Многоточечное устройство для измерения температуры

 

(72) Авторы . изобретения

В.Ф.Андрейчвнко и О.П.Дьяков (71) Заявитель (54) МНОГОТОЧЕЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к автомати ческому измерению неэлектрических параметров, например температуры, освещенности.

Известно многоточечное устройство для измерения температуры, содержащее генератор, распределитель, . формирователь импульсов, триггеры, ключи j3 g ..

Недостаток устройства — низкая точность измерения, обусловленная наличием диодов, трансформаторов, используемых в схеме обработки сигнала датчиков.

Наиболее близким к предлагаемому является многоточечное устройство, содержащее измерительные схемы, подключенные через ключи к источникам питания, распределитель импульсов, вход которого подключен к элементу задержки и через делитель .импульсов — к генератору опорных импульсов, а выходы подключены к управляющим входам других ключей f2), Недостатком известного устройства является наличие погрешности измерения, обусловленной нестабильностью источника питания.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство содержит преобразова" тель тока, подключенный к одному иэ входов элемента совпадений через !

О форровата mme coa,"и первый кдэ управляемый через элемент задержки и подключенный ко второму входу.элемента совпадений через инвертор, второй ключ и триггер, при этом вход

1% управления второго ключа подключен к выходу другого триггера, который подключен к выходу генератора опорных импульсов, а выход элемента совпадений подключен через последовательно соединенные дифференцирующий контур и другой формирователь импульсов к триггерам и к входу управления третьего ключа, который подключен к ключам в цепях питания и через филътрк ключам на выходе устройства.

На чертеже приведена схема многоточечного устройства для измерения температуры. 5

Устройство содержит состоящие из термозависимых резисторов или фоторезисторов измерительньи схемы

1, подключенные к преобразователю

2 тока, выход которого через форми- .10 рователь 3 импульсов подключен к ключу 4, к входу управления которого через элемент 5 задержки подключен делитель 6 импульсов, распределитель

7 и генератор 8 импульсов, инвертор

9, подключенный через ключ 10 к вхо- ду триггера 11,.который подключен к триггеру 12, схему 13 совпадений, подЪе .1 ключенную через ключ 14 к фильтру

15, а также через дифференцирующий контур 16 к формирователю 17, ключи 18-20.

Устройство работает следующим образом.

Измерительные схемы поочередно под- 25 ключаются ко входу преобразователя 2 тока через ключи 18, управляемые распределителем 17 от генератора 8 импульсов.

Рассмотрим работу устройства с одной измерительной схемой.

Сигнал с измерительной схемы l первого канала поступает на вход преобразователя 2 тока, который осуществляет преобразование;,входного тока B частоту и может включать в себя частотный датчик. например, магнитоиетрический, обеспечивающий точность преобразования тока в частоту порядка 0,005%.

Частотный сигнал с выхода .преобразователя 2 тока, представляющий собой синусоидальное напряжение, период которого с высокой точностью пропорционален величине измеряемого сопротивления, поступает на форми- . . 45 рователь 3 импульсов. С выхода формирователя 3 импупьсов импульсы через ключ 4, управляемый генератором 8 ,импульсов, через делитель 6 и элемент 5 задержки подаются на вход . 50

1 интегратора 9, а также на один вход элемента 13 совпадения. В паузах между импульсами, поступающими с выхода формирователя 3 импульсов, формиру ются импульсы на выходе инвертора 9, 55 которые через ключ 10 подаются на вход 21 триггера 11 . Состояние ключа

10 определяется триггером 12. При

877351

4 поступлении на вход 23 триггера 12 импульса с генератора 8 опорных им-1 пульсов, следующих с опорной частотой, триггер 1 2 перебр-".сывается и с его выхода подается сигнал, который открывает ключ 10. В тот момент,когда с выхода инвертора 9 через открытый ключ 10 на вход 21 триггера

11 подается сигнал, триггер 11 перебрасывается и. с его выхода подается сигнал на вход элемента 13 совпадения.

При появлении импульса на выходе формирователя 3 импульсов он подается на, другой вход элемента 13 совпадения, на выходе которого образуется сигнал, открывающий ключ 14. Через открытые ключи 14 и. 19 напряжение источника питания измерительной схемы первого канала поступает на фильтр

15 и. далее через ключ 20 на выход устройства.

