Система измерения температуры

 

Изобретение относится к области техники жизнеобеспечения и может найти применение в качестве цифрового измерителя температуры в комплексах регулирования температуры тепличных ,хозяйств, жилых и промышленных зданий и т.д. В системе решается задача убыстрения процесса измерения температуры . С помощью первого релейно , го фотодатчика, контролирующего положение уровня столба жидкости полочного термометра, двух логических бло-- .ков, блока определения знака и регулирующего блока формируется импульсно-релейньй сигнал..управления исполт нительным механизмом, который передвигает каретку рабочего механизма с установленным на ней первым фотО- . датчиком так, чтобы первый фотодат-. чик всегда находился напротив уровня столба жидкости полочного термометра. Дополнительно импульсно-релейный сигнал управления поступает на соответствующие входы реверсивного счетчика , который формирует с помощью цифрового индикатора визуальную информацию о температуре. Второй фотодатчик контролирует минимальное для данного термометра значение температуры и формирует сигналы, блокирующие пере1 1ещение каретки ниже допустимого уровня, т.е. этот датчик выполняет в системе роль концевого выключателя . Третий фотодатчик контролирует положение, соответствующее. термометра, формирует на своих выходах информацию о знаке температуры и формирует на своих выходах такой сигнал управления, который позволяет при включении системы в работу наиболее быстро вьшодить каретку в ту область термометра (об- . ласть отрицательных или положительных температур), в которой находится, уровень столба жидкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. & (Л ю 4 00 СО ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 G 05 В 11/16 р а, г ц У. ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я4ЬЛЙ"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3833375/24-24 (22) 02.01.85 (46) 30.07.86. Бюл. У 28 (71) Тбилисский научно-исследовательI ский институт приборостроения и средств автоматизации Научно-производственного объединения "Элва" (72) 3. А. Азмайпарашвили и А. Г. Азмайпарашвили (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 970316, кл. G 05 В 11/16, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1107106, кл. 6 05 В 11/16, 1983. (54) СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к области техники жизнеобеспечения и может найти применение в качестве цифрового измерителя температуры в комплексах регулирования температуры тепличных ,хозяйств, жилых и промышленных эданйй и т.д. В системе решается задача убыстрения процесса измерения температуры, С помощью первого релейно, го фотодатчика, контролирующего положение уровня столба жицкости полоч ного термометра, двух логических бло ,ков, блока определения знака и регулирующего блока формируется импульсно-релейный сигнал ..управления испол1

„„SU„„1247835 А 1 нительным механизмом, который передвигает каретку рабочего механизма с установленным на ней первым фото-, датчиком так, чтобы первый фотодат-. чик всегда находился напротив уровня столба жидкости полочного термометра.

Дополнительно импульсно-релейный сигнал управления поступает на соответствующие входы реверсивного счетчика, который формирует с помощью цифрового индикатора визуальную информацию о температуре ° Второй фотодатчик контролирует минимальное для данного термометра значение температуры и формирует сигналы, блокирующие перемещение каретки ниже допус- щ

Я тимого уровня, т.е, этот датчик выполняет в системе роль концевого выключателя. Третий фотодатчик контро- ( лирует положение, соответствующее.

0 С термометра, формирует на своих выходах информацию о знаке температуры и формирует на своих выходах

Ьа а4 такой сигнал управления, который позволяет при включении системы в работу наиболее быстро выводить каретку в ту область термометра (область отрицательных или положительных температур), в которой находится уровень столба жидкости. 1 з.п. ф-лы, Ю

1 ил.

1247835

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве цифрового измерителя температуры в комплексах регулирования температуры тепличных хозяйств, жилых и промьппленных зданий и т.д.

Цепь изобретения — повьппепие быст-: родействия системы измерения температуры.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемой системы.

Система измерения температуры содержит первый фотодатчик 1. текушего значения уровня столба жидкости палоч ного термометра, фотодиоды 2 и 3, осветитель 4, столб жидкости 5 палочного термометра б, каретку 7, гайку 8, ходовой винт 9, механический преобразователь 10 исполнительный механизм

11 первый логический блок 12, источник 13 постоянного напряжения с первым 14, вторым 15 и третьим 16 выхо-дами, элементы И 17 и 18, генератор

