SU1075086A1

SU1075086A1 - Digital temperature meter

Info

Publication number: SU1075086A1
Application number: SU823510347A
Authority: SU
Inventors: Владимир Георгиевич Зубов; Алексей Леонидович Хлюнев
Original assignee: Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1984-02-23

Abstract

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термопреобразователь , подключенный к входу врем ,импульсного преобразовател , первый выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок управлени , выходы которого подключены к установочному входу реверсивного счетчика и блоку индикации, схему сравнени , входы которой соединены с выходами счетчика и первого регистра, элемент И, -триггер , элементы задержки и формирователи, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены дополнительный счетчик, блок пам ти, сумматор, управл емый генератор и второй регистр, вход которого соединен с выходом первого регистра и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, а выход подключен к управл ющему входу управл емого генератора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика и информационному входу счетчика, знаковые входы которых соединены с выходом триггера, первый вход которого соединен со знаковым выходом сумматора, а второй вход - с установочными входами счетчика и регистров, вторым выходом врем импульсного преобразовател и вторым входом управл емого генератора, первым входом блока управлени и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнени , вторым входом, блока управлени и через первые элемент задержки и формирователь подключен к управл ющему входу второго регистра, а выход элемента И через вторые элемент задержки и формирователь подключен к. управл ющему входу первого регистра, информационные входы которого подключены к выходу блока пам ти , при этом первый вы.ход врем импульсного преобразовател подключен к входу дополнительного счетчика, выход .которого соединен с инфор.мационными входами блока пам ти, а выходы блока управле СЛ ни соединены с управл ющими входами дополнительного счетчика, врем импульсного преобразовател , блока пам ти и управО л емого генератора. 00 05A DIGITAL TEMPERATURE METER containing a thermal converter connected to the time input of a pulse converter whose first output is connected to the first input of a reversible counter, the output of which is connected to the display unit, a counter, a control unit whose outputs are connected to the installation input of the reversible counter and display unit, circuit the comparison, the inputs of which are connected to the outputs of the counter and the first register, the AND element, the trigger, the delay elements and the formers, characterized in that, in order to increase the measurement, an additional counter, a memory block, an adder, a controlled generator and a second register are entered, the input of which is connected to the output of the first register and the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the second register, and the output is connected to the control input controlled generator, the output of which is connected to the second input of the reversible counter and information input of the counter, the sign inputs of which are connected to the trigger output, the first input of which is connected to the sign output of the adder, and Swarm input - with the installation inputs of the counter and registers, the second output of the pulse converter and the second input of the controlled generator, the first input of the control unit and the first input of the And element, the second input of which is connected to the output of the comparison circuit, the second input, the control unit and through the first element the delay and the driver are connected to the control input of the second register, and the output of the AND element through the second delay element and the driver are connected to the control input of the first register, the information inputs of which This is connected to the output of the memory unit, while the first output is the time of the pulse converter connected to the input of the additional counter, the output of which is connected to the information inputs of the memory block, and the outputs of the control unit СЛ are not connected to the control inputs of the additional counter, time of the pulse converter, the storage unit and the controlled generator. 00 05

