Многоканальное устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить быстродействие и помехоустойчивость многоканальных устройств для измерения температуры. С выхода генератора 24 тактовых импульсов сигналы поступают на тактовый вход двоичного счетчика 20, который формирует на своих выходах адреса постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 21. С помощью ПЗУ 21 осуществляется циклическое управление работой устройства: обнуляются счетчики 16, 17, 19, 20, открываются соответствующие каналы мультиплексора 4 и демультиплексоров 10 и 11. Затем запускается аналого-цифровой преобразователь 12 и результат преобразования записывается в оперативное запоминающее устройство 14. После завершения цикла измерения результат выводится на индикацию. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (s»s G 01 К 7/16

ГОСУДАРСТЯГ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ "-НИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .Ъ 4

M (") (21) 4658604/10 (22) 02 01.89 (46) 23.08.91, Бюл. N31 (71) Львовский политехнический институг им. Ленинского комсомола (72) М.М.Дорожовец, И,Д.Пытель, А.П,Рышковский, A.À.Ôåäoð÷óê и В.А.Чередниченко (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1224614, кл. G 01 К 7/32, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1265494, кл. G 01К 7/16, 1986. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙ СТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить быстродействие и помехоустойчивость многоканальных устИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры.

Цель изобретения — повышение быстродействия и помехоустойчивости.

На чертеже приведена структурная схема многоканального устройства для измерения температуры. Устройство содержит резистивные термодатчики 1.1 — 1,п с токовыми и потенциальными выводами 2.1. 2,2—

2.1п, 2.2п, эталонный резистор 3, мультиплексор 4, масштабирующий усилитель 5, источник 6 напряжения. первый 7 и второй

8 преобразователи напряжение-ток, инвертор 9, первый 10 и второй 11 думультиплексоры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, блок 13 коррекции результатов измерения, оперативное запоминающее ус„„Я „„1672239 А ройств для измерения температуры С выхода генератора 24 тактовых импульсов сиг нэлы поступают на тактовый вход двоичног:i счетчика 20, который формирует на своих выходах адреса постоянного запоминающего устроиства (ПЗУ) 21, С помощью ПЗУ 21 осуществляется циклическое управление работой устройства: обнуляются счетчики

16,17,19,20, открываются соответствующие каналы мультиплексора 4 и демультиплексоров 10 и 11. Затем запускается знало: « цифровой преобразователь 12 и результ t преобразования записывается в операт в ное запоминающее устройство 14. После зэ вершения цикла измерения р;.зуль;ат выводится на индикацию 1 ил. тройство (ОЗУ) 14, блок 15 индикации, первый двоичный счетчик 16, двоично-десятичный счетчик 17, постоянное запоминающее устройство (П.3 :. ) 18, третий двоичный счетчик 19, второй двоичный счетчик 20, ПЗУ 21, элемент ИЛИ 22, элемент И

23, генератор 24 тактовых импульсов, накапливающий сумматор 25.

Устройство работает следующим образом.

С генератора 24 тактовых импульсов сигнал поступает на тактовый вход С двоичного счетчика 20, который является счетчиком последовательности команд, записанных в ПЗУ 21. Эти команды приводят к следующим действиям.

Обнуляются счетчики 16,17,19,20. При этом на выходе счетчика 19 устанавливается

1672239

25

35

50

55 адрес кода первой выборки весовой функции, а на выходе ПЗУ 18, в котором записана дискретная весовая функция, появляется код этой выборки. Нижний уровень на выходе переполнения счетчика 17 закрывает элемент И 23, На выходе счетчика 16 устанавливается адрес нулевого канала, к которому подсоединен, например, первый датчик 1,1, и по этому адресу открываются соответствующие каналы мультиплексора 4 и демультиплексоров 10 и 11, а также определенная ячейка ОЗУ 14. Выход АЦП 12 переведен в высокоомное состояние. По сигналу с выхода 10 ПЗУ 21 накапливающий сумматор 25 сбрасывается в ноль (вход R).