19 импульсов, четвертый логический блок 20, регулирующий блок 21, блок

22 делителей напряжения,, резисторы

23-28, реверсивный счетчик 29,, элемент И-НЕ 30, третий логический блок 31, блок 32 "Пуск", второй инвертор 33, вторую BC-цегь 34, полевой транзистор 35, резистор 36, фотодиод 37, минимального значения уровня столба жидкости палочного термометра, второй фотодатчик 38, резистор 39, осветитель 40, шторку 41, нулевого значения уровня столба жидкости палочного термометра, третий фотодатчик 42, первую BC-цепь 43, первый инвертор 44, фотодиоды 45 и

46, осветитель 47, полевые транзисторы 48 и 49, резисторы 50 и 51, элемент И-НЕ 52, резисторы 53 и 54, элементы И 55 и 56, элементы 57 и 58 знаковой индикации, элементы И 5962, элементь1 ИЛИ 63 и 64„ инверторы

65 и бб, элемент 6? цифровой индикации, второй логический блок b8,, рези-" стор 69, задатчик 70 кода, блок 71 определения знака, полевой транзистор 72, резисторы 73 и 74, элемент

И-.НЕ 75, общую шину 76, элементы

И-НЕ 77 и 78„ полевой транзистор 79, резисторы 80 и 81, элементы И-HE 8286, конденсатор 87, резистор 88, резисторы 89 и 90, конденсатор 91 и резистор 92.

В состав первого фотодатчика 1 входят фотодиоды 2 и 3 и осветитель 4.

Механический преобразователь 1О состоит из каретки 7, гайки 8 и ходового винта 9.

Первый логический блок 12 содержит полевой транзистор 72, резисторы

73 и 74, элемент И-НЕ 75, общую шину

76 и элементы И-HE 77 и 78, Четвертый логический блок 20 содержит элементы И 59-62, элементы

ИЛИ 63 и 64 и инверторы 65 и 66.

Третий фотоцатчик 42 содержит фо15 тодиоды 45 и 46, осветитель 47, полевые транзисторы 48 и 49, резисторы

50 и 51., элемент И-HE 52Ä резисторы

53 и 54, элементы И 55 и 56, элементы 57 и 58 знаковой индикации, резистор о9 и общую шину 76.

Первая ВС-цепь 43 состоит из конценсатора 87, резистора 88 и общей шины 76.

Второй фотодатчик 38 содержит фо25 тодиод 37 и осветитель 40.

Третий логичаский блок 31 содержит элемент И-НЕ 30, полевой транзистор 35,, резисторы 36 и 39, общую шину 76, и элемент И-НЕ 86.

Блок 22 делителей напряжения содержит резне горы 23-28, Вторая RC-цепь 34 содержит общую шину 76, резисторы 89 и 90 и конденсатор 91.

ЗБ Второй логический блок 68 содержит общую шину ?6, полевой транзистор 79, резисторы 80 и 81 и элементы И-НЕ 82-84.

Блок 71 определения знака содер- 10 жи ; элементы И 17 и 18.

Зацатчик 70 кода содержит общую шину 76 и резистор 92.

Объектом слежения в системе является уровень столба жидкости 5 па лочного термометра б.

Соединения элементов И-ЫЕ 77 и

78, элементов И-НЕ 83 и 84, И-НЕ 52 и 85 и элементов И-НЕ 30 и 86 выполняют функции НЯ триггеров, причем

Е первый вход первого элемента указанных соединений является Я-входс."НЯ--триггера, а второй .вход второго элемента указанных соединений является Р-входом RH-триггера. м :: Система измерения температуры работает следующим образом.

Логические блоки 12 и 68 идентичны и каждый из себя представляет по

1247835

1О роговый орган на элементах с большим входным сопротивлением, обладающий хорошей релейной характеристикой с малым гистерезисом и логическим выходом. Они имеют по два входа, один 5 из которых подключен к фотодиоду 2 или 3 первого фотодатчика 1, а другой — к соответствующему выходу блока 22 делителей напряжения, с которого может поступать, согласно логике работы системы, положительный или отрицательный потенциал. Этим достигается блокировка указанного логического блока 12 (или 68), когда состояние фотодиода 2 (или 3) перво- 15

ro фотодатчика 1 не влияет на работу логического блока 12 (или 68), и- деблокировка, когда состояние логического блока 12 (или 68) зависит только от состояния фотодиода 2 (или 3). Так 2О как фотодиоды 2 и 3 первого фотодатчика 1 подключены к входам логических блоков 12 и 68 по разным направлениям, деблокировка логического блока 68 блоком 22 делителей напряжения происходит отрицательным потенциалом, при: .котором на выходе логического блока

68 формируется логический "0". Деблокировка логического блока 12 блоком

22 делителей напряжения происходит положительным потенциалом, при котором на.выходе логического блока 12 формируется логический "0". Указанные состояния логических блоков 12 и 68 соответствуют такому статистическому 3S состоянию системы, когда каретка 7 установлена в положении,.показанном на чертеже.

