Многоканальное устройство для измерения температуры с автоматическим калиброванием измерительных каналов

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ С АВТОМАТИЧЕСКИМ КАЛИБРОВАНИЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ по авт.св. № 717564, отличающее ся тем, что, с целью повьлшения помехозащищенности, в него введены третий сумматор, компаратор кодов, последовательно соединенные блок задержки и блок запрета, выход которого подключен к дополнительному входу третьего переключателя , а управляющий вход соединен с выходом компаратора кодов, при этом вход блока задержки соединен с выходом первого сумматора и первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с дополнительным выходом распределителя, а выход ключен к компаратору кодов. сл

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1)4 G 01 К 7/02 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

ФФ

CO

В© (61) 717564 (21) 3653184/24-10 (22) 18.10.83, (46) 30.07.85. Вюл. У 28 (72) А.А.Саченко, В.IO.Èèëü÷åíêî и В.В.Кочан, (53) 536.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М- 717564, кл. G Oi К 7/02, G 01 К 15/00, 1978. (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ С ABTONAТИЧЕСКИМ КАЛИБРОВАНИЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ по авт.св. И- 717564, „„SU, „1170292 A отличающее с целью повышения помехозащищеHHocTH в него введены третий сумматор, компаратор кодов, последовательно roeäèненные блок задержки и блок запрета, выход которого подключен к дополнительному входу третьего переключателя, а управляющий вход соединен с выходом компаратора кодов, при этом вход блока задержки соединен с выходом первого сумматора и первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с дополнительным выходом распределителя, а выход подключен к компаратору кодов.

1170292

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется достаточно длительное измерение темпера- 5 туры с повышенной точностью.

По основному авт.св. Р 7175б4 известно многоканальное устройство для измерения температуры с автомати-1О ческим калиброванием каналов, содержащее термоэлектрические преобразователи со встроенными калибраторами, выходы которых через входной коммутатор подключены к входу аналого-цифро15 вого преобразования, первый и второй сумматоры, коммутатор, блок эталонных напряжений, соединенный входом и выходом с .распределителем, и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам распределителя и входного коммутатора, блок анализа, блок памяти, переключатели, два умножителя, квадратор, блок аппроксимации погрешности и ключ, управляющий вход которого соединен с выходом блока анализа, выход соединен с распределителем, а вход соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя и входом первого переключателя, ЗО выходы которого соединены с первым умножителем, квадратором и входом первого сумматора, второй вход которого соединен с вторым переключателем, а выход — с входом третьего переключателя, выходы которого соеди- З5 иены с блоком индикации и блоком анализа, выход которого через коммутатор соединен со счетчиком каналов, соединенным с блоком управления, а выход квадратора соединен с входом второго умножителя, соединенного с входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого умножителя, а выход соединен с входом второго переключателя, соединенного с вы- 45 ходом распределителя, вход которого соединен с третьим переключателем, а выход соединен с входами второго сумматора и умножителей, причем входы и выходы блока памяти и блока аппрок-5О симации погрешности подключены к распределителю, а выходы блока управления соединены с блоком анализа, управляющими входами переключателей, входами коммутатора, къадратора,умно- 55 умножителей и сумматоров, Это устройства обеспечивает высокую точность измерения, так как в нем в процессе работы калибруется весь измерительный тракт 1 g.

Однако недостатком устройства является низкая помехозащищенность.

При наличии мощных импульсных помех, вызванных, например, тиристорной системой регулирования температуры объекта, резко возрастает вероятность того, что момент фазового перехода не будет определен даже при его наступлении. Воздействие мощных импульсных помех вызывает резкое и достаточное большое изменение выходного кода аналого-цифрового преобразователя, и в режиме стационарного возрастания термо ЭДС термоэлектрического преобразователя в блок памяти записывается неправильный результат измерения, сравниваемый затем с последующим результатом, записываемым в блок памяти. В результате возникает переходный процесс, длительность которого зависит от количества каналов. При большом количестве каналов такой переходный процесс может задержать определение начала калибрования. Особенно опасно воздействие такой импульсной помехи в момент, когда фазовый переход калибратора уже наступил и счетчик каналов уже почти заполнен, так как в этом случае происходит сброс счетчика каналов, и цикл многократного определения равенства выходных кадов аналого-цифрового преобразователя в ряде последующих преобразований должен повториться. В одноканальном устройстве воздействие импульсной помехи из-за достаточно большого быстродействия современных аналого-цифровых преобразователей низкого уровня (время измерения намного меньше 1 с) практически не ухудшает работы устройства. В многоканальных измеритель-. ных устройствах (при наличии многих одновременно калибруемых каналов) воздействие импульсных помех приводит к необходимости увеличивать длительность фазового перехода, что существенно ухудшает динамические свойства первичных преобразователей, снабженных калибраторами, а значит и характеристики измерительного устройства в целом.