Description

Изобретение откоситс к темпёратурным измерени м, а именно цифровым измв ригел м температуры с коррекцией нелИ нейностн термопреобразовател . Известен цифровой измеритель темпе ратуры, содержащий термопреобразователь, преобразователь сигнала термопреобразовател во временной интервал, ключ, соедин ющий генератор счетных импульсов с двоично-дес тичным счетчиком, блок цифровой индикации, причем параллельно входу двоично-дес тичного счетчика включен вход дополнительного двоичного счетчика, информационный вход которого соединен с адресным входом посто нного запоминающего устройства 1. Недостатком этого измерител вл- етс низка точность измеренл , вызванна тем, что алгоритм коррекции не позвол ет оптимально выбирать линейную характерис тйку преобразовани поскольку в этом изм.ерйтеле невозможна операци вычитани кмпульсов -из результата измерени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс цифровой преобразователь частоты, который может быть использован в качестве цифрового измерител температуры при работе с термопреобразователем, содержащий термопреобразователь , подключенный к. входу врем ймпульсного. преобразовател , первый которого подключен к входу ре-; версивмого счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок у-правлен , Быхсды которого подключены к уста HOL o4HOMy входу реверсивного счетчик 1,и блоку индикации, схему сравнени , входы которой- соединены с выходами счетчика и первого регистра, элемент И, триггер, элементы задержки и формирователи, а также делитель частоты, генератор образцовой частоты, схему выбора предела измерени , схемы совпадени , формирователи образцовых частот 2. В этом устройстве, линеаризаци осупдествл етс путем добавлени к результату измерени (или вычитани из результата измерени ) дополнительных импульсов, следующих с определенными частотами, что не позвол ет достичь высокой точности измереои . Кроме того, в этом измерителе HeBOoFvioxcLia оперативна перестройка функи ,ин коррекции нелинейности характеристики термопреобразовател , в результате чего при измерении характера нелинейности характеристики термопреобразовател дл обеспечени требуемой погрешности изме-. рени необходима замена р да элементов устройства. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени , а также ускорение процессов проверки и настройки цифрового термометра. Поставленна цель достигаетс тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, подключенный к входу арем импульсного преобразовател , первый выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком индикации, счетчик, блок управлени , выходы которого подключены к установочному входу реверсивного счетчика и блоку индикации, схему сравнени , входы которой соединены с выходами счетчика и первого регистра, элементы И, триггер, элементы задержки и формирователи, введены дополнительный счетчик, блок пам ти, сумматор, управл емый генератор и второй регистр вход которого соединен с выходом первого регистра и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра , а выход подключен к управл ющему входу управл емого генератора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика и информационному входу счетчика, знаковые входы которых соединены с выходом триггера, первый вход которого соединен со знаковым выходом сумматора, а второй вход - с установочными входами счетчика и регистров, вторым выходом врем импульсного преобразовател и вторым входом управл емого генератора, первым входом блока управлени и первым -ВХОДОМ элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнени , вторым входом блока управлени и через первые элемент задержки и формирош1тель подключен к управл ющему входу второго регистра, а выход элемента И через вторые элемент задержки и формирователь подключен к управл ющему .входу первого регистра, информационные входы которого подключены к выходу блока пам ти, гфи этом первый выход врем импульсного преобразовател подключен к входу дополнительного счетчика, выход когорого соединен с информационными входами блока пам ти, а выходы блока управлени соединены с управл ющими входами дополнительного счетчика врем импульсного преобразовател , блока пам ти и управл емого генератора. На . 1 приведена функциональна схема циц)рового измерител температуры, на фиг. 2 - рисунок, по сн ющий режим определени функции коррекции нелинейности по фиксированным точкам. Цифровой термометр, содержит термопреобразователь , блок 2 управ-ленип, врем импульсный преобразователь 3, реверсивный счетчик 4, блок индикации 5, счетчик 6, триггер 7, схему 8 сравнени , первый регистр 9, второй регистр 10, сумматор 11, элемент И 12, элементы 13 и 14 задержки, формирователи 15-17, управл емый генератор 18, включающий в себ цифро-аналоi-OBHfi преобразователь 19, интегратор 20 схему 21 сравнени , триггер Шмитта 22 |Ключи 23 и 24 и схему И-НЕ 25, дополни отельный счетчик 26 и блок 27 пам ти.The invention contributes to temperature measurements, namely, digital measurement of temperature bars with correction of a thermocoupler. A digital temperature meter is known, which contains a thermal converter, a thermal converter signal converter in a time interval, a key connecting a counting pulse generator with a binary-decimal meter, a digital display unit, and an additional binary counter input is included in parallel with the binary-decimal counter, information input which is connected to the address input of the persistent storage device 1. The disadvantage of this meter is the low accuracy of the measurement, caused by the fact that goritm correction does not allow optimally select the characteristic tyku linear conversion because this subtraction operation is impossible izm.erytele kmpulsov -from the measurement result. Closest to the proposed technical entity is a digital frequency converter, which can be used as a digital temperature meter when working with a thermal converter, which contains a thermal converter connected to the pulse time input. Converter, the first of which is connected to the input of the re; version of the counter, the output of which is connected to the display unit, the counter, the u-directional unit, whose outlets are connected to the HOL o4HOMy input of the reversible counter 1, and the display unit, the comparison circuit, whose inputs are connected to the counter outputs and the first register, And element, trigger, delay elements and drivers, as well as a frequency divider, an exemplary frequency generator, a measurement limit selection circuit, a matching circuit, an exemplary frequency drivers 2. In this device, the linearization is evaluated by adding to the result and (or subtracting from the result of the measurement) additional pulses, with the following specific frequencies that does not allow to reach high precision izmereoi. In addition, in this HeBOoFvioxcLia measuring instrument, an operational reorganization of the function, the correction of the non-linearity of the characteristic of the thermal converter, as a result of which, when measuring the nature of the non-linearity of the characteristic of the thermal converter, the measurements are made. It requires the replacement of a number of elements of the device. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy as well as accelerate the verification processes and the settings of the digital thermometer. The goal is achieved by the fact that a digital temperature meter containing a thermal converter connected to the input of a pulse converter, the first output of which is connected to the first input of a reversible counter, the output of which is connected to a display unit, a counter, a control unit whose outputs are connected to a reversible installation input the counter and the display unit, a comparison circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the counter and the first register, the elements AND, the trigger, the delay elements and the drivers, s are an additional counter, a memory unit, an adder, a controlled oscillator and a second register whose input is connected to the output of the first register and a first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the second register, and the output is connected to the control input of the controlled oscillator, whose output connected to the second input of the reversible counter and the information input of the counter, the sign inputs of which are connected to the trigger output, the first input of which is connected to the sign output of the adder, and the second input - to the setup inputs and the counter and registers, the second output is the time of the pulse converter and the second input of the controlled generator, the first input of the control unit and the first INPUT of the element I, the second input of which is connected to the output of the comparison circuit, the second input of the control unit and through the first delay element and the driver is connected to the control input of the second register, and the output of the element I through the second delay element and the driver are connected to the control input of the first register, the information inputs of which are connected to the output of the memory unit, g and wherein the first output time of the pulse transformer is connected to the input of an additional counter, yield Kogoro connected to data inputs of the memory unit, and the control unit outputs are connected with the control inputs of the additional time counter pulsed transducer unit and memory controlled oscillator. On . 1 is a functional diagram of a temperature meter, in FIG. 2 is a drawing explaining the mode of determining the function of nonlinearity correction by fixed points. Digital thermometer, contains a thermoconverter, unit 2 control-lenip, time pulse converter 3, reversible counter 4, display unit 5, counter 6, trigger 7, comparison circuit 8, first register 9, second register 10, adder 11, And 12, delay elements 13 and 14, drivers 15–17, controlled oscillator 18, including a digital-analogue-OBHfi converter 19, integrator 20 comparison circuit 21, Schmitt trigger 22 | Keys 23 and 24, and IS-NOT 25, add additional counter 26 and memory block 27.

