Многоканальное устройство для измерения температуры

 

Изобретение касается температурных измерений. Цель изобретения - повьшение точности измерения путем выбора оптимального режима питания термопреобразователей. Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления , опорный резистор 2, ключи 3 - 6, источник 8 тока, блок 10

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (511 4 G 01 К 7/16 (»

/Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3768020/24-10 (22) 10 ° 07.84 (46) 07.05.86в Бюл. й- 17 (72) Л.П.Логинова (53) 536.53 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Авторское свидетельство СССР

У 851120, кл. G 01 К 7/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 883671, кл. G 01 К 7/20, 1980.

r (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение касается температурных измерений. Цель изобретения повышение точности измерения путем выбора оптимального режима питания термопреобразователей. Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, опорный резистор 2, ключи 3 - 6, источник 8 тока, блок 10

1229599 управления, генератор 11 тактовой частоты, блок 12 памяти, схему !3 уравнения, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 14 и 15, RS-триггеры

16 и 18, схему 19 задержки, схемы И

20,..., 20, схемы И 21 — 25, инвертор 26, схему ИЛИ 27, RC-цепочки

28 — 31, диоды 32.и 33. Введение новых элементов и образование новых

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к многоканальным устройствам для измерения температуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем выбора оптимального режима питания термопреобразователей.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, на фиг. 2 — временные 1(i диаграммы его работы, на фиг. 3 схема блока управления.

Устройство содержит и термопреобразователей i сопротивления, где

n — число измерительных каналов, п опорных резисторов 2 и 4 и токовых и потенциальных ключей 3 — б (на чертеже показана схема. одного измерительного канала), причем выходы потенциальных ключей подключены к потенциальной цепи 7, выходы токовых ключей подключены к второму выводу источнйка 8 тока, первый вывод которого соединен с общей точкой 9 устройства, блок 10 управления, генера- 25 тор 11 тактовой частоты, блок 12 памяти, схему 13 сравнения, первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 14 и 15, первый, второй и третий RS-триггеры 1б — 18, схему 19 задержки, схемы И 20.1, 20.2. . .20.п, управляющие работой ключей термопреобразователей, пять схем И 21 — 25, инвертор 26, схему

ИЛИ 27, две RC-цепочки 28, 29 и

30, 31, диоды 32 и 33.

Блок 10 управления содержит геаератор 34 импульсов, два формирователя 35 и 36, на выходе которых формируются сигналы "Пуск 1" и Пуск 2", поступающие на первый и второй высвязей между элементами устройства позволяет сократить интервал времени, в течение которого термопреобразователь 1 сопротивления подключен к выходу источника 8 тока, что при допустимой мощности рассеивания и цикле опроса повышает ток питания и, следовательно, точность измерения.

3 ил. ходы блока управления, инвертор 37, счетчик 38 импульсов, на выходе которого формируются сигналы номера измерительного канала, поступающие на адресные входы блока 12 памяти, и дешифратор 39, формирующий сигналы для подключения соответствующих термопреобразователей, поступающие на схемы И 20 и ключи 5 и б.

ЦАП t4 работает по принципу поразрядного кодирования и может быть выполнен в виде резистивного делителя напряжения с ключами, управляющие входы которых подключены к выходному регистру, S-входы которого непосредственно, à R-входы через схемы И подключены к выходу распределителя импульсов. При этом вход распределителя импульсов, а также вто— рые входы схем И соединены соответственно с выходами схем И 21 и 22.

ЦАП 15 работает в следящем режиме и может быть выполнен в виде резистивного делителя напряжения и реверсивного счетчика с предустановкой начального кода, выходные сигналы которого управляют работой ключей и одновременно являются цифровым выходом уравновешиваемого сигнала.

Блок памяти выполнен по стандартной схеме и состоит из дешифратора и ячеек памяти.

Устройство работает следуюшим образом.

В блоке 10 управления формируются сигналы управления ключами 3 — б, с помощью которых обеспечивается поочередное включение опорного резистора

2 и термопреобразователя 1 в двухтактном режиме, причем длительность йалясшочения термопреобразователя

3 1 ределяется сигналом, вырабатываемым

1 в схемах 18 и 20, а также сигналы

"Пуск 1" и "Пуск 2", с помощью которых через схемы 16 и 18 — 33 осуществляется управление работой ЦАП

14 и 15, адресный сигнал, соответствующий номеру включенного канала для адресной выборки информационного сигнала блока 12 памяти.

При этом в первом такте преобразования по сигналам с блока 10 управления, поступающим на управляющие входы ключей 5 и 6, через ключи 5 н 6 подключается опорный резистор 2 к источнику 8 и схеме 13 сравнения, а по сигналу "Пуск 1" осуществляется установка в "О" ЦАП 14 и 15, включение триггера 16, который открывает схемы И 21 и 22 для прохождения импульсов с генератора 11 на входы управления и обратной связи ЦАП 14.

При поступлении пачки импульсов со схемы И 21 на управляющий вход

ЦАП 14 осуществляется поочередное подключение всех его разрядов,начи— ная со старшего, и в зависимости от результата сравнения измеряемого сигнала Ux o H o o liM H n eHHeM U

ЦАП 14 разряд остается либо включенным, когда U > U, либо сбрасывается, когда U„ < U . По окончании э первого такта измерения триггер 16 и схемы 21 и 22 закрываются, а на аналоговом выходе ЦАП 14 остается сформированный сигнал уравновешивания, равный измеряемому, который сохраняется на время второго такта, когда опорный резистор 2 отключается.

