Устройство для многоточечного измерения температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить функциональные возможности за счет обеспечения возможности многоточечного измерения температуры и давления. Датчик давления по числу контролируемых точек, а также датчики температуры подключены через коммутатор 3 к входу аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 4. В ходе измерений блок 18 управления вырабатывает сигналы, определяющие номер подключаемого датчика. Клок 23 формирования признака .канала давления , управляя работой мультиплексора 16, коммутирует тракт прохождения сигналов на блок 17 индикации. Если подключен канал измерения температуры , то выходной код АЛЛ 4 проходит через блок 15 линеаризации и мультиплексор 16о Если подключен канал измерения давления, то выходной код АЦП 4 проходит непосредственно на вход мультиплексора. 1 ил. а -S

ÄÄSUÄÄ 1649306 А 2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 К 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И QTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1377612 (21) 46 78230/1 0 (22) 18.04.89 (46) 15..05.91, Бюл. 11 18 (72) В.М.Бейлин, Н.А.Зенитова и И.И.Кузнецова (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1377612, кл. G 01 К 7/12, 1987.

1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить функциональные возможности за счет обеспечения возможности мнопоточечного измерения температуры и давления. Датчик давления по числу контролируемых точек, а также датчики температуры подключены через коммутатор 3 к входу аналогоцифрового преобразователя (АЦП).4.

В ходе измерений блок 18 управления вырабатывает сигналы, определяющие . номер подключаемого датчика. Блок 23 формирования признака канала давления, управляя работой мультиплексора 16, коммутирует тракт прохождения сигналов на блок 17 индикации. Если подключен канал измерения температуры, то выходной код АЦП 4 проходит через блок 15 линеаризации и мультиплексор 1 6. Если подключен канал измерения давления, то выходной код

АЦП 4 проходит непосредственно на вход мультиплексора. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3 1649306 4

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием известного устройства по авт.св..СССР ¹ 1377612.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства. 10

Устройство для многоточечного измерения температуры и давления содержит блок 1 термопар Т<- Тд и датчиков давления P1- Р> по числу контролируемых точек. Свободные кон- 15 цы термопар и выходы датчиков давления размещены в соединительной коробке 2 и подключены через коммутатор 3 к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦЦ) 4 с автоматичес- 20 кой коррекцией нуля, состоящего из усилителя 5, нуль-Органа 6, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7, регистра 8 последовательного прибли-. жения (РПП), регистра 9 памяти нуля 25 и вычитателя 10, В соединительную коробку 2 помещен компенсационный мост

11 с термометром сопротивления, вклю- ченным в одном из его плеч. Питающая диагоналЬ моста 11 через набор

12 резисторов и матрицу 1 3 ключей соединена с источником 14 питания

АЦП.. Изиерительная диагональ моста

11 через ключи нулевого канала коммутатора 3 подключена параллельно входу АЦП 4, выход которого через блок 15 линеаризации соединен с одним из Входов мультиплексора 16, и непосредственно с вторым входом мультиплексора 16 ВыхОД кОторОГО сОединен 40 с блоком 1 7 индикации.

В состав устройства входит также блок. 18 управления, состоящий из генератора 19 тактовой частоты, счетчика-делителя 20, дешифратора 21, схе- 45 мы 22 запуска, блока 23 формирования признака канала давления. В состав устройства входит также блок 24 памяти.

Устройство работает следующим образом.

По результатам аттестации термопар значений их ЭДС при нормальной температуре кодируются в двоичном коде и ВВОДятся B блок 24 памЯтн TIQ Bp 55 ресам, соответствующим номеру канала коммутатора 3.

В момент включения каждой термопары по сигналу блока 18 управления из блока 24 памяти выбирается число, равное ЭДС этой термопары при температуре аттестации. В результате этого блок 24 памяти вырабатывает сигнал, включающий соответствующий ключ в матрице 13 ключей. Через включенный ключ резистор из набора 12 резисторов изменяет выходное напряжение моста 11 в соответствии с результатами аттестации для данной термопары.

Номиналы резисторов низкоомного моста 11 подобраны так, что выходное о напряжение его при 0 С нулевое. При любой другой температуре в измерительной диагонали моста возникает напряжение (-U ), которое компенсирует изменение термо-ЭДС термопары, обусловленное изменением температуры ее свободных концов (холодного спая).

АЦП 4 с коррекцией нуля, служащий для измерения напряжения термопар, напряжения моста 11 и нормализованного напряжения датчиков давления, работает по методу поразрядного уравновешивания. Выходные сигналы термопар или датчиков давления усиливаются и нормируются усилителем 5. Напряжение с выхода усилителя 5 сравнивается нуль-органом 6 с набором образцовых напряжений, вырабатываемых ЦАП 7.

РПП 8 реализует алгоритм поразрядного уравновешивания входного сигнала. После запуска РПП поочередно, начиная со старшего, включает разряды ЦАП 7. По сигналу с выхода нуль-органа 6 РПП 8 оставляет включенными те разряды ЦАЛ, веса которых содержатся во входном сигнале.

Сигнал запуска РПП 8, определяюший момент начала преобразования

АЦП 4, вырабатывается блоком 18 управления.