При включении источника 13 постоянного напряжения через вторую RC- 40. цепь 34 на вход второго инвертора 33 проходит положительный импульс напряжения — логическая "1" которая через второй инвертор 33 переводит

RS-триггер, состоящий из элементов 45

И-НЕ 30 и 86, третьего логического блока 31 в нулевое состояние. При этом с первого выхода блока 22 делителей напряжения на второй вход первого логического блока 12 подается БО отрицательный потенциал, являющийся блокирующим для логического блока 12, на выходе которого при любом состоя.нии фотодиода 2 формируется логический "0". С второго выхода блока 22 55 делителей напряжения на второй вход второго логического блока 68 подает- ся положительный потенциал, являющийся блокирующим для логического блока

68 ° В этом случае состояние фотодиода

3 не влияет на работу логического блока 68 и на его выходе формируется логическая "1". Следовательно, независимо от состояния фотодиодов 2 и

3, т.е. независимо от положения каретки 7 по отношению к столбу жидкости

5 (объекту слежения), на выходе логического блока 12 формируется сигнал

"0", а на выходе логического блока

68 — "1". Этот сигнал с выхода логического блока 68 поступает на один из входов элемента И 18 блока 71 определения знака, на второй вход которого поступают импульсы с выхода генератора 19 импульсов.,Выходной сигнал элемента И 18 включают в регулирующем блоке 21 соответствующие цепи управления движением каретки 7 вниз и последняя начинает опускаться. Одновременно формируемый на прямом выходе RS-триггера, состоящего из элементов И-НЕ 30 и 86, низкий уровень

"0" создает несовпадение на элементах

И 55 и 56, выходы которых связаны с входами четвертого логического блока

20, и запрещает в нем прохождение импульсов к реверсивному счетчику 29.

При движении каретки 7 вниз, когда шторка 41 пробегает местонахождение фотодиода 45, открывается полевой транзистор 48 и RS-триггер фотодатчика 42, состоящий из элементов И-НЕ 52 и 85, переводится в единичное состояние, если он находился в нулевом состоянии. Если же он находился в единичном состоянии, то происходит подтверждение его состояния. Изменение состояния этого триггера не отражается на работе системы и элементы 57 и

58 знаковой индикации выключены. При пробегании шторкой 41 места нахождения фотодиода 46 указанный триггер возвращается в первоначальное состояние.

При достижении каретки 7 крайнего нижнего положения, когда шторка 41 установится напротив фотодиода 37, полевой транзистор 35 открывается и

RS-триггер второго фотодатчика 38, состоящий из элементов И-НЕ 30 и 86, установится в единичное состояние. С прямого выхода RS-триггера фотодатчика 38 через первую RC-цепь 43 на вход первого инвертора 44 импульсно поступит положительное напряжение — "1", которое через первый инвертор 44 и

)247835 задатчик 70 кода даст разрешение на запись в последнем реверсивном счетчике кода, пропорционального величине минимального значения температуры ниже нуля. 5

Одновременно со второго выхода блока 22 делителей напряжения на вход логического блока 68 подается отрицательный потенциал, который деблокирует логический блок 68. Так как 1 фотодиод 3 затемнен, то на его вьпходе формируется "0". Элемент И 18 запоещает прохождение импульсов с выхода генератора 19 импульсов на входы регулирующего блока 21. Исполнительный механизм 11 выключается. Каретка 7 мгновенно останавливается. Одновременно с первого выхода блока 22 делителей напряжения подается положительный потенциал на вход логического 20 блока 12, который деблакируется. Так как фотодиод 2 затемнен, то на выходе логического блока 12 Формируется

"1" которая поступает на вход элеР

2с мента И 17. Импульсы с выхода генератора 19 через элемент И 17 поступают на вход регулирующего блока 21 и включают в нем соответствующие цепи управления, обеспечивающие дви39 жение вверх каретки 7 и оиа начинает двигаться.

