Многоканальный сигнализатор температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и сигнализации температуры. Цель изобретения - снижение погрешности измерения температуры. Многоканальный сигнализатор температуры содержит резистивные датчики, источник напряжения, инвертор, два преобразователя напряжение-ток , эталонный резистор, два демультиплексора, мультиплексор, коммутатор., резистор уставки, разрядный резистор, дифференциальный усилитель, интегратор , компаратор, ключевой элемент, триггер , таймер, формирователь управляющих сигналов, выходную шину. Многоканальный сигнализатор температуры отличается тем, что в него введены резистор уставки, разрядный резистор, дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор , коммутатор, триггер, ключевой элемент. Формирователь управляющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства . 1 ил. у fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 К 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° е

° ю

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4791651/10 (22) 22.11.89 (46) 07.08.92. Бюл. ¹ 29 (71) Специальное конструкторское бюро

"Электротермометрия" (72) Я, В, Борис, Б.В. Дунец, В,И. Лах, И,Д. Пытель, АП Рышковский, Б.Г. Соболь, А.А. Федорчук и С.П. Шиналь (56) Беленький Я.E. и др. Многоточечные бесконтактные сигнализаторы температуры, — M. Энергия, 1972, с.113-116.

Авторское свидетельство СССР

¹1265494, кл. G 01 К 7/16, 1986. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР

TEМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и сигнализации температуры.

Цель изобретения — снижение погрешности

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и сигнализации температуры;

Известно устройство для сигнализации температуры, содержащее мостовую схему, в одно из плеч которой последовательно включены термистор и постоянный резистор, а в смежное с ним плечо параллельно включен второй термистор и постоянный резистор, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является многоканальное устройство для измерения температуры, со. держащее резистивные датчики, источник напряжения, эталонный резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, блок управления, мультиплексор, управляющий

1753307 А1

2 измерения температуры. Многоканальный сигнализатор температуры содержит резистивные датчики, источник напряжения, инвертор, два преобразователя напряжение — ток, эталонный резистор, два демультиплексора, мультиплексор,. коммутатор., резистор уставки, разрядный резистор, дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор, ключевой элемент, триггер, таймер, формирователь управляющих сигналов, выходную шину. Многоканальный сигнализатор температуры отличается тем, что в него введены резйстор уставки. разрядный резистор, дифференциальный усилитель, интегратор, компа- . ратор, коммутатор, триггер, ключевой ф элемент. Формирователь управляющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства. 1 ил, Ф

° и вход которого соединен с первым выходом блока управления, два демультиплексора, Ql аналого-цифровой преобразователь, два (Д преобразователя напряжение — ток, инвер- (Д тор, масштабный усилитель, причем источник напряжения соединен с входом первого преобразователя напряжение-ток, выход которого подключен к входу первого демультиплексора, к выходам которого подключены первые токовые выводы резистивных датчиков, измерительные выводы которых соединены -coo ieTctaeHHo с входами мультиплексора, первый дополнительный вход которого подключен к выходу первого демультиплексора и, к выходу эталонного резистора, при этом резистивные датчики через потенциальные выводы соединены с входами второго демультиплексо1753307 ра, а через вторые токовые выводы — с общей шиной и с вторым дополнительным входом мультиплексора, выход которого через масштабный усилитель соединен с входом аналого-цифрового преобраэова- 5 теля, к опорному входу которого подключен источник напряжения, соединенный через инвертор и второй .преобразователь напряжение-ток с выходом второго демультиплексора, управляющий вход которого, а 10 также управляющий вход первого демультиплексора соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу масштабного усилителя, а третий подключен к кор- 15 ректирующему входу аналого-цифрового . преобразователя, выходная шина которого подключена к входу блока управления.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения температуры, 20 обусловленная непостоянством нагрузки преобразователя напряжение-ток, а также необходимостью подключения датчиков по четырехпроводной схеме.

Цель изобретения — снижение погреш- 25 ности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем,.что в многоканальный сигнализатор температуры, содержащий блок резистивных датчиков,каждый из которых подключен первым 30