Во втором такте по сигналу с выхода схемы И 22 включается термопреобразователь 1 сопротивления. Сигнал на выходе схемы И 22 формируется при подаче на входы сигнала с выхода блока управления, определяющего но- . мер включаемого термопреобразователя, и сигнала с выхода триггера 18, который открывается при подаче на него сигнала "Пуск 2", а закрывается сигналом "Конец измерения" с инвертора

26. ЦАП 15 работает во втором такте измерения в следящем режиме до уравновешивания схемы 13 сравнения. Входы предустановки счетчика ЦАП 15 соединены с информационным выходом блока 12 памяти, с которого по сигналу

"Пуск 2" и адресной выборке осуществляется списывание информации предшествующего цикла измерения на вход

ЦАП 15. В результате этого уравно229599 4

При этом длительность подключения термопреобразователя сопротивления составляет не более двух периодов тактовой частоты, что в несколько раз меньше, чем при обычном методе поразрядного уравновешивания, где все разряды должны включаться последовательно. Следовательно, сокращается интервал времени, в течение которого термопреобразователь .сопротивления подключен к выходу источника тока, что позволяет при допустимой мощности рассеивания и цикле onроса повысить ток питания, а следовательно, и точность измерения.

55

Формула из обретения

Многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее вешивание измеряемого напряжения аналоговым. сигналом ЦАП 15 начинается с напряжения, близкого к измеряемому что существенно сокращает время измерения и создает возможность повышения тока питания термопреобразователя сопротивления и точности измерения.

Процесс уравновешивания измеряемого напряжения с помощью ЦАП 15 начинается по сигналу "Пуск 2" после задержки его схемой 19 задержки на время, необходимое для переписывания информации из блока памяти в ЦАП 15, при этом открываются схемы И 23 и

24, которые пропускают импульсы с генератора 11 на входы вычитания и сложения, в зависимости от результата сравнения. Если сигнал сравнения имеет величину U ) U, открывается схема И 24 и тактовые импульсы с генератора 11 поступают на прямой вход

ЦАП 15, при этом эталонное напряжение на выходе его увеличивается на единицу дискретности, а если U Б, то открывается схема И 23 и тактовые импульсы поступают на инверсный вход, а эталонное напряжение уменьшается на единицу дискретности. При наступлении равновесия, в результате изме- нения знака сигнала на выходе схемы

13 сравнения, на RC-цепочках и схемах 26 и 27 формируется импульс "Конец измерения", по которому осуществляется запись информации с ЦАП

15 в блок 12 памяти, закрываются триггеры 17 и 18 и отключается термопреобразователь 1 сопротивления, на этом второй такт заканчивается.

12?9599 в каждом канале схему И, термопреобразователь сопротивления и опорный резистор, первые выводы которых подключены к общей точке устройства, соединенной с первым выводом источника тока„ а вторые выводы через токовые и потенциальные ключи соединены с потенциальной цепью устройства и вторым выводом источника тоха, ig блок управления, первые управляющие выходы которого соединены соответственно с первыми входами схем И кажцого измерительного канала, выходы которых подключены к управляющим входам ключей, соединенных с термопреобразователем сопротивления, инвертор, схемы И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем выбора оптимального режи- о ма питания термопреобразователей, в него введены генератор тактовой частоты, блок памяти, два цифроаналоговых преобразователя, три RS-триггера, схема ИЛИ, две RC-цепочки, два диода, 2> схема задержки и схема сравнения, первый вход которой соединен с потенциальной цепью, а второй — подключен к выходам первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы установки "О" которых соединены с первым выходом блока управления и

S-входом первого триггера, подключенного выходом к первым входам первой и второй схем И выходы которых под-, .

У

3S ключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя, а вторые входы подключены к выходу генератора тактовой частоты соединенному с первыми входами третьей и четвертой схем И, выходы которых соединены с управляющими входами второго цифроаналогового преобразователя, а вторые входы соединены с первым входом пятой схемы И и с выходом второго триггера, S-вход которого через схему задержки соединен с R-входом первого триггера, S-входом третьего триггера, вторым выходом блока управления и входом "Считывание" блока памяти, информационные входы и выхоцы которого соединены с вторым цифроаналоговым преобразователем, адресные входы подключены к блоку управления, а вход записи подключен к R-вхоцам второго и третьего триггеров и выходу схемы ИЛИ, входы которой через диоды соединены с выходами RS-цепочек, подключенных соответст венно к выходу инвертора, соединенного с третьим входом четвертой схемы И и выходом схемы сравнения и входом инвертора, соединенного с третьими входами второй и третьей схем И и выходом схемы сравнения, при этом управляющие входы ключей, соединенных с образцовыми резисторами, соединены соответственно с вторыми управляющими выходами блока управления, а выход третьего триггера подключен к вторыу входам схем

И каждого измерительного канала.

1229599

Составитель В.Куликов

Редактор В.Петраш Техред H.Бонкало Корректор Т.Колб

Заказ 2444/41 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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