Одновременно после перевода BGтриггера третьего фотодатчика 42, состоящего из элементов И-НЕ 52 и

85, в нулевое состояние, он через 35 элемент И 56 включает элемент 58 знаковой индикации (-С ). Выходной сигнал элемента И 56 открывает элемент И 59 в логическом блоке 20 и через ego элемент ИЛИ 64 и инвертор бб импульсы с выхода блока определения знака поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 29, который начинает работать в режиме обратного счета. «1Я

Допустим, уровень столба жидкости

5 палочного термометра 6 находится ниже 0 С. Каретка 7 начинает подниматься до тех пор, пока фотодиод 2 не становится вьппе уровня столба Г0 жидкости.5. При этом фатодиод 2 за"светится, на выходе логического блока 12 установится "0". Этот сигнал запрещает прохождение импульсов через элемент И 17 с выхода генератора 55

19 импульсов к входу регулирующего блока 21, Эта вызывает выключение исполнительно о механизма 11 и остановку каретки 7. Одновременно указанный сигнал запрещает прохождение импульсов через элемент И 17 с выхода генератора 19 импульсов к вычитающему входу реверсивного счетчика 29, который прекращает операцию обратного счета. С выхода последнего на элемен ге 67 цифровой индикации запишется число, равное температуре, т.е. величине расстояния уровня столба жидкости 5 ниже 0 С. Это число подтверждается элементом 58 знаковой индикации (-С )

Допустим, температура понизилась на некоторую величину, т,е. уровень столба жидкости 5 палочного термометра б переместился ниже. При этом фотодиод 3 засветился. На выходе логического блока 68 появится сигнал

"1", Этот сигнал откроет элемент И 18 для прохождения импульсов с выхода, генератора 19 импульсов на соответст- вующие цепи регулирующего блока 21, под действием которого каретка 7 начинает опускаться вниз. Одновременно импульсы генератора 19 в четвертом логическом блоке 20 через элемент И 60, элемент ИЛИ 63 и инвертор65 поступают на суммирующий вход реверсивного с «етчяка 29, который начинает работать в режиме прямого счета. Реверсивный счетчик 29 будет продолжать считать и каретка 7 будет продолжать опускаться да тех пор, пока фотодиод 3 не установится ниже уровня столба жидкости 5, который перекроет световой поток от осветителя 4 к фотодиоду 3. При этом на выходе логического блока 68 установится

"0". Элемент И 18 закроется выходным, сигналом логического блока 68, Каретка 7 остановится, реверсивный счетчик 29 прекратит работу, причем записанное в нем число будет пропорцио.нально новому значению температуры ниже нуля.

Допустим„ температура поднимается и достигает некоторой величины вьппе нуля. Как указывалось вьппе, при перекрытии столбам жидкости светового патока на оптическом входе фотодиода 2 на выходе логического блока 12

Йормщ)уется сигнал 1 катооыи оТ крывает элемент И 17. Последнчи пропускает импульсы с выхода генератора

19 на соответствующие цепи регулирующего блока 21. Каретка 7 поднимаeòñÿ наверх. Одновременно открывает835 8 пропорциональное температуре выйе нуля, т.е. перемещению объекта слежения — уровню столба жидкости 5 палочного тер|.ометра 6 выше нуля, Далее(по мере увеличения или уменьшения температуры) система будет производить непрерывное слежение с непрерывной выдачей также значений температуры в цифровой форме с учетом знака выше или ниже нуля.

Таким образом, с помощью предлагаемой системы производится непрерывное слежение и преобразование перемещения объекта слежения вьппе или ниже физического или условного нуля в цифровой код. Одновременно по команде производится дистанционная выдача информации в случае прерывистой работы в режиме. рым выходами — к первому и второму входам блока делителей напряжения, соединенного первым и вторым выходами с вторыми входами соответственно первого и второго логических блоков, и источник постоянного напряжения, подключенный первым выходом к первому входу первого фотодатчика, к входу второго фотодатчика и к третьему входу блока делителей напряжения, вторым выходом — к второму входу первого фотодатчика, к третьим входам первого, второго и третьего

7 1247 ся элемент И 59 в четвертом логическом блоке 20. Импульсы с выхода генератора 19 через элемент ИЛИ 64 и инвертор 66 поступают на вычитаюший вход реверсивного счетчика 29, который начинает работать в режиме обратного счета. Он продолжает работать и каретка 7 продолжает подниматься вверх. Далее (по мере поднимания уровня столба жидкости 5 палочного 10 термометра 6) система работает аналогичным образом. Каретка 7 продолжает слежение за уровнем столба жидкости 5 и, следовательно, реверсивный счетчик 29 продолжает работать 15 в режиме обратного счета. При достижении уровня столба жидкости 5 палочного термометра 6 и, следовательно, кареткой 7 О С выходной сигнал реверсивного счетчика 29 будет равен нулю. 20 .