Измерительное напряжение от первого датчика через мультиплексор 4 и усилитель 5 подается на вход В АЦП 12. По сигналу с выхода 3 ПЗУ 21 запускается АЦП 12 (вход

"Пуск" ). ОЗУ 14 переводится в высокоомное состояние (выход 11 ПЗУ 21). Код измеряемого напряжения первого датчика поступает на вторую группу накапливаощего сумматора 25. По сигналу с выхода 8 ПЗУ 21 в двоично-десятичный счетчик 17 (вход WR) записывается код первой выборки весовой функции с выхода ПЗУ 18, при этом открывается элемент И 23 и импульсы с генератора 24 тактовых импульсов поступают на вход вычитания -C) счетчика 17 и через элемент ИЛИ 22 — на тактовый вход (С) накапливающего сумматора 25, В момент, когда количество импульсов, пришедших на счетчик 17 и одновременно на накапливающий сумматор 25, будет соответствовать числу, записанному в этот счетчик, то элемент И 23 закрывается. Таким образом, в накапливающем сумматоре 25 происходит накопление кода напряжения с выхода АЦП 12, причем число накоплений соответствует коду первой выборки весовой функции, т,е., на выходе накапливающего сумматора 25 формируется результат, пропорциональный произведению кода напряжения на код выборки весовой функции. Произведение этих двух чисел с выхода накапливающего сумматора 25 сигналом с выхода ПЗУ 21 записывается в ячейку ОЗУ 14, адрес которой соответствует номеру канала. По сигналу с выхода ПЗУ 21 состояние счетчика 16 увеличивается. Таким образом, первые выборки сигнала каждого канала умножаются на первую выборку весовой функции и записываются в соответствующие ячейки ОЗУ 14.

Далее счетчик 16 снова переходит на нулевой адрес и начинается обработка вторых выборок каналов, Для этого по сигналу с выхода 12 ПЗУ 21 состояние счетчика 19 увеличивается на единицу, в результате чего на выходе ПЗУ 18 появляется код второй выборки весовой функции. После этого измерения повторяются, но уже соответственно для второй выборки весовой функции.

В результате этого на выходе и одновременно на первой группе входов в накапливающего сумматора 25 присутствует произведение кода второй выборки сигнала определенного канала на код второй выборки весовой функции. По сигналу с выхода 2

ПЗУ 21 выход АЦП 12 переводится в высокоомное состояние и с ОЗУ 14 считывается обработанный результат первой выборки данного канала, который подается на вторую группу входов накапливающего сумматора 25. Таким образом, на накапливающем сумматоре 25 суммируется первая и вторая выборки каждого канала.

Из вышеизложенного следует, что первые обработанные выборки каждого канала записываются непосредственно в ОЗУ, а каждая последующая обработанная выборка должна суммироваться с предыдущей и снова записываться в ОЗУ 14.

Далее все операции повторяются, т,е. каждая выборка каждого канала умножается на определенную выборку весовой функции, В конце цикла опроса и обработки сигналов всех датчиков в ячейках ОЗУ 14 будут записаны усредненные результаты измерения по каждому каналу. При обработке последних выборок по сигналу с выхода б ПЗУ 21 окончательные результаты записываются в блок 15 индикации (вход WR).

В устройстве предусмотрена коррекция дрейфа напряжения смещения усилителя 5 и коррекция коэффициента преобразования тракта измерения напряжения. По окончании опроса и обработки всех и каналов системы по сигналу счетчика 16 включается дополнительный вход мультиплексора 4.

