input, to the summing input of which the output of the frequency divider 18 is connected, and to the subtracting input - the output of the selector 7 The input of the frequency divider 18 is connected with the output of the I-15 circuit and with one of the inputs of the OR 19 circuit, the other input of which is connected to the output of the selector 7. The output of the OR 19 circuit through the digital linearization circuit 20 and the second counter 21 of the result is connected to the input second digit readout device 22, and the outputs of the control unit 16 are connected to the control inputs of switches 4 and 12, the selector 7, and the generator 13 of clock pulses. The device works as follows. The output thermo-emf EX of thermocouple 1 is amplified by amplifier 2. up to the nominal level of CUE (where Ku is the gain factor of amplifier 2). For time Tj tT, multiple to the period T of the network voltage of 50 Hz, the control unit 16 opens its switch 4, as a result of which the integrator 5 begins to integrate the output voltage Kue of the amplifier 2. By ms the voltage of the end of the interval at the output of the integrator 6 results in the voltage ewxiIirK J T7 (1) о where R is the resistance of the resistor 3; C is the capacitor of the integrator capacitor 5. In the second cycle (after the end of the interval T) the control unit 16 with its signal closes the switch 4 thereby disconnecting the output of amplifier 2 from the input of the integrator 5, the key 12 is opened, connected to the input of the integrator 5, the output of the source 10 voltage, and the selector 7 opens for the passage of pulses from the generator 13 clock pulses to the input of the counter 8 of the result. In the case of ems, the discharge of the integrator 5 occurs until its return to the initial state, which is fixed by the Comparison unit b. In the second cycle, at the output of the integrator 5, the voltage V «.- poai-g. (2) where R is the resistance of the resistor 11; BD is the output voltage of the source 10 of the reference voltage; TJ is the time interval from the beginning of the second integration cycle to the moment of integrator 5 returning to the initial state, i.e. until the moment when the equality Ugyxi Uenxi- holds. . Equating the expressions (1) and (2), we define the duration Tj of the second cycle of integration EX-- E). where K -% -. - analog conversion factor. At the time of the end of the interval TU, the comparison unit 6 is activated and closes the selector 7 with its output signal, as a result of which the pulses from the generator 13 clock pulses to the input of the result counter 8 are stopped. Thus, in the counter 8, a number code is fixed, which is proportional to the measured thermocouple EMF Ejc of the thermocouple 1 t, where f is the pulse frequency of the generator 13 clock pulses. At the time of the end of interval T ;, pulses with a frequency from the generator output of 13 clock pulses through the selector 7 arrive at the result counter 8 and simultaneously to the subtracting input of the reversible counter 17 and to one of the inputs of the OR circuit 19.; At the same time, the signal from block 16 control arriving at one of the inputs of the AND 15 circuit, pulses of the frequency fo from the generator output 13 clock pulses through the AND 16 circuit arrive at the input of the frequency divider 18 and to the second input of the OR circuit 19. From the output of the frequency divider 18, the pulses of frequency fj, (; n .-1) (where (p-1) - the coefficient is divided and the frequencies of the 18 frequency divider) are fed to the summing input of the reversible counter 17. These pulses will arrive until it passes through zero. Thus, the summing input of the reversible counter 17 must receive a number of pulses N of frequency d (n-1), since N pulses of frequency fft / arrived at the subtracting input, because at the moment Tj ends at the comparison unit signal, the selector 7 closes f to its subtracting input is terminated. At the moment of switching the reverse counter 17 through zero, its output signal arriving at the third input of the AND circuit, the latter prohibits the passage of .. pulses from the generator output 13 clock pulses to the input of the frequency divider 18, and hence to the second input of the OR circuit. Thus, N pulses go to one input of the OR circuit 19, and (n-l) Ng pulses to the second. Therefore, from the output of the circuit OR 19 to the input of the digital circuit 20 linearization receives nNg pulses. Digital linearization scheme can be built on any known principle. From the output of the digital linearization circuit 20 to the input of the second counter 21 results

Поступает N импульсов, количество которых пр мо пропорционально измер емой температуре 9 , Результаты измерений Б и в индицируютс  соответственно цифровыми отсчетными устройствами 9 и 22.N pulses are received, the number of which is directly proportional to the measured temperature 9, Measurement results B and V are displayed, respectively, by digital reading devices 9 and 22.

Затем цикл измерени  повтор етс .Then the measurement cycle is repeated.

Таким образом, за счет введени  дополнительных узлов и св зей в предлагаемом устройстве по сравнению с известным повшиаетс  точность измерени  температуры и значительно расиир ютс  функциональные возможности, поскольку одновременно можно получать -результаты измерени  термо-ЭДС и температуры .Thus, due to the introduction of additional nodes and connections in the proposed device, compared with the known, the accuracy of temperature measurement increases and the functionality significantly increases, since it is simultaneously possible to obtain the results of measuring thermo-EMF and temperature.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 347909, кл. G 01 К 7/02, 1970.1. USSR author's certificate number 347909, cl. G 01 K 7/02, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР/ по за вке 2787095/18-10,,2. USSR author's certificate / as per draft 2787095 / 18-10 ,, кл. G 01 К 1/02f 1979 (прототип).cl. G 01 K 1 / 02f 1979 (prototype). ffff
SU813268381A 1981-04-03 1981-04-03 Digital temperature meter SU970134A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813268381A SU970134A1 (en) 1981-04-03 1981-04-03 Digital temperature meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813268381A SU970134A1 (en) 1981-04-03 1981-04-03 Digital temperature meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU970134A1 true SU970134A1 (en) 1982-10-30

Family

ID=20950681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813268381A SU970134A1 (en) 1981-04-03 1981-04-03 Digital temperature meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU970134A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3875503A (en) Dual slope type resistance deviation measuring apparatus
US3662163A (en) Digital signal linearizer
US3939459A (en) Digital signal linearizer
US4110746A (en) A-D converter having nonlinear characteristics
US3978402A (en) Apparatus for producing an electrical output signal whose magnitude is linearly representative of the value of an unknown resistance
SU970134A1 (en) Digital temperature meter
US3913096A (en) Measuring device for use with an electrical transducer having parabolic resistance response
SU708175A2 (en) Temperature measuring device
SU1027534A1 (en) Digital thermometer
SU823900A1 (en) Device for measuring temperature
SU830146A2 (en) Digital thermometer
SU1560987A1 (en) Digital meter of temperature
SU847069A1 (en) Device for measuring temperature
SU1138664A1 (en) Device for measuring temperature
SU705278A1 (en) Temperature to time interval converter
SU375566A1 (en) DIGITAL VOLTMETER
SU1023211A1 (en) Digital thermometer
SU752237A1 (en) Device for measuring the time of variation of a signal by several times
SU627349A1 (en) Temperature digital meter
RU2025044C1 (en) Method of digital measurement of temperature and device for its realization
RU1783400C (en) Method and device for determining temperature and humidity of air
SU1113813A1 (en) Function generator with analog-to-digital converting unit
SU483674A1 (en) Device for linearizing the characteristics of digital devices
SU993045A1 (en) Digital temperature calorimeter
SU993143A1 (en) Digital frequency meter