На фиг. 2 пр ма 28 соответствует линейному закону выходного сигнала N цифрового термометра от измер емой температуры , крива 29 показывает, как мен етсй выходной сигнал термометра при отсутствии коррекции нелинейности термопреобразовател , а крива 30 показывает функцию коррекции нелинейности термопреобразовател .FIG. 2, straight line 28 corresponds to the linear law of the output signal N of the digital thermometer from the measured temperature, curve 29 shows how the output signal of the thermometer changes without correction of the non-linearity of the thermal converter, and curve 30 shows the correction function of the non-linearity of the thermal converter.

Цифровой измеритель температуры работает в двух режимах: в режиме измерени температуры и в режиме определени функции коррекции нелинейности термопреобразовател , который провод т перед сдачей цифрового термометра в эксплуатацию,: при проверке, а также при замене термопреобразовател . При проведении этого режима, термопреобразователь помещают в ванну автоматической проверочной установки , температура которой устанавливаетс путем подачи на ее вход соответствующего сигнала в цифровом коде. Блок 2 упраВ лени присваивает счетчику 3 число, соответствующее линейному значению выходного сигнала термопреобразовател дл первой градуировочной точки температурной характеристики, ч выдает на вход поверочной установки код этой точки. По этому сигналу в ванне поверочной установки устанавливаетс соответствующа температура . После этого на вычитающий вход счетчика 26 с выхода врем импульсного преобразовател подаютс импульсы, число которых определ етс значением выходной характеристики термопреобразовател . Величина отклонени ANj характеристики списываетс со счетчика 26 в блок пам ти по адресу, соответствующему заданной градуировочной температуре.The digital temperature meter operates in two modes: in the mode of temperature measurement and in the mode of determining the function of correcting the nonlinearity of the thermal converter, which is carried out before putting the digital thermometer into operation: during the test and also when replacing the thermal converter. When conducting this mode, the thermocouple is placed in the bath of the automatic test installation, the temperature of which is determined by applying to its input the corresponding signal in the digital code. The control unit 2 assigns to the counter 3 a number corresponding to the linear value of the output signal of the thermoconverter for the first calibration point of the temperature characteristic, which gives the code of this point to the calibration setup input. The corresponding temperature is established in this bath in the calibration facility. Thereafter, pulses are supplied to the subtracting input of counter 26 from the output of the time of the pulse converter, the number of which is determined by the value of the output characteristic of the thermal converter. The deviation amount ANj of the characteristic is charged from the counter 26 to the memory block at the address corresponding to the predetermined calibration temperature.