Цель изобретения — повьш ение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устроиство

292

»7О

55 з для измерения температуры с автоматическим калиброванием измерительных каналов введены третий сумматор, компаратор кодов, последовательно соединенные блок задержки и блок запрета, выход которого подключен к дополнительному входу третьего переклю- чателя, а управляющий вход соединен с выходом компаратора кодов, при этом вход блока задержки соединен с 10 выходом первого сумматора и первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с дополнительным выходом распределителя, а выход подключен к компаратору кодов. 15

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит термоэлектрические преобразователи 1 со встроенными калибраторами, выходы которых 20 через входной коммутатор 2 подключены к входу аналого-цифрового преобразователя 3, первый 4 и второй 5 сумматоры, блок эталонных напряжений 6, соединенный входом и выходом с рас- 25 пределителем 7, блок управления 8, блок аппроксимации погрешностей 9, блок памяти 10, ключ 11, блок анализа 12, коммутатор 13, счетчик каналов 14, первый переключатель 15, вто- З0 рой переключатель 16, третий переключатель 17, первый 18 и второй 19 умножители, квадратор 20, блок индикаций 21, блок задержки 22, третий сумматор 23, блок запрета 24 и компа- З ратор кодов 25.

Калибраторы, встроенные в защитные чехлы ТП, содержат три плавкие вставки и обеспечивают формирование в зоне горячего спая трех различных и точно

40 известных температур Т Т и Т с э продолжительностью постоянства температуры 20-40 с. В блоке эталонных напряжений 6 в двоичном коде записа ны числа, соответствующие стандарт45 ным значениям термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей (ТП) при температурах Т„, Т и Т .

Устройство работает следующим образом. 50

В режиме "Калибрование" оператор путем задания соответствующей уставки регулирования переводит объекты, на которых калибруются ТП в режим нагрева или охлаждения. Этот режим может быть совмещен, например, с выходом объектов на технологический режим, если температура нежит в зоне этого режима, Доп;стим, что система имеет и каналов, а калибруется канал 1. Выходяor сигнал первого ТП через коммутатор 2 поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 3, с выхода которого сигнал температуры в двоичном коде через переключатель

15 поступает на вход сумматора 4.

На другой вход этого сумматора через переключатель 16 и распределитель 7 из блока памяти 10 поступает нулевой сигнал. Информация, поступающая из блока памяти 10 или блока эталонных напряжений 6, по команде блока управления 8 может подвергаться инвертированию таким образом, чтобы на вход переключателя 16 поступала разность сигналов. Сигнал текущей температуры без изменений поступает на вход блока анализа 12.. Этот блок представляет собой логическое устройство с синхронизирующим и рабочим входом и двумя выходами, При поступ— ленни положительного или отрицательного сигнала на рабочий вход сигнал управления формируется на выходе блока анализа, соединенного с управляющим входом ключа 11. Если же при подаче на синхронизирующий вход бло— ка анализа 12 с выхода блока управления 8 команды, разрешающей прием информации, на рабочий вход поступаll tt ет 0, сигнал вырабатывается на выходе блока анализа, соединенного с входом коммутатора 1 3 .

В данном случае вырабатывается сигнал управления ключом », и сигнал текущей температуры записывается в соответствующей ячейке блока памяти 1 0 . После прохождения полного цикла опроса каналов системы сигнал текущей температуры вновь по ступае т на вход сумматора 4 . На другой вход . сумматора 4 поступает сигнал температуры этого канала в предыдущем цикле . Так как этот сигнал инвертируе тся, то н а блок анализа 1 2 поступает разность сигналов и, к ак и в предыдущем случае, формируется команда управления ключом », в блок памяти 1 0 записывается новое з начение т емпературы, а сигнал температуры предыдущего цикла автоматически стирается .

При плавлении первой вставки калибратора при температуре Т тем-.

