SU1753307A1 - Многоканальный сигнализатор температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  и сигнализации температуры. Цель изобретени  - снижение погрешности измерени  температуры. Многоканальный сигнализатор температуры содержит ре- зистивные датчики, источник напр жени , инвертор, два преобразовател  напр жение-ток , эталонный резистор, два демультип- лексора, мультиплексор, коммутатор., резистор уставки, разр дный резистор, дифференциальный усилитель, интегратор , компаратор, ключевой элемент, триггер , таймер, формирователь управл ющих сигналов, выходную шину. Многоканальный сигнализатор температуры отличаетс  тем, что в него введены резистор уставки, разр дный резистор, дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор , коммутатор, триггер, ключевой элемент. Формирователь управл ющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства . 1 ил. у fe

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  и сигнализации температуры.

Известно устройство дл  сигнализации температуры, содержащее мостовую схему, в одно из плеч которой последовательно включены термистор и посто нный резистор , а в смежное с ним плечо параллельно включен второй термистор и посто нный резистор

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  многоканальное устройство дл  измерени  температуры, содержащее резистивные датчики, источник напр жени , эталонный резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, блок управлени , мультиплексор, управл ющий

вход которого соединен с первым выходом блока управлени , два демультиплексора, аналого-цифровой преобразователь, два преобразовател  напр жение-ток, инвертор , масштабный усилитель, причем источник напр жени  соединен с входом первого преобразовател  напр жение-ток, выхо/f которого подключен к входу первого демультиплексора , к выходам которого подключены первые токовые выводы резистивных датчиков, измерительные выводы которых соединены соответственно 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 демультиплексоXI

сл

СА) СО О

VI

pa, а через вторые токовые выводы - с общей шиной и с вторым дополнительным входом мультиплексора, выход которого через масштабный усилитель соединен с входом аналого-цифрового преобразовател , к опорному входу которого подключен источник напр жени , соединенный через инвертор и второй преобразователь напр жение-ток с выходом второго демуль- типлексора, управл ющий вход которого, а также управл ющий вход первого демуль- типлексора соединены с первым выходом блока управлени , второй выход которого подключен к управл ющему входу масштабного усилител , а третий подключен к корректирующему входу аналого-цифрового преобразовател , выходна  шина которого подключена к входу блока управлени .

Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность измерени  температуры, обусловленна  непосто нством нагрузки преобразовател  напр жение-ток, а также необходимостью подключени  датчиков по четырехпроводной схеме.

Цель изобретени  - снижение погрешности измерени  температуры.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в многоканальный сигнализатор температуры , содержащий блок резистивных датчиков , каждый из которых подключен первым выводом к одному из выходов первого де- мультиплексора, вторым выводом к одному из выходов второго демультиплексора, подсоединенного входом через последовательно соединенные первый преобразователь напр жение-ток и инвертор к соединенным между собой выходом источника напр жени  и входом второго преобразовател  напр жение-ток , и подключен третьим выводом к общей шине устройства, а также содержащий мультиплексор, формирователь управл ющих сигналов, эталонный резистор и выходную шину, введены дополнительно резистор уставки и разр дный резистор, коммутатор, последовательно соединенные дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор и ключевой элемент, последовательно соединенные таймер и триггер, подключенный одним из входов к одному из выходов формировател  управл ющих сигналов, выходом - к первому входу ключевого элемента, подсоединенного вторым входом к инвертирующему выходу триггера и младшему адресному входу коммутатора и выходами - к входам таймера, управл ющие входы которого подключены к выходам формировател  управл ющих сигналов, выходной шине и соответствующим адресным входам коммутатора, подсоединенного выходами к

входам дифференциального усилител , первым входом - к общей шине устройства, вторым входом - к выходу мультиплексора, соединенного входами с первыми выводами

блока резистивных датчиков и управл ющими входами с соединенными между собой управл ющими входами первого и второго демультиплексоров и выходами формировател  управл ющих сигналов, и подсоеди0 ненного третьим выводом к соединенным между собой выходу второго преобразовател  напр жение-ток и первому выводу эталонного резистора, четвертым выходом к соединенным межд; собой второму выводу

5 эталонного резистора и первому выводу резистора уставки, п тым выводом к второму выводу резистора уставки, соединенного третьим выводом через разр дный резистор с выходом первого демультиплексора

0 и шестым входом коммутатора, а формирователь управл ющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства.

