Многоканальный измеритель температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения температуры в многоканальных системах. Устройство содержит датчики температуры 1 /термометры сопротивления или транзисторы/, входной коммутатор 2, управляемый генератор 3 тока, программируемый усилитель -сумматор 4 с изменяемым коэффициентом усиления, преобразователь 5 код-напряжение, микроЭВМ 7, АЦП 8, дешифратор 9. Использование управляемого генератора тока позволяет привести характеристики всех датчиков к единой характеристике и,тем самым,уменьшить влияние технологического разброса параметров датчиков на точность измерения. Использование программируемого усилителя-сумматора позволяет разбить весь диапазон измеряемых температур на несколько поддиапазонов и увеличить крутизну преобразования в поддиапазонах. В устройстве достигается автоматизация процессов калибровки и измерения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1474482

А1 (ц 4 G 01 К 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTNPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4247131/24-10 (22) 18.05.87 (46) 23.04.89. Вюл. У 15 (7 1) Институт микроэлектроники

АН.СССР (72) В.А. Демчук, В.П. Волченков и P.P. Нигматуллин (53) 536.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

0 830146, кл. G 01 K 7/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1239531, кл, G 01 К 7/16, 1983. (54 ) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения температуры в многоканальных системах. Устройство со. держит датчики 1 температуры (термометры сопротивления или транзисторы), входной коммутатор 2,управляемый генератор, 3 тока, программируемый усилительсумматор 4 с изменяемым коэффициентом усиления, преобразователь 5 код— .напряжение, микроЭВМ 7, АЦП 8, дешифратор 9 ° Использование управляемого генератора тока позволяет привести характеристики всех датчиков к единой характеристике и уменьшить влияние технологического разброса параметров датчиков на точность измерения.

Использование программируемого усилителя-сумматора позволяет разбить весь диапазон измеряемых температур на несколько поддиапазонов и увели-. чить крутизну преобразования в поддиапазонах. В устройстве достигается автоматизация процессов калибровки и измерения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. С, I

1474482

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения температуры, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в сельском

5 хозяйстве, медицине, электронике.

Цель изобретения — повышение точности измерения при одновременном упрощении конструкции устройства и его эксплуатации.

На фиг. 1 показана схема многоканального измерителя температуры; ,на фиг. 2 и 3 — варианты исполнения преобразователя код — напряжение. 15

Многоканальный измеритель температуры состоит иэ И датчиков 1 температуры (термометров сопротивления или транзисторов), подключенных к аналоговым входам входного ком- 2Р мутатора 2, к другим аналоговым входам которого подключен управляемый . генератор 3 тока. Аналоговый выход входного коммутатора 2 подключен к первому входу программируемого усили- 25 теля-сумматора 4, к второму входу которого подключен выход преобразователя 5 код — напряжение, вход которого соединен с шиной 6 данных мик-роЭВМ 7. Управляющий вход прог- 30 раммируемого усилителя-сумматора 4 также соединен с шиной 6 данных. Выход программируемого усилителя-сумматора 4 подключен к входу АЦП 8, выход которого подключен к шине 6 данных, которая также подключена к входу дешифратора 9, выход которого подключен к цифровому входу коммутатора 2. К шине 6 данных также подключены индикатор 10 и вычислитель 11; 4р который может быть выполнен на любом миКропроцессорном комплекте. Управление режимом работы вычислителя 11 осуществляется с панели 12 управления. 45

Преобразователь 5 код — напряже1 ние (фиг. 2) может быть выполнен в виде источника 13 опорного напряжения, выход которого подключен к регулируемым резистивным делителям 14, средние выводы которых подключены к аналоговым входам аналогового мультиплексора 15, управляющий вход которого подключен к шине 6 данных, а аналоговый выход соединен с вторым входом программируемого усилителясумматора 4. Кроме того, преобразователь 5 код — напряжение (фиг. 3) может быть выполнен в виде источника

16 опорного напряжения, выход которого подключен к цифроаналоговому преобразователю 17, выполненному, например, на основе интегрального ЦАП, цифровой вход которого подключен к шине 6 данных, а аналоговый выход со- единен с вторым входом программируемого усилителя-сумматора 4..

