Многоканальное устройство для контроля температуры

 

Изобретение относится к многоканальным системам контроля температуры и может быть использовано для контроля температуры в инкубационных и выводных шкафах инкубаторов. В устройстве с целью повышения точности применяется алгоритм совместной градуировки датчиков и преобразователя сопрот.ивление - код, которьй обеспечивается наличием трех коммутаторов, связанных с датчиками температуры и эталонными резисторами соответственно, тремя коммутаторами кода, двумя блоками памяти и арифметическими блоками , обеспечивающими вычисление скорректированного значения температуры в соответствии с алгоритмом, которое индицируется индикатором. Устройство синхронизировано от генератора импульсов через счетчик и обеспе 1ивает режим градуировки и измерения при помощи переключателя, управление коммутаторами осуществляет дешифратор. 2 ил. с (С (Л 00 to 00 со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) 511 4 G 05 D 23/19

ЬСргвт2 "ця

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3991168/24-24 (22) 16.12.85 (46) 07.08.87. Бюл. № ?9 (7 1) Рязанский радиотехнический институт (72) Н.Л.Москвитин, В.B.Беляков, Л,Н.Костяшкин и А.П.Богданов (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 873994, кл. А О1 К 41/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1157528, кл. 6 05 D 23/19, 1983. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к многоканальным системам контроля температуры и может быть использовано для контроля температуры в инкубационных и выводных шкафах инкубаторов ° В устройстве с целью повышения точности применяется алгоритм совместной градуировки датчиков и преобразователя сопротивление — код, который обеспечивается наличием трех коммутаторов, связанных с датчиками температуры и эталонными резисторами соответственно, тремя коммутаторами кода, двумя блоками памяти и арифметическими блоками, обеспечивающими вычисление скорректированного значения температуры в соответствии с алгоритмом, которое индицируется индикатором. Устройство синхронизировано от генератора импульсов через счетчик и обеспечивает режим градуировки и измерения при с

Ю помощи переключателя, управление коммутаторами осуществляет дешифратор.

2 ил.

С: 1328799

Изобретение относится к многоканальным системам контроля температуры и может быть использовано для контроля температуры в инкубационных и выводнь1х шкафах инкубаторов.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства;. на фиг.2 — схема подключения датчиков.

Устройство обеспечивает контроль температуры объектов 1 (инкубационньгх шкафов), снабженных технологическим оборудованием 2, и содержит датчики

3 температуры по числу каналов, индикатор 4, генератор 5 импульсов, счетчик 6, преобразователь 7 сопротивление. — код, первый коммутатор 8, два эталонных резистора 9 и 10 (соответственно начала R и конца шкалы преН образователя сопротивление — код Кк), второй 11 и третий 12 коммутаторы, дешифратор, 13, первый 14 и второй 15 коммутаторы кода, первый 16 и второй

17 регистры, первый 18 и второй 19 вычитатели, блок 20 вычисления об;

I ратной величины, первый 21 и второй

22 блоки умножения, сумматор 23, первый 24 и второй 25 блоки памяти, первый 26 и второй 27 задатчики„ первый

28 и второй 29 элементы сравнения, элемент ИЛИ 30, третий коммутатор 31 кодов и переключатель 32. В устройстве для достижения компенсации влияния линии связи с датчиками при значительной ее длине используется четырехпроводная линия связи и преобразователь сопротивление — код с четырехточечным входом, например, типа

Ф 266. Это определяет трехключевую схему первого коммутатора 8 коммутируемых выходом неполного дешифратора на г.-е состояние, где i — номер коммутируемого датчика.

Устройство работает следующим образом.

Известно, что уравнение номинальной статической характеристики датчика температуры ТСИ в диапазоне О50 С с высокой степенью точности можно записать в виде

R к — Кн

R =R + — — — -(— с )" (1)

Н, „Н где Кн и R„— значения сопротивлений датчика при температурах соответственно начала н и конца шкалы измерения.

Характеристику произвольного реального датчика TCM записывают в виде

Rz — R, — — — — "(t - t)—

2 (4) Зо Ы = 1й + — - — "- R, + ° —. НКГ

К

R н — RÄ).