На чертеже изображена схема многоканального сигнализатора температуры.

5 Сигнализатор температуры содержит резистивные датчики 1-1 + п, источник 2 напр жени , инвертор 3, первый 6 и второй 4 преобразователи напр жение-ток соответственно , эталонный резистор 5, первый

0 8 и второй 7 демультиплексоры соответственно , мультиплексор 9, коммутатор 10, резистор 11 уставки, разр дный резистор 12, дифференциальный усилитель 13, интегратор 14, компаратор 15, ключевой элемент

5 16, триггер 17, таймер 18, формирователь 19 управл ющих сигналов и выходную шину 20.

Блок резистивных датчиков 1-1 + п, каждый из которых подключен первым выводом

0 к одному из выходов первого демультиплексора 8, вторым выводом к одному из выходов второго демультиплексора 7, подсоединенного входом через последовательно соединенные первый преобразова5 тель 6 напр жение-ток и инвертор 3 к соединенным между собой выходом источника 2 напр жени  и входом второго преобразовател  4 напр жение-ток, и подключен третьим выводом к общей шине устройства,

0 а также содержащий мультиплексор 9, формирователь 19 управл ющих сигналов, эталонный резистор 5 и выходную шину 20, резистор 11 уставки и разр дный резистор, 12, коммутатор 10, последовательно соеди5 ненные 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 формировател  19 управл ющих сигналов,

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, управл ющие входы которого подключены к выходам формировател  19 управл ющих сигналов, выходной шине 20 и соответствующим адресным входам коммутатора 10, подсоединенного выходами к входам дифференциального усилител  13, первым входом - к общей шине устройства, вторым входом - к выходу мультиплексора 9, соединенного входами с первыми выводами блока резистивных датчиков и управл ющими входами с соединенными между собой управл ющими входами первого 8 и второго 7 демультиплексоров и выходами формировател  19 управл ющих сигналов, и подсоединенного третьим выходом к соединенным между собой выходу второго преобразовател  4 напр жение-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, п тым выводом к второму выводу резистора 11 уставки, соединенного третьим выводом через разр дный резистор с выходом первого де- мультиплексора 8 и шестым входом коммутатора 10, а формирователь 19 управл ющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства.

Устройство работает следующим образом .

Согласно алгоритму работы на каждом канале производитс  измерение трех величин (Rx + Нл. RO + , Ry, где RX - сопротивление резистивного датчика; Нл - сопротивление линии; R0 - сопротивление эталонного резистора; Ry - сопротивление резистора.задающего уставку). Результатов трех измерений достаточно дл  того, чтобы получить значение измер емой температуры и сравнить ее с ранее установленной уставкой. Каждый из трех циклов измерени  содержит два такта интегрировани .

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 усилител  13 подаетс  падение напр жени  на резистивном датчике и сопротивление линии а и с. Дл  компенсации сопротивлений линии через линию с, кроме измерительного тока, от преобразовател  4 напр жение-ток пропускаетс  ток, в два раза превышающий измерительный и противоположный ему по напр жению от

дополнительного преобразовател  б напр жение-ток . За счет того, что падение напр жени  на лини х а и с равны и противоположны по знаку, они взаимно вычитаютс ,

и вследствие этого дифференциальный усилитель 13 усиливает лишь падение напр жени  на датчике. Выходное напр жение на дифференциальном усилителе 13 интегрируетс  в интеграторе 14. При достижении вы0 ходным напр жением интегратора 14 нул  компаратор 15 через ключевой элемент 16 включает первый канал таймера 18. в счетчике которого записано число, соответствующее интервалу времени, кратному

5 периоду напр жени  питающей сети. По истечении этого времени, сигнал с первого выхода таймера 18 сбрасывает триггер 17, вследствие этого к входу дифференциального усилител  13 подключаетс  разр дный

0 резистор 12 и включает второй канал таймера 18. Происходит изменение направлени  интегрировани . При переходе выходного напр жени  интегратора 14 через нуль ком,- паратор 15 через ключевой элемент 16 за5 крывает второй канал таймера 18.

Таким образом, в счетчике второго канала таймера 18 получаем результат аналого- цифрового преобразовани , которое считываетс  по шине данных в формирова0 тель 19 управл ющих сигналов, выполненный в виде процессорного устройства.