При этом к входу усилителя 5 подключается эталонный резистор 3, служащий для коррекции коэффициента преобразования. По сигналу с выхода 3 ПЗУ 21 запускается АЦП

12 и одновременно код эталона переписывается в блок 13 коррекции результатов измерения (вход Уп), при этом все остальные блоки арифметический обработки сигнала отключены. В блоке 13 коррекции результатов измерения этот код сравнивается с ус1авкой и в соответствии с разбалансом выдает сигнал управления на источник 6 напряжения, Далее подключается второй дополнительный вход(п+2) мультиплексора

4, который замыкает вход усилителя 5 на корпус. В момент подключения входа (п + 2) замыкается ключ и на конденсаторе усилителя 5 устанавливается напряжение смещения. При последугощей работе усилителя ключ размыкается и хранящееся на конден1672239

Формула изобретения

Многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные источник З напряжения, первый преобразователь напряжение-ток и первый демультиплексор, к выходам которого подключены первые токовые выводы резистивных термодатчиков, первые потенциальные выводы которых со- 4 единены с входами мультиплексора, первый дополнительный вход которого объединен с дополнительным выходом первого демультиплексора и через эталонный резистор подключен к общей шине, вторые потенци- 4 альные выводы резистивных термодатчиков подключены к входам второго демультиплексора, к выходу которого подключен через последовательно соединенные инвертор и второй преобразователь напря- 5 жение-ток источник напряжения, подключенный своим выходом к опорному входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с входами блока коррекции результатов измерения, выхо- 5 дом подключенного к управляющему входу источника напряжения, вторые токовые выводы резистивных термодатчиков соединены с общей шиной и с вторым дополнительным входом мультиплексора, саторе напряжение компенсирует напряжение смещения. Управление ключом осуществляется сигналом с выхода 4 ПЗУ 21.

В устройстве также предусмотрена коррекция погрешности измерения температуры (напряжения), обусловленной влиянием измерения температуры сопротивления линии связи.

Для обеспечения заданной помехоустойчивости в предлагаемом устройстве используется весовое усреднение, сущность которого состоит в том, что результат преобразования в i-том канале можно предт/з ставить Х = Ka / y Xl(t)g(t)dt — a аналоговой форме либо

NÄ = N„lj Ngj — в цифровои форме, ! =1 где Х (с) — сигнал в 1-том канале;

g(t) — весовая функция;

Nxij — результат )-того преобразования сигнала в i-том канале;

Ng1 — J-тое значение весовой функции, Применение весового усреднения при заданном подавлении помех обеспечивает уменьшение длительности преобразования сигнала. подключенного через масштабирующий усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, вход выборки которого и запускающий вход соединены соответственно

5 с вторым и третьим выходами постоянного запоминающего устройства, первый, четвертый, пятый. шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с управляющим входом блока коррекции ре10 зультатов измерения, с управляющим входом масштабирующего усилителя, с тактовым входом первого двоичного счетчика, с входом записи блока индикации, с входа- ми сброса в ноль первого и второго двоич15 ных счетчиков, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу второго двоичного счетчика. выходами подключенного к адресным входам постоянного запоминающего устройства, выходы

20 первого двоичного счетчика подключены к управляющим входам первого и второго демультиплексоров, мультиплексора и блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и поме25 хоустойчивости, в него введены последовательно соединенные третий двоичный счетчик, второе постоянное запоминающее устройство и двоично-десятичный счетчик, элемент И, элемент ИЛИ, последовательно

30 соединенные накапливающий сумматор и оперативное запоминающее устройство, информационными входами подключенное к входам информации блока индикации и к первой группе входов накапливающего сум5 матора, вторая группа входов которого подключена к выходам аналого-цифрового преобразователя и к выходам оперативного запоминающего устройства, адресными входами подключенного к входам nepeoro

0 двоичного счетчика, выход генератора тактовых импульсов через элемент И соединен с тактовым входом двоично-десятичного счетчика, выход переполнения которого соединен с вторым входом элемента И, выход

5 которого через элемент ИЛИ подключен к тактовому входу накапливающего сумматора, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый выходы первого постоянного запоминаю0 щего устройства соединены соответственно с входами сброса в ноль третьего двоичного счетчика и двоично-десятичного счетчика, входом предварительной записи двоичнодесятичного счетчика, вторым входом эле5 мента ИЛИ, входом установки в ноль накапливающего сумматора, входом выборки оперативного запоминающего устройства, тактовым входом третьего двоичного счетчика и входом запись-считывание оперативного запоминающего устройства.

1672239

Составитель В.Ярыч

Редактор Т.Куркова Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ 2830 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101