Многоканальное устройство для измерения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/16 

управления, генератор 11 тактовой частоты, блок 12 памяти, схему 13 уравнения, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 14 и 15, RS-триггеры 16 и 18, схему 19 задержки, схемы И 20,..., 20ц., схемы И 21 -.25, инвертор 26, схему ИЛИ 27, КС-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 точ- ности измерения путем выбора оптимального режима питания термопраоб- разователей.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы} на фиг. 3 - схема блока управления.

Устройство содержит п термопреоб- разователей 1 сопротивления, где п - число измерительных каналов, п опорных резисторов 2 и 4 п токовых и потенциальных ключей 3-6 (на чертеже показана схема одного измерительного канала), причем выходы потенциальных ключей подключены к потенциальной цепи 7, выходы токовых ключей подключены к второму выводу источника 8 тока, первый вывод которого соединен с общей точкой 9 устройства, блок 10 управления, генера- тор 11 тактовой частоты, блс«с 12 памяти, схему 13 сравнения, первый и второй Цифроаналоговые прёобразозва- тели (ЦАП) 14 и 15, первый, второй и третий RS-триггеры 16 - 18, схе- му 19 задержки, .схемы И 20.1, 20.2,..,,20.п, управляющие работой ключей термопреобразователей, пять схем И 21 - 25, инвертор 26, схему ШШ 27, две КС-цепочки 28, 29 и 30,31, диоды 32 и 33.

Блок 10 управления содержит гекр- 34 импульсов, два формирователя 35 и 36, на выходе которых формируются сигналы и Пуск 2, поступающие на первый и второй вь1

связей 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.

«;

ю

is 20 25 jg

.

5

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 6.

Ц/Л 14 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, а R-входы через схемы И подключены к выходу распределителя импульсов. При зтом вход распределителя импульсов, а также вторые входы схем И соединены соответственно с выходами схем И 21 и 22.

ЦАП 15 работает в следящем.режиме и может быть выполнен в виде ре- ЗИСТИ13НОГО делителя напряжения и реверсивного счетчика с предустановкой начального кода, выходные сигналы которого управляют работой ключей и одновременно являются цифровым выходом уравновевзиваемого сигнала.

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

Устройство работает следующим образом.

В блоке 10 управления формируются сигналы управления ключами 3 - 6, с помощью которых обеспечивается поочередное включение опорного резистора 2 и термопреобразователя 1 в двухтактном режиме, причем длительность йошсшочйния термопреобразователя лп3

ределяется сигналом, вырабатываемым 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 и 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,начиная со старшего, и в зависимости от результата сравнения измеряемого сигнала и с аналоговым напряжением U ЦАП 14 разряд остается либо включенным, когда DX Ug, либо сбрасывается, когда Ux и. По окончании 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 I

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 уравно0

295994

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 Ug 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 Uj U, то открывается схема И 23 и тактовые импульсы поступают на инверсный вход, а эталонное напряжение уменьшается на единицу дискретности. При наступлении равновесия, в результате изме15

30

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.

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 источни- ка тока, что позволяет при допустимой мощности рассеивания и цикле опроса повысить ток питания, а следовательно, и точность измерения.

Формула изобретения

Многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее

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 тока, блок управления, первые управляющие выходы которого соединены соответственно с первыми входами схем И каждого измерительного канала, выходы которых подключены к управляющим входам ключей, соединенных с термопреобразователем сопротивления, инвертор, схемы И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем выбора оптимального режи- ма питания термопреобразователей, в него введены генератор тактовой частоты, блок памяти, два -цифроаналого- вых преобразователя, три RS-триггера схема ИЛИ, две RC-цепочки, два диода схема задержки и схема сравнения, первый вход которой соединен с потенциальной цепью, а второй - подключен к выходам первого и второго цифро- аналоговых 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 ключены к управляющим входам цифро- аналогового преобразователя, а вто

10

20 5

0

5

рые входы подключены к выходу генератора тактовой частоты соединенному с первыми входами третьей и четвертой схем И, выходы которых соединены с управляющими входами второго цифро- анахюгового 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 выходы которого соединены с вторым цифроаналоговым преобразователем, адресные входы подключены к блоку управления, а вход записи подключен к R-входам второго и третьего триггеров и выходу схемы ИЛИ, входы которой через диоды соединены с выходами RS-цепочек, подключенных соответственно к выходу инвертору, 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 вторь%1 входам схем И каждого измерительного канала.

} JSftfjfo Af

фи1-3

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