Второй и третий циклы измерени  отличаютс  лишь тем, что в первом такте интегрировани  к входу дифференциального

5 усилител  13 подключаетс  эталонный резистор 5 и резистор 11 уставки соответственно .

Таким образом, последовательное включение резисторов: эталонного, устзв0 ки, разр дного и резистивного датчика, а

также определенного алгоритма измерений

уменьшает погрешность, обусловленную

нестабильностью измерительного тока.

, Эта погрешность в известном устройст5 ве присутствует и возникает вследствие того , что к источнику тока подключаютс  различные нагрузки (Рэталсжное И Рдатчика), а выходное сопротивление источника тока имеет конечное значение и алгометриче0 скими методами в устройстве-прототипа она не устран етс .

Компенсаци  дрейфа нол  элементов аналого-цифрового преобразовател  осуществл етс  за счет того, что в процессе

5 вычислени  значений температур измер емой и уставки используетс  операци  вычитани  результата аналого-цифрового преобразовани  сопротивлени  эталонного резистора из результатов аналого-цифрового преобразовани  сопротивлений резистивного датчика и резистора уставки соответственно

их + идр-(ио + идр)их-ио;

иу+идр - (и0 + идр) - иу - и0,

где Ux. Uy, Uo - падение напр жени  на резистивном датчике, резисторе уставки и эталонном резисторе соответственно;

Одр - результирующее напр жение дрейфа параметров аналого-цифрового преобразовател .

По результатам трех циклов процессорное устройство вычисл ет значение измер емой температуры, сравнивает его с измеренным значением уставки, передает результаты измерени  и сравнени  на выходную шину дл  индикации, а также управлени  устройствами сигнализации.

Формул а изо бретени  

Многоканальный сигнализатор температуры , содержащий блок резистивных датчиков , каждый из которых подключен первым выводом к одному из выходов первого демультиплексора , вторым выводом к одному из выходов второго демультиплек- сора, подсоединенного входом через последовательно соединенные первый преобразователь напр жение-ток и инвертор к соединенным между собой выходом источника напр жени  и входом второго преобразовател  напр жение- ток, и подключен третьим выводом к общей шине устройства, а также мультиплексор, формирователь управл ющих сигналов, эталонный резистор и Выходную шину, отличающийс  тем, что, с целью снижени  погрешности измерени  температуры, в него введены резистор уставки и разр дный

резистор, коммутатор, последовательно соединенные дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор и ключевой элемент , последовательно соединенные таймер и триггер, подключенный одним из входов к одному из выходов формировател  управл ющих сигналов, выходом к первому входу ключевого триггера и младшему адресному входу коммутатора и выходами к

входам таймера, управл ющие входы которого подключены к выходам формировател  управл ющих сигналов, выходной шине и соответствующим адресным входам коммутатора , подсоединенного выходами к входам дифференциального усилител , первым входом - к общей шине устройства , вторым входом - к выходу мультиплексора , соединенного входами с первыми выводами блока резистивных датчиков и

управл ющими входами с соединенными между собой управл ющими входами первого и второго дёмультиплексоров и выходами формировател  управл ющих сигналов, и подсоединенного третьим выходом к соединенным между собой выходу второго преобразовател  напр жение - ток и первому выводу эталонного резистора, четвертым выходом к соединенным между собой второму выводу эталонного резистора и первому выводу резистора уставки, п тым выводом к второму выводу резистора уставки , соединенного третьим выводом через разр дный резистор с выходом первого де- мультиплексораи шестым входом коммутатора , а формирователь управл ющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Многоканальный сигнализатор температуры, содержащий блок резистивных датчиков, каждый из которых подключен первым выводом к одному из выходов первого'демультиплексора, вторым выводом к одному из выходов второго демультиплексора, подсоединенного входом через последовательно соединенные первый 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, отл ичающийся 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 элемент, последовательно соединенные таймер и триггер, подключенный одним из входов к одному из выходов формирователя управляющих сигналов, выходом к первому входу ключевого триггера и младшему адресному входу коммутатора и выходами 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 выходом к соединенным между собой выходу второго преобразователя напряжение - ток и первому выводу эталонного резистора, четвертым выходом к соединенным между 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.