1170292

15 пература горячего спая калибруемого

ТП остается постоянной и сигналы температур двух циклов совпадают. q

Тогда сигнал совпадения с блока ана. лиза через коммутатор 13 поступает иа вход интегрирующего счетчика первого канахГЬ 14, Если этот процесс повторяется для калибруемого канала

m. раз (до заполнения счетчика 14), в,блок управления 8 поступает команда начала калибрования. Тогда на вход сумматора 4 через переключатель

16 из блока эталонных напряжений 6 поступает сигнал, соответствующий стандартной ЭДС ТП при температуре

Т4. Разность сигналов текущей температуры канала и действительной температуры плавления вставки калибратора Т через переключатель 17 и распределитель 7 записывается в блоке . памяти 10. Это число. будет соответствовать погрешности калибруемого

ТП при температуре Т .

Аналогично будут сформированы и записаны в блоке памяти 10 погреш" ностн d t< и dt> соответственно при температурах Тг и Т> для всех калибруемьгх термоэлектрических преобразователей. Далее сигналы, соответствующие dt dt йй9, из блока памяти 10 через распределитель 7 поступают на входы блока аппроксимации погрешности 9. Этот блок является специализированным решающим устройством для определения коэффициентов а, а„, а системы трех уравнений г вида ао+а„Т„+ а,,Тг„= с а +а1 Ть+ агТгь = Мз

При поступлении на входы этого блока сигналов, соответствующих dt

dt u d t» на его выходах формируются сигналы, соответствующие а а„, а, которые через распределитель 7 запоминаются в блоке эталонных.напряжений 6. По времени процесс определения коэффициентов а, а1 и аг для одних каналов совпадает с определением погрешностей ht<, dt u

dt для других каналов, после того, как в блоке эталонных напряжений запомнились сигналы, соответствующие коэффициентам а, а, и аг, для всех калибруемых каналов режим "Калибрование закончен.

В режиме "Измерение" с выхода аналого-цифрового преобразователя 3 на входы квадратора 20 и умножителя 18 посту.-ает сигнал текущей температуры, а из блока эталонных напряжений 6 через распределитель 7 на входы умножителей 18 и 19 и сумматора 5 поступают соответственно сигналы, соответствующие коэффициентам аг, а„ и а

a1 сформированные для данного канала в режиме "Калибрование", когда на выходе сумматора 5 формируется сигнал коррекции вида ЬТ=а +а1Т+а Т, где

Т вЂ” текущая температура канала. Этот сигнал через переключатель 16 поступает на вход сумматора 4, где складывается с сигналом текущей температуры канала. На блок индикации 21 через третий переключатель 17 поступает с выхода первого сумматора 4 скорректированный с учетом погрешности канала сигнал температуры, При воздействии импульсных помех разность напряжений между предыдущим и последующим измерениями, определяемая сумматором 4, будет превышать значение, определяемое временем между измерениями по одному и тому же каналу и максимальной скоростью нагрева (охлаждения) объекта. Код значения максимально допустимой разности напряжений записывается в блок памяти 10 и параллельно с поступлением кода результата предыдущего измерения на сумматор 4 с помощью переключателя 16 подается на второй вход сумматора 23. Если допустимая разность напряжений превышает разность между двумя текущими измерениями, то код на выходе сумматора

23 будет отрицательным и не вызовет срабатывания компаратЬра кодов 25. В этом случае выходной код сумматора

4 поступит через блок задержки 22 и блок запрета 24 на переключатель

17 и далее на блок анализа 12. Если же в результате воздействия помех наблюдается противоположный случай (максимально допустимая разность напряжений меньше разности между двумя текущими измерениями), то код на выходе сумматора 23 будет положительным и компаратор кода 25 посредством блока запрета 24 исключает возможноств прохождения кода с выхо,да сумматора 4 на блок анализа 12, предотвращая тем самым неправильную работу последнего.

7 117029

Учитывая, что при этом пропускается измерительный цикл, максимально допустимая разность нагряжений должна выбираться исходя из возможного изменения температуры объекта ми5 нимум за 2 цикла обегания всех каналов.

Введение дополнительных блоков задержки, запрета, третьего сумматора и компаратора коцов Йозволяет . повысить надежность определения

2 8 момента фазового перехода в условиях воздействия помех, т.е. улучшить помехозащищенность устройства. Тем самым снижается необходимая длительность фазового перехода и улучшаются динамические характеристики

ТП, снабженных калибраторами, Таким образом, устраняется возможность уменьшения точности измерения температуры при реальных условиях эксплуатации устройства.

1170292

Составитель В,Куликов

Техред С, йоцжий Корректор М.Розман

Редактор O.Колесникова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4696/38 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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