В режиме градуировки датчика последовательно нагревая его до значений

35 температуры t,, и t начала и конца г диапазона измерения, из выражения (4) находят значения сопротивлений датчика R u R при t

40 к к

N, — Ик откуда R = R + — — — — (R — R ) (5)

l3 N к н к н при tô = t>

1 н Г

= И + -- — — -"ГН - R н Н р откуда 1 2 К

R = R + — — ----(К вЂ” R ) . (6)

К к1 К

Подставив полученные градуировочные значения R, К датчика из выражений (5) и (6) в уравнение обобщенной характеристики (4) измеритель— ного преобразователя, находят уравнение измерителя температуры, отградуированного по двум точкам концов диапазона измерения t 1:, которое с

1 учетом возможного временного дрейфа кг н

R . = R + -------(1 — 1 ) (2)

1 где R„ v R — значения сопротивления датчика при температурах t„ и t соответственно °

Известно также, что уравнение ха-. рактеристики преобразователя сопротивление — код относительно номинальной статической характеристики датчика ТСМ имеет вид

N = N + ----- — (R — R ) . (3) к 1к н 1 н ° где N, N, — значения отсчетов показаний измерительного

20 преобразователя на концах его шкалы при значениях сопротивлений R ц и RÄ.

Подставляя выражение (2) в (3)

25 определяют обобщенную характеристику преобразователя сопротивление — код относительно температуры t, измеряемой реальным датчиком

99 (7) (8) Мк — Мн

К (— е) а. где

Ъ

Н к

13287 характеристики самого преобразователя сопротивление — код, измеренл

Ii ного в отсчетах N» N к начала и конца шкалы преобразователя .относительно

5 образцовых опорных резисторов Кн,, R номинальной статической характеристи— ки датчика, может быть записано в виде

Л

r„г Я„ 10 N = N + (N" - N") — — — - + н к н к н (Ng N ) (t "1) 1 (N, — N,)(t, — )j

Разрешая выражение (7) относительно температуры t, до которой нагрет датчик, находят 1н) (Ng н)

С Ъ 1 + L (Nt — N-,) (N — N ) 1н

- — — -í 1,— N, J где N, N — значения отсчетов преобразователя с датчиком

IIpH градуировочных зна- 25 чениях t начала и конца диапазона измерения температуры в инкубаторах;

И, Nк,— значения отсчетов преобразователя при последовательном подключении образцовых опорных сопротивлений R„, К„ начала и конца шкалы преобразователя по номинальной статической характеристике датчика на момеíI сквозной градуировки датчика и преобразователя; индекс временного дрейфа характеристики преобразователя сопротивление — кбд. :е

Окончательно из выражения (8) зна- 45 чение температуры t., измеренное измерительным преобразователем в составе преобразователя сопротивление— код и -ro датчика, получают в виде л 50

N; — N"

= -= — -- т,а. + Ь. (9)

N — Ит

К Н

N1i 1н i

t ----- — -(t -t) 1 N — N Х 1 — отсчеты начала и конца шкалы преобразователя на момент градуировки; индексы временного дрейфа характеристики преобразователя.

Выполненное таким образом устройство обеспечивает возможность повышения точности контроля за счет использования процедуры совместной градуировки датчиков и преобразователя, что исключает погрешность разброса значений характеристики датчика, а введение эталонных резисторов начала и конца шкалы измерения преобразователя исключает и временной дрейф его характеристики. В режиме градуировки переключатель 32 устанавливается в первое положение. Все датчики 3 температуры в инкубаторах 1 нагреваются до температуры начала диапазона измерения t . Счетчик 6 под действием

1 тактовых импульсов генератора 5 последовательно изменяет код номера инкубаторов. При этом к преобразователю

7 сопротивление — код последовательно через коммутатор 8 подключаются по очереди датчики 3 температуры. Два кода номера инкубаторов отведены под коммутаторы 11 и 12 сопротивлений

К„ и F.„, которые управляются дешифратором 13 на два этих кода. Таким образом, в градуировочном режиме работы на индикаторе 4 поочередно индицируется номер инкубатора и значение отсчета измеренной его датчиком температуры N отдельно индицируются показания начала и конца .шкалы преобразователя N„, N„. Затем значение температуры в инкубаторах устанавливается в конец диапазона измерения и считываются полученные значения отсчетов по всем датчикам. По соотношению (9) рассчитываются значения коэффициентов а, и b,. для каждого из датчиков температуры. Полу,ченные значения а; заносятся в первый блок 24 памяти, а Ь, — во второй блок 25 памяти.

В основном рабочем режиме переключатель 32 устанавливается во второе положение. В результате подсчета от генератора 5 импульсов счетчиком 6 импульсов опроса на его кодовом выхоо де последовательно меняется значение кода номера инкубатора. Так же как и в градуировочном режиме к преобразователю 7 сопротивление — код через первый коммутатор 8 поочередно подключаются датчики 3 температуры, а

5 132879 через коммутаторы 11 и 12, управляемые дешифргтором 13,— эталонные резисторы 9 и 10 (R„„R<) начала и конца шкалы преобразователя 7 сопротивление — код, 5

Таким образом, один раз за цикл опроса на выходе преобразователя сопротивление — код поочередно вырабатываются значения N; кодов измеренных температур в i инкубаторах и 10 л значения двух уставок N „ и N при условии длительной непрерывной эксплуатации преобразователя. Кодовые уставки N „" и N "„ через коммутаторы