Устройство работает следующйм образом, При включении устройства вычислитель 11 устанавливает все узлы в исходное состояние..Далее устройство работает по одной из двух программ: "Сведение" или "Измерение".

Управление режимом осуществляется с панели 12, В режиме "Сведение" все датчики помещают в одинаковые температурные условия, например, в термостат, в котором поддерживается определенная температура Т, например 273 К.

В постоянном запоминающем устройстве вычислителя находится типовая температурная характеристика датчика, по которой производится обработка сигналов датчиков.

Для увеличения точности измерения и уменьшения влияния точностных характеристик АЦП 8 на результат сведения характеристик датчика и измерения температуры весь диапазон температур разбит на четыре поддиапазона. Разбивка на поддиапазоны производится с помощью преобразователя 5 код — напряжение и программируемого усилителя-сумматора (сумматора) 4 путем вычитания из усиленного напряжения датчика напряжения преобразователя 5 код — напряжение, величина которого соответствует нижней границе выбранного поддиапазона. Код вычитаемого напряжения поступает на преобразователь 5 код — напряжение через шину 6 данных от вычислителя 11.

Кроме того, сумматор 4 имеет два с значения коэффициента усиления, которые зависят от состояния управляющего входа сумматора 4. При одном состоянии управляющего входа коэффициент усиления принимает меньшее значение и соответствует диапазону "Грубо", при другом коэффициент усиления принимает большее значение, что соответствует диапазону "Точно".

В начале процесса сведения датчиков к одной температурной характеристике с пульта управления вводят

14744 значение температуры Т,, поддерживаемой на датчиках, после чего вычислитель 11 определяет значение П для заданного Т, и через шину 6 данных переключает сумматор 4 в положение

"Грубо". Кроме того, в постоянном запоминающем устройстве вычислителя

11 хранится код начального тока I для всех датчиков. Вычислитель 11 через шину 6 данных подает на дешифратор 9 команду на включение перво. го датчика. Дешифрованная команда поступает на управляющий вход входного коммутатора 2, который нодключа- 15 ет датчик 1,1 к сумматору 4 и управляемому генератору 3 тока. Одновременно с шины 6 данных на генератор

3 тока поступает код тока I, и через датчик 1.1 начинает течь ток, 20 равный Ig. Напряжение U снимается с датчика 1.1, обрабатывается в сумматоре 4 и поступает на вход АЦП 8,где. напряжение преобразуется в код и поступает на шину 6 данных, а затем - 25 в вычислитель 11, в котором определяется в каком из поддиапазонов температуры находится датчик 1.1 путем сравнения с хранимыми в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) вычис- 30 лителя 11 значениями кодов для каждого поддиапазона. После этого вычислитель 11 через шину 6 данных выдает команду на переключение сумматора 4 в положение "Точно" и выдает код нап- 5 ряжения, соответствующего нижней границе выбранного поддиапазона, на преобразователь. Затем вычислитель 11 по определенной программе начинает вырабатывать кодовые комбинации, ко- 40 торые через шину 6 данных поступают на управляемый генератор 3, запитывающий датчик 1.1.

При каждой новой кодовой комбинации производится сравнение напря- 4 жения датчика 1. 1. со значением напряжения U для Т, вычисленного вычисо лителем 11. Процесс генерации кодовых комбинаций продолжается до тех пор, пока напряжение, снимаемое с

50 датчика 1.1 не совпадает со значени- ем П . Такое значение кода, при котором напряжение на датчике 1. 1 принимает значение U, заносится в оперативную память вычислителя 11. Для увеличения точности процесс сведения вычислитель 11 повторяет К раз, после чего в вычислителе 11 производится статистическая обработка К

82

4 . результатов сведения и результат обработки заносится в энергонезависимую память вычислителя 11 в виде кода тока для первого датчика Iq.. Затем вычислитель 11 подключает второй

4 датчик 1,2 и производит его сведения, в результате чего в энергонезависимую память вычислителя 11 заносится значение кода тока Т для второго датчика.