ВйВОДОМ К ОДНОМУ Иэ ВЫХОДОВ ПЕРВОГО ДЕмультиплексора, вторым выводом к одному из выходов второго демультиплексора, подсоединенного входом через последовательно соединенные первый преобразователь 35 напряжение — ток и инвертор к соединенным между собой выходом источника напряжения и входом второго преобразователя напряжение — ток, и подключен третьим выводом к общей шине устройства, а также 40 содержащий мультиплексор, формирователь управляющих сигналов, эталонный резистор и выходную шину, введены дополнительно резистор уставки и разрядный резистор, коммутатор, последователь- 45 но соединенные дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор и ключевой элемент, последовательно соединенные таймер и триггер, подключенный одним из входов к одному из выходов формиоова- 50 теля управляющих сигналов, выходом — кпервому входу ключевого элемента, подсоединенного вторым входом к.инвертирующему выходу триггера и младшему адресному входу коммутатора и выходами — 55 к входам таймера, управляющие входы которого подключены к выходам формирователя управляющих сигналов, выходной шине и соответствующим адресным входам коммутатора, подсоединенного выходами к входам дифференциального усилителя, первым входом — к общей шине устройства, вторым входом — к выходу мультиплексора, соединенного входами с первыми выводами блока резистивных датчиков и управляющими входами с соединенными между собой управляющими входами первого и второго демультиплексоров и выходами формирователя управляющих сигналов, и подсоединенного третьим выводом к соединенным между собой выходу второго преобразователя напряжение — ток и первому выводу эталонного резистора, четвертым выходом к соединенным межд,, собой второму выводу эталонного резистора и первому выводу резистора уставки, пятым выводом к второму выводу резистора уставки, соединенного третьим выводом через разрядный резистор с выходом первого демультиплексора и шестым входом коммутатора, а формирователь управляющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства, На чертеже изображена схема многоканального сигнализатора температуры, Сигнализатор температуры содержит резистивные датчики 1 — 1 + n, источник 2 напряжения, инвертор 3, первый 6 и второй

4 преобразователи напряжение — ток соответственно, эталонный резистор 5, первый

8 и второй 7 демультиплексоры соответственно, мультиплексор 9, коммутатор 10, резистор 11 уставки, разрядный резистор 12, дифференциальный усилитель 13, интегратор 14, компаратор 15, ключевой элемент

16, триггер 17, таймер 18, формирователь 19 управляющих сигналов и выходную шину

20.

Блок резистивных датчиков 1-1+ и, каждый из которых подключен первым выводом к одному иэ Выходов первого демультиплексора 8, вторым выводом к одному из выхоДов второго демультиплексора 7, подсоединенного входом через последовательно соединенные первый преобразователь 6 напряжение — ток и инвертор 3 к соединенным между собой выходом источника 2 напряжения и входом второго преобразователя 4 напряжение — ток, и подключен третьим выводом к общей шине устройства, а также содержащий мультиплексор 9, формирователь 19 управляющих сигналов, эталонный резистор 5 и выходную шину 20, резистор 11 уставки и разрядный резистор, 12, коммутатор 10, последовательно соединенные дифференциальный усилитель 13, интегратор 14, компаратор 15, и ключевой элемент 16, последовательно соединенные таймер 18 и триггер 17, подключенный одНИМ ИЗ ВХОДОВ К ОДНОМУ ИЗ ВЫХОДОВ фОРМИрователя 19 управляющих сигналов, 1753307 выходом — к первому входу ключевого элемента 16, подсоединенного вторым входом к инвертирующему выходу триггера 17 и младшему адресному входу коммутатора 10 и выходами — к входам таймера 18, управляющие входы которого подключены к выхо. дам формирователя 19 управляющих сигналов, выходной шине 20 и соответствующим адресным входам коммутатора 10, подсоединечного выходами к входам дифференциального усилителя 13, первым входом — к общей шине устройства, вторым входом — к выходу мультиплексора 9, соединенного входами с первыми выводами блока резистивных Датчиков и управляющими входами с соединенными между собой управляющими входами первого 8 и второго 7 демультиплексоров и выходами формирователя 19 управляющих сигналов, и подсоединенного третьим выходом к соединенным между собой выходу второго преобразователя.4 напряжение-ток и к первому.,выводу эталонного резистора 5; четвертым выходом к соединенным между собой второму выводу эталонного резистора 5 и первому выводу резистора 11 уставки, пятым выводом к второму выводу резистора 11 уставки, соединенного третьим выводом через разрядный резистор с выходом первого демультиплексора 8 и шестым входом коммутатора 10, а формирователь 19 управ-, ляющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства, Устройство работает следующим образом, Согласно алгоритму работы на каждом канале производится измерение трех величин (Rx+ Rn, Ro+ Rn, Ry, где Rx — сопротивление резистивносо датчика; Rn сопротивление линии; R — сопротивление эталонного резистора; Ry — сопротивление резистора, задающего уставку). Результатов трех измерений достаточно для того, чтобы получить значение измеряемой температуры и сравнить ее с ранее установленной уставкой. Каждый из трех циклов измерения содержит два такта интегрирования.