Аналогичным образом определ етс отклонение характеристики термопреобразовател от линейной.характеристики в остальных градуировочных точках, число которыхопредел етс характеристикой термопреобразовател и требуемой точностью термометра .In a similar way, the deviation of the characteristic of the thermocouple is determined from the linear characteristic at the remaining calibration points, the number of which is determined by the characteristic of the thermocouple and the required accuracy of the thermometer.

В режиме измерени температуры цифровой измеритель температуры работает следующим образом.In the temperature measurement mode, the digital temperature meter operates as follows.

Блок 2 управлени вырабатывает сигнал , разрешающий работу генератора 18, а также блокирующий счетчик 26. Перед началом измерени температуры по сигналу с блока управлени реверсивный счетчик 4, счетчик 6 и триггер 7 обнул ютс , первому 9 и второму 10 регистрам присваиваетс значение отклонений AN и uNo соответственно дл нулевой (t 0) и первой |(t tj) градуировочных точек. Сумматор 31 выдает на вход цифро-аналогового преобразовател 19 управл емого генератора 18 код, пропорциональный разности uNt bNo . При этом частота генерируемых импульсов устанавливаетс пропорциональной величине ANj - ANo-. При .измерении температуры с первого выхода преобразовател The control unit 2 generates a signal enabling the operation of the generator 18, as well as the blocking counter 26. Before the temperature measurement is started, the reversible counter 4, the counter 6 and the trigger 7 are zeroed by the control unit signal, the first 9 and second 10 registers are assigned the value of deviations AN and uNo accordingly for zero (t 0) and first | (t tj) calibration points. The adder 31 outputs to the input of the digital-to-analog converter 19 of the controlled oscillator 18 a code proportional to the difference uNt bNo. Here, the frequency of the generated pulses is set proportional to the magnitude ANj - ANo-. When measuring the temperature from the first output of the converter

3на первый вход реверсивного счетчика 4 поступают импульсы, число которых пропорционально измер емой температуре. Одновременно преобразователь 3 формирует временной интервал, пропорциональный измер емой температуре, который поступает tia управл ющий вход генератора 18, разреша его работу, только в течении этого3, the first input of the reversible counter 4 receives pulses, the number of which is proportional to the measured temperature. At the same time, the converter 3 forms a time interval proportional to the measured temperature, which is fed tia to the control input of the generator 18, allowing its operation only during this

интервала, а также устанавливает тириггерinterval, and also sets up a tigrigger

7 в состо ние соответствующее знаку «плюс На второй вход реверсивного счетчика и вход счетчика 6 поступают импульсы с выхода генератора 18, частота которых, будучи пропорциональной величине отклонени uN| .iNo вь|бираетс такой, чтобы изменение сигнала на выходе реверсивного счет.чика осу ществл лось по линейному закону. В мо Мент времени, когда код на выходе счет чика 6 равен коду, записанному в регистру 9, срабатывает схема 8 сравнени , по сиг-налу которой формирователи 15 и 16 вырабатывают импульсы, по которым регистру 10 присваиваетс значение первого регистра 9, а в регистр 9 .записываетс число из блока пам ти, соответствующее значению отклонени л во второй градуировочной точке ta. На этом участке часто та генератора 18 пропорциональна величи -ANjI. Таким образом осушествл етс переход на следующий участок ли неаризации.7 are in the state corresponding to the plus sign. The second input of the reversible counter and the input of counter 6 receive pulses from the output of the generator 18, whose frequency, being proportional to the deviation value uN | .iNo is chosen so that the change in the signal at the output of the reversible counting device is carried out according to a linear law. In time, when the code at the output of counter 6 is equal to the code recorded in register 9, the comparison circuit 8 operates, according to the signal of which drivers 15 and 16 generate pulses, according to which register 10 is assigned the value of the first register 9, and in register 9. A number from the memory block is recorded, corresponding to the deviation value l in the second calibration point ta. In this area, often that generator 18 is proportional to the magnitude -ANjI. Thus, the transition to the next section of non-analysis is carried out.