Блок 18 управления работает следующим образом, С генератора 19 тактовой частотв1 сигнал с частотой f поступает на счетчик-делитель 20, который делит и до частотв Е запуска РПП 8 и часГ тоты Я переключения каналов. Частота Е запуска РПП 8 в. два раза превышает частоту К переключения канай лов. По сигналу с выхода счетчикаделителя 20 схема 22 запуска дважды за период следования импульсов частоты К вырабатывает импульсный сигнал сброса РПП 8 в нуль и начала по-, разрядного уравновешивания.

М вает в код напряжение смещения нуля (+11 ). Таким образом в первом цикле работы AINT 4 преобразует в цифровую форму сигнал Uc. Этот сигнал в коде

Но запоминается в регистре 9 памяти, выходы которого присоединены к первым входам вычитателя lO. Во втором цикле дешифратор 21 подключает один из датчиков давления Р - Р> через ключи коммутатора 3 к входу АЦП. В этом цикле АЦП 4 преобразует сигнал

U + U, которому на выходе РПП 8 соответствует код Ир+ Ыо* где Up— выходное напряжение с датчика давления. Этот код поступает на вторые входы вычитателя 10.

На входе вычитателя получается код» свободный от погрешности, вызванной смещением нуля АЦП, т,е.

И + Б — N = И- . Для учета погрешносо о -у ти, вызванной нелинейностью реальной физической зависимости термо-ЭДС термопары от измеряемой температуры, выходной код АЦП (N д ) подается на блок 15 линеаризацнй, выполненный как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Различные значения кода

И,одд являются адресами, по которым записаны значения кода с поправкой на нелинейность. После линеаризации код, соответствующий температуре в точке приложения термопары, поступает на входы мультиплексора 16.

При измерении давления код с выхода АЦП поступает на вторые входы мультиплексора без линеаризацин.

Узел 23 выработки признака канала давления в зависимости от номера какала переключает на выход мультиплексора коды с блока линеаризации или с АЦП. Код с мультиплексора фиксируется блоком 17 индикации как истинный результат измерения.

В устройстве достигнуто расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения давления. Применение устройства сокращает затраты на измерение сигна" лов с датчиков давления, при этом отпадает необходимость в создании отдельных устройств для многоточечного измерения давления.

Формула изобретения

Устройство для многоточечного Rs мерения температуры по-авт.св.

91377612, отличающееся

5 1649306 о

Таким образом, за период следования импульсов с выходов счетчикаделителя 20, задающих частоту f< переключения коммутатора 3, АЦП 4 запускается дважды, т.е. осуществляется двухцикличный режим его работы.

Узел 23 выработки признака канала давления в зависимости от кода номера канала управляет работой мультиплексора 16 и коммутатора 3. Для каналов, соединенных с термопарами, в первом цикле узел 23 замыкает входы усилителя 5 между собой через ключи нулевого канала коммутатора 3 и низкоомный 15 мост 11 .

В результате того, что входы усилителя замкнуты, АЦП 4 преобразовывает в код напряжение смещения нуля (+Uc)» а в РезУльтате того, что вхо- 20 ды замкнуты через диагональ моста, АЦП 4 одновременно преобразует и напряжение, снимаемое с этой диагонали, т.е. (-UXc) . Таким образом, в первом цикле работы АЦП 4 преобразует в цифРовУю фоРмУ сигнал Uc- Ux Этот сигнал в коде Nо- Nyc запоминается в регистре 9 памяти, выходы которого присоединены к первым входам вычитателя 10. 30

Во втором цикле дешифратор 21 подключает одну из термопар Т вЂ” Т», через ключи коммутатора 3 к входу АЦП, ключи нулевого канала разомкнуты, мост 11 отключен от входа АЦП. Так как выходной сигнал (термо-ЭДС) U>

35 любой из термопар при отклонении температуры свободных концов от 0 С ото личается от его градуировочного значения U град на величину Uxc» т.е. 40 - =U q- Uxc то в этом цикле АЦП 4 преобразует сигнал U + U =

1 (U py- Ухо) + U которому на выходе РПП 8 соответствует код (Nppgg— 0 yc) + 0 о. Этот код постУпает на 4 вторые входы вычитателя 10. На выходе,вычитателя получается код, свободный от погрешности, вызванной смещением нуля АЦП и изменением температуры свободных концов термопары, 50 т е. (N "pg" Nxc) + No (1%о Nxc) = 1 гро »

Для каналов, соединенных с датчиками давления в первом цикле, узел

23 замыкает входы усилителя 5 между у собой через ключи канала, входы которого соединены.

В результате того, что входы уси лителя замкнуты, АЦП 4 преобразовы1649306

Составитель В.Ярыч

Техред М.Дидык

Корректор А.Обручар

Редактор С.Лисина

Заказ 1513 Тираж 400 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 тем, что, с целью расширения функциональных воэйожностей за счет одновременного измерения давления, в него введены датчики давления, подключен.ные к входам коммутатора, блок формирования признака канала давления, входами подключенный к выходам дешифратора, а выходами — к управляющим входам коммутатора, блок линеаризации подключен к блоку индикации через мультиплексор, вторая группа входов которого соединена с группой входов блока линеаризации, а управляющий вход подключен к управляющему выходу блока формирования признака канала давления, входы одного иэ каналов коммутатора соединены между

10 собой.