Для остальных датчиков процесс сведения аналогичен.

Таким образом, в результате сведения в энергонезависимой памяти вычислителя 11 хранятся значения кодов токов I I„ для всех датчиков.

В режиме "Измерение" вычислитель

11 выдает через шину 6 данных команду на включение сумматора 4 в режим

"Грубо", а через дешифратор 9 — команды на входной коммутатор 2 на . включение всех датчиков поочередно. и

При этом из энергонезависимой памяти вычислителя 11 извлекаются коды токов для каждого датчика и через шину 6 данных и генератор 3 тока каждый датчик запитывается своим током также поочередно. Напряжение каждого датчика преобразуется в код и поступает в вычислитель 11, который определяет в каком температурном поддиапазоне находится каждый датчик.

Значения номера датчика и поддиапазона заносятся в оперативную память вычислителя 11. После этого вычислитель 1 1 выдает команду на переключение сумматора 4 в положение "Точно" и включает через дешифратор 9 и входной коммутатор 2 первый датчик

1. I. При этом на управляемый генератор 3 тока поступает код тока первого датчика, а на преобразователь

5 код вЂ, напряжение выдается код напряжения, соответствующего нижней границе выбранного температурного поддиапазона для первого датчика.

Напряжение, снимаемое с датчика, проходит обработку в сумматоре 4 и поступает на АЦП 8, где преобразуется в код и поступает через шину 6 данных в оперативную память вычислителя

11. Для уменьшения погрешности измерения проводятся К раз и результаты измерений проходят статистическую обработку, результаты обработки поступают на индикатор 10. После этого вычислитель 11 выдает команду на вклю1474482

Формула из обретений

Составитель В. Голубев

Техред Л.Сердюкова Корректор Э. Лончакова т

Редактор И. Дербак

Заказ 1882/38 Тираж 573 Подписное \

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 чение второго датчика и аналогично проводится измерение температуры в/орым датчиком. Измерения по остальным каналам проводятся аналогично.

При отключении прибора от сети коды токов запитки датчиков сохраняются в энергонезависимой памяти вычислителя 11 и при повторных включениях прибора калибровка не требуется.

Она проводится в случае замены датчиков.

1. Многоканальный измеритель температуры, содержащий датчики температуры, подключенные к аналоговым входам коммутатора, вычислительное устройство, аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к шине данных вычислительного устройства, которая подключена к входу дешифратора, выход которого соединен с управляющими входами коммутатора, и индикатор, подключенный к шине данных вычислительного устройства, о тл и ч .а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном упрощении конструкции устройства и его эксплуатации, в него введены управляемый генератор тока, выход которого подключен через коммутатор к датчикам температуры, а его управляющий вход соединен с шиной данных вычислительного устройства, программируемый усилительсумматор, первый вход которого под- . ключен к аналоговому выходу коммутатора, выход — к входу аналого-цифрового преобразователя, а его управляющий вход — к шине данных вычислительного устройства, и преобразователь код — напряжение, выход которого подключен к второму входу программируемого усилителя-сумматора,.а его управляющий вход — к шине данных вычислительного устройства.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь код — напряжение содержит аналоговый мультиплексор и источник . опорного напряжения с резистивными делителями, при этом средние выводы делителей напряжения соединены с входами аналогового мультиплексора, выход которого подключен к второму входу программируемого усилителя-сумматора, а его цифровой вход подключен к шине данных вычислительного

25 устройства.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь код — напряжение содержит источник опорного напряжения и циф30 роаналоговый преобразователь, при этом выход источника опорного напряжения соединен с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму

35 входу программируемого усилителя-сумматора, а его цифровой вход — к шине данных вычислительного устройства.