При переходе на спадающий участок.When you go to the falling area.

г))ункции коррекции (отклонение . точки больще, чем дл /-й)на знаковом вЫ ходе сумматора 31 по вл етс сигнал, пере вод щий триггер 7 в состо ние «минус При этом импульсы, поступающие на соответствующие входы реверсивного счетчикаd)) Correction Functions (Deviation. Points are Greater than D / th) On the sign of CUY, during the accumulator 31, a signal appears that transmits trigger 7 to the minus state. At the same time, the pulses arriving at the corresponding inputs of the reversible counter

4н счетчика 6, начинают вычитатьс -из содержимого указанных счетчиков.4n counter 6, begin to subtract from the contents of these counters.

По окончании временного интервала ра бота управл емого генератора 18 блокируетс , счетчик 6 и триггер 7 обнул ютс . Первый 9 и второй 10 регистры обнул ютс . At the end of the time interval, the operation of the controlled generator 18 is blocked, the counter 6 and the trigger 7 are zeroed. The first 9 and second 10 registers are zeroed out.

блока пам ти считываетс значенне от клонени дл первой фиксированной ТОЧКР которое записываетс в первый 9 регистр по сигналу, вырабатываемому формирователем 15.the memory block is read from the cloning value for the first fixed TOCR that is written to the first 9 register according to the signal produced by the former 15.

Наличие в предлагаемом цифровой из .мерителе температуры новых элемейтов (дополнительного счетчика, блока пам ти, сумматора, управл емого генератора и вто-. рого регистра) выгодно отличает его от известного,так как позвол ет повысить точность измерени температуры, обеспечить оперативную перестройку функции коррек5The presence of new elements in the proposed digital temperature meter (additional counter, memory unit, adder, controlled generator and second register) favorably distinguishes it from the known one, since it allows to increase the temperature measurement accuracy, to ensure the operative restructuring of the correction function

ции нелинейности характеристики термопре- мерител температуры и обеспечивает заобразовател в процессе эксплуатации, что данную точность измерени без замены элеускор ет процесс проверки и настройки из- ментов измерител температуры.nonlinearity of the characteristics of the temperature thermocouple and provides the breeder during operation that this measurement accuracy without replacing the elec- tor accelerator, the process of checking and adjusting the measurements of the temperature meter.

Ш75086 Ш75086

Claims

A DIGITAL TEMPERATURE METER containing a thermocouple connected to the time input of a pulse converter, the first output of which is connected to the first input of the reversible counter, the output of which is connected to the display unit, a counter, a control unit whose outputs are connected to the installation input of the reversible counter and display unit, circuit comparison, the inputs of which are connected to the outputs of the counter and the first register, the element And, trigger, delay elements and shapers, characterized in that, in order to improve accuracy measurement, it introduced an additional counter, a memory unit, an adder, a controlled generator and a second register, the input of which is connected to the output of the first register and 'the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the second register, and the output is connected to the control input of the controlled generator, the output of which is connected to the second input of the reversible counter and the information input of the counter, the sign inputs of which are connected to the trigger output, the first input of which is connected to the sign output of the adder, and the second input to setting inputs of the counter and registers, the second output of the time-pulse converter and the second input of the controlled generator, the first input of the control unit and the first input of the And element, the second input of which is connected to the output of the comparison circuit, the second input, the control unit and is connected to the control via the first delay element and the driver the input of the second register, and the output of the AND element through the second delay element and the driver is connected to the control input of the first register, the information inputs of which are connected to the course of the storage unit, wherein the first difference principle inverter output is connected to an additional input of the counter, the output .kotorogo connected to data inputs of the storage unit, and the control unit outputs are connected to additional control inputs of the counter, the transmitter difference principle, and the storage unit controlled oscillator.