Одновременно шторка 41 перекроет световой поток на оптическом входе фотодиода 46, фотодатчик 42 произведет подтверждение своих выходных сигналов и изменений в системе не произойдет. При незначительном перемещении уровня столба жидкости 5 и, следовательно, каретки 7, следящей за ним, выше О С, шторка 41 перекроет световой поток уже на оптическом 50 входе фотодиода 45. При этом откроется полевой транзистор 48. RS-триггер третьего фотодатчика 42, состоящий из элементов И-НЕ 52 и 85, переводится в единичное состояние, открывает элемент И 55 и включает элемент 57 знаковой индикации (+С ). Б логическом блоке 20 откроется элемент И 61 и разрешит прохождение импульсов через элемент ИЛИ 63 и ич- 40 вертор 65 с выхода генератора 19 импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 29, который начинает работать в режиме прямого счета. Так будет продолжаться до тех пор, пока 45 каретка 7 не установится в такое положение, когда на оптический вход светодиода 2 станет попадать световой поток

При этом на выходе логического 50 блока 12 сформируется сигнал "О".

Элемент И 17 закроется. И как указы; валось.вьппе, каретка 7 остановится, а реверсивный счетчик 29 прекратит счет. Следовательно, в реверсивном 55 счетчике 29 будет записано число (которое визуально будет отображено на элементе 67 цифровой индикации ), формула изобретения

Система измерения температуры, содержащая реверсивный счетчик с цифровым индикатором, первый фотодатчик текущего значения уровня столба жидкости палочного термометра, соединенный первым и вторым выходами через соответственно первый и второй логические блоки с первым и вторым входами блока определения знака, подключенного третьим входом к выходу генератора импульсов, а выходами — к соответствующим входам регулирующего блока, соединенного выходом через исполнительный механизм с ходовым винтом механического преобразователя, каретка которого механически свя- зана с первым фотодатчиком, второй фотодатчик минимального значения уровня столба жидкости палочного термометра, соединенный выходом с первым входом третьего логического блока, подключенного вторым входом к выходу блока "Пу<х", а первым и вто1247835 логических блоков и к четвертому входу блока делителей напряжения, а третьим выходом — к общей шине, а т л и ч а ю щ и я с я ТВМ что с целью повышения быстродействия системы; в ней дополнительно установлены блок задания кода, четвертый логический блок, две ВС-цепи, два инвертора и третий фотодатчик нулевого значения уровня столба жидкости палочного термометра, соединенный первым входом с первым выходом третьего логического блока и с входом первой RC-цепи, вторым входом - с выходом первого инвертора и с первым входом .блока задания кода, третьим входом — с вторым выходом источника постоянного напряжения,, с входом второй- ВС-цепи и с вторым входом задатчика кода, а четвертым входом — с первым выходом источника постоянного напряжения, а первым и вторым выходами — с первым и вторым входами четвертого логического блока, подключенного третьим и четвертым входами к первому и второму выходам блока определения знака, а первым и вторым выходами - соответственно к суммирующему и к вычитающему входам реверсивного счетчика, выход первой RC-цепи соединен с вхо,цом первого инвертора, выход второй

RC-цепи через второй инвертар подключен к четвертому входу третьего логического блока, а выходы задатчика кода соединены с соответствующими установочными входами реверсивного счетчика.

2. Система по и. 1, а т л и— ч а ю щ а я с я тем, что третий фотодатчик содержит первый и второй фотодиоды,.расположенные напротив

5 осветителя, соединенные анодами между собой, а катодами — с затворами соответственна первого и второго полевых транзисторов и с первыми выводами соответственно первого и второ1О rc резисторов, соединенных вторыми выводами между собой и с первыми выводами третьего и четвертого резисторов, подключенных вторыми выводами к стокам соответственно первого и второго полевых транзисторов, соединенных истоками с общей шиной, сток первого полевого транзистора подключен к первому входу первого элемента

И-НЕ, соединенного выходом с первым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И-НЕ, подключенного вторым входом к стоку второго полевого транзистора, и к первому выводу пятого резистора, а выходом— к второму входу первого элемента ИНК и к первому входу второго элемента И, соединеннога с вторым входом первого элемента И, выходы элементов

И подключены к входам соответственно первого и.второго элементов знаковой индикации, причем второй вывод пятого резистора, второй вход первого элемента И, второй вывод первого резистора, анод первого фотодиода и вы35 ходы первого и второго элементов И являются первым, вторым, третьим и четвертым входами и первым и вторым выходами третьего Фотадатчика.

1247835

)7Е

Составитель Ю. Гладков

Редактор А. Ревин Техред В.Кадар, Корректор В. Бутяга

Заказ 4124/47

Тираж 83б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4