В первом такте процессорное устройство устанавливает триггер 17, подает на оба демультиплексора 7,8 и мультиплексор 9 код номера канала, а на коммутатор 10 — код номера цикла. Вследствие этого на вход дифференциального усилителя 13 подается падение напряжения на резистивном датчике и сопротивление линии а и с, Для компенсации сопротивлений линии через лйнию с, кроме измерительного тока, от преобразователя 4 напряжение-ток пропускается ток, в два раза превышающий измерительный и противоположный ему по напряжению от дополнительного преобразователя 6 напряжение-ток, За счет того, что падение напряжения на линиях а и с равны и противополо>кны по знаку, они взаимно вычитаются, 5 и вследствие этого дифференциальный усилитель 13 усиливает лишь падение напряжения на датчике. Выходное напряжение на дифференциальном усилителе 13 интегрируется в интеграторе 14. При достижении вы10 ходным напряжением интегратора 14 нуля компаратор 15 через ключевой элемент 16 включает первый канал таймера 18, в счетчике которого записано «исло, соответствующее интервалу времени, кратному

15 периоду напряжения питающей сети. По истечении этого времени, сигнал с первого выхода таймера 18 сбрасывает триггер 17, вследствие этого к входу дифференциального усилителя 13 подключается разрядный

20 резистор 12 и включает второй канал таймера 18. Происходит изменение направления, интегрирования, При переходе выходного напряжения интегратора 14 через нуль ком; паратор 15 через ключевой элемент 16 за25 крывает второй канал таймера 18, Таким образом, в счетчике второго канала таймера 18 получаем результат аналого цифрового преобразования, которое считывается по шине данных в формирова30 тель 19 управляющих сигналов, выполненный в виде процессорного устройства.

Второй и третий циклы измерения отличаются лишь тем, что в первом такте интегрирования к входу дифференциального

35 усилителя 13 подключается эталонный резистор 5 и резистор 11 уставки соответственно.

Таким образом, последовательное включение резисторов. эталонного, устав40 ки, разрядного и резистивного датчика, а также определенного алгоритма измерении уменьшает погрешность, обусловленную нестабильностью измерительного тока, . Эта погрешность в известном устройст45 ве присутствует и возникает вследствие того, что к источнику тока подключаются различные нагрузки (Йэталояное и сдатчика), а . выходное сопротивление источника тока имеет конечное значение и алгометриче50 скими методами в устройстве-прототипа она не устраняется.

Компенсация дрейфа ноля элементов аналого-цифрового преобразователя осуществляется за счет того, что в процессе вычисления значений температур измеряемой и уставки используется операция вычитания результата аналого-цифрового преобразования сопротивления эталонного резистора из результатов аналого-цифрового преобразования сопротивлений рези1753307 стивйого датчика и резистора уставки соответственно

U,+U»-(U +U»)-u,-U.;:

U„+ U»-(u.+ u»)-u„-u., где Ux, Uy, Uo — падение напряжения на резистивном датЧике; резисторе уставки и эталонном резисторе соответственно;

Одр — результирующее напряжение дрейфа параметров аналого-цифрового преобразователя.

По результатам трех циклов процессорное устройство вычисляет значение измеряемой -температуры, сравнивает его C измеренным значением уставки, передает результаты измерения и сравнения на выходную шину для индикации, а также управления устройствами сигнализации, Формула йзобретения

Многоканальный сигнализатор температуры, содержащий блок резистивных датчиков, каждый из которых подключен первым выводом к одному из выходов первого демультиплексора. вторым выводом к одному иэ выходов второго демультиплексора, подсоединенного входом через последовательно соеди не н н ы е и е рвы и преобразователь напряжение-ток и инвертор к соединенным между собой выходом источника напряжения и входом второго преобразователя напряжениеток, и подключен третьим выводом к общей шине устройства, а также мультиплексор, формирователь управляющих сигналов, эталонный резистор и выходную шину, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения погрешности измерения температуры, в него введены резистор уставки и разрядный резистор, коммутатор, последовательно соединенные дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор и ключевой эле- . мент, последовательно соединенные тай5 мер и триггер, подключенный одним из входов к одному иэ выходов формирователя управляющих сигналов, выходом к первому входу ключевого триггера и младшему адресному входу коммутатора и выходами к

10 входам таймера, управляющие входы которого подключены к выходам формирователя управляющих сигналов, выходной шине и соответствующим адресным входам коммутатора, подсоедине; ного выходами к вхо15 дам дифференциального усилителя, первым входом — к общей шине устройства, вторым входом — к выходу мультиплексора, соединенного входами с первыми выводами блока резистивных датчиков и

20 управляющими входами с соединенными между собой управляющими входами первого и второго демультиплексоров и выходами формирователя управляющих сигналов, и подсоединенного третьим выходом к сое25 диненным между собой выходу второго преобразователя напряжение — ток и первому выводу эталонного резистора, четвертым выходом к соединенным между собой второму выводу эталонного резистора и перво30 му выводу резистора уставки, пятым выводом к второму выводу резистора уставки, соединенного третьим выводом через разрядный резистор с выходом первого демультиплексора и шестым входом коммута35 тора, а формирователь управляющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства.

1753307

Составитель Б.Соболь

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор П. Гереши

Редактор О.Головач

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

Заказ 2760 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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