После окончания импульса ключ 14 запирается, а от заднего фронта импульса через дифференцирующий контур

16 и формирователь 17 импульсов поступает сигнал на входы 22 и 24 триггеров Il и 12 и перебрасывает их в исходное состояние. При этом ключ

10 закрывается, отключая вход 21 триггера .13 от инвертора 9.

При поступлении на вход 23 триг- . гера 12 следующего импульса с генератора 8 опорных импульсов процесс формирования импульса на выходе элемента 13 совпадения повторяется.

Таким образом, в период между двумя импульсами, подаваемыми на вход 23 триггера 12 с генератора 8, на выходе элемента 13 образуется один импульс, сформированный формирователем .

3 импульсов.

Следовательно, время, в .течение которого ключ 14 находится в открытом

1 состоянии, определяется длительностью импульса, поступающего от формирователя 3 импульсов и пропорционально величине измеряемого сопротивления измерительной схемы опрашиваемого канала.

Период повторения импульсов определяется периодом следования импульсов генератора 8 и является величиной постоянной. Следовательно, на входе фильтра .)5 образуется широтно-импулвеный сигнал, причем амплитуда сигнала определяется напряжением источника питания измерительной схемы данного канала. Длительность импульсов, поступающих от формирователя 3 импульсов, 877351 обратно пропорциональна напряжению питания измерительной схемы. Посколь1 ку амплитуда этих импульсов прямо пропорциональна указанному напряжению, то сигнал на выходе фильтра 15 пропорционален величине сопротивления измерительной схемы с учетом изменения напряжения источника питания, что.повышает точность измерения.

Это следует из того, что площадь импульса, т.е. среднее значение сигнала, пропорциональна величине сопротивления измерительной схемы а исключением погрешности, связанной с изменением напряжения источника пита.ния.

Действительно, среднее значение напряжения сигнала

=ч..

1 с т где =К ° Š— амплитуда импульса, - 71 1 пропорциональная напряжению источника питания К; — длительность импульсов сигнала;

Т вЂ” период следования импульсов, К вЂ” постоянный коэффициент.

Величина Т постоянна, величина как указывалось, прямо пропорцио1 э нальна величине сопротивления измерительной схемы и обратно пропорциональна напряжению источника питания Е, т.е.

t1=K9. Е 1 где К вЂ” постоянный коэффициент.

Таким юбразом, напряжение на входе фильтра 15 равно

К g q, Ч =К.Š—.=К„к1. Т ср т и не зависит от изменения напряжения питания.

Переключение каналов в устройстве производится. импульсами генератора 8 опорных импульсов через делитель импульсов и распределитель 7 импульсов. Для устранения влияния на работу переходных процессов введен элемент 5 задержки.

Устройство позволяет получить высокую точность измерения входного сигнала независимо от изменения напряжения источника питания при,:достаточно высоком быстродействии. Независимость выходного сигнала от напряжения питания измеряемой схемы позволяет для питания разных датчиков применять различные напряжения источников питания. Поскольку частота сигнала на выходе преобразователя тока прямо пропррциональна входному току, то при измерении сопротивлений больших величин время измерения может быть значительным.

Повышение напряжения питания при этом позволяет повысить быстродействие : устройства.

Формула изобретения

Многоточечное. устройство для иэмеренйя температуры, содержащее изме10 рительные схемы, подключенные через ключи к источникам. питания, распределитель импульсов, вход которого подключен к элементу задержки и, через делитель импульсов, к генера—

25 тору опорных импульсов, а выходы под.ключены к управляющим входам других ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, устройство содержит преобразователь тока, подключенный к одному из входов элемента ;совпадений через формирователь импульсов, и первый ключ, управляемый через элемент задержки и подключенный ко второму входу элемента совпадений через ин35 . вертор, второй ключ и триггер, при этом вход управления второго ключа подключен к выходу другого триггера, который подключен к выходу генерато40 ра опорных импульсов, а выход элемента совпадений подключен через последовательно соединенные дифференцирующий контур и другой формирователь импульсов к триггерам и к входу управления третьего ключа, который под45 ключен к ключам в цепях питания и . .через фильтр — к ключам на выходе устройства.

Источники информации, 50 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

К 162341, кл. G 01 K 7/20, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 402758, кл. G 01 К 7/10, 1972 (прототип).