14 и 15 кодов, управляемые дешифратором 13, записываются в регистры !6 и 17 и сохраняются там на все время цикла опроса. В соответствии с алго—

J ритмом (9) отсчет N температуры

i-го инкубатора корректируется ариф- 20 метическими блоками 18-23, причем координаты а; и Ь; появляются на выходе блоков 24 и 25 памяти одновременно с кодом N, на выходе преобразователя

7, так как адресные входы коммутато- 25 ра 8 и блоков 24 и 25 памяти подклю-чены одноименным образом к выходной кодовой магистрали счетчика 6. Таким образом, на выходе сумматора 23 ьырабатывается истинное значение тем- 30 пературы t, . Это значение кода сравнивается элементами 28 и 29 сравнения кодов с граничными уставками Ы„,„„,, N ping для 1 — го инкубатора ус танов"ленными в задатчиках ?6 и 27. Если полученное на выходе сумматора 23 значение кода температуры находится за пределами допуска (N „„„ 6 N N ),то один из элементов сравпе ния кодов выдает сигнал через эле- 1п мент ИЛИ 30 на коммутирующий вход коммутатора 31 кодов, и кодовое зна-чение аварийной температуры через переключатель 32 отображается на индикаторе 4 одновременно r номером 1--o инкубатора. Если температура а 1--и инкубаторе в пределах допуска (N, c

< N < N„, ), то коммутирующий сигнал схемами сравнения не вырабатывается, и отображение неаварийной ин-формации через коммутатор 31 кодов и переключатель 32 на индикаторе не происходит. Таким образом осуществляется отображение по каждому инкуоатору только аварийной информации а температуре с заданной точностью.

Алгоритм совместной градуировки с одновременным определением параметров характеристики преобразователя

9 /, сопротивление — код, реализованный в устройстве, исключает погрешность от разброса датчиков и тем самым дает возможность применить в многоканальном устройстве контроля датчики TCM любых классов точности. При этом точность измерения температуры определяется чувствительностью преобразователя сопротивление — код и точностью задания градуировочных значений температуры „ и t„ . Компенсация линейных изменений параметров характеристики преобразователя сопротивление — код, осуществляемая в устройстве, увеличивает временную стабильность измерений, оставляя нескомпенсированными только временные изменения параметров самих датчиков, значения которых в заданных точностных значениях не требуют повторных градуировок чаще чем 1 раз в год, что совпадает с периодом между профилактическими ремонтами основного технологического оборудования цеха инкубации.

Ф о р м у л а и з обре т е н и я

Многоканальное устройство для контроля температуры, содержащее датчики температуры по числу каналов, три коммутатора, последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик и индикатор, а также сумматор, первый блок умножения, дешифратор, элемент

ИЛИ, переключатель, причем выходы датчиков подключены к соответствующим входам первого коммутатора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит два эталонных резистора, преобразователь сопротивление — код, три коммутатора кода, два регистра, два вычитателя, блок вычисления обратной величины, второй блок умножения, два блока памяти, два элемента сравнения, и два задатчика., причем эталонные резисторы через второй и третий коммутаторы соответственно соединены с входом преобразователя сопротивление— код, выход которого подключен к входам первогo и второго коммутаторов кода, к одному из входов первого вычитателя и переключателя, выход которого соединен с другим входом индикатора, выход первого коммутатора кода подключен через первый регистр к входу первого вычитателя и одному из входов второго вычитателя, к другому

7 13287 входу которого подключен через второй регистр выход второго коммутатора кода, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора и одним из выходов дешиф5 ратора, другой выход которого подключен к управляющим входам второго коммутатора и коммутаторов кода, выход первого вычитателя соединен с од- 1О ним из входов первого блока умножения, к другому входу которого подключен выход блока определения обратной величины, связанного входом с выходом второго вычитателя, выход первого 5 блока умножения связан с одним из входов второго блока умножения, к другому входу второго подключен выход первого блока памяти, выходы вто99 8 рого блока умножения и второго блока памяти соединены с входами сумматора, выход которого подключен к одним из входов первого и второго элементов сравнения и третьего коммутатора кода, к другим входам элементов сравнения подключены выходы соответствующих задатчиков, а выходы элементов сравнения соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого связан с другим входом третьего коммутатора кодов, подключенного выходом к другому входу переключателя, вход дешифратора и адресные входы первого коммутатора и блоков памяти подключены к выходу счетчика, а выход первого ком.мутатора соединен с входом преобразователя сопротивление — код.

1328799

Составитель Г. Крейман

Техред М.Ходанич

Корректор А.Обручар

Редактор О.Головач

Подписное

Тираж 8б3

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3488/50

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