Устройство для дистанционного измерения температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K7/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для дистанционного измерения температуры и других параметров объектов с передачей результатов измерения по линии связи автоматической телефонной станции.

Цель изобретения - повышение поме хозащищенности и эффективности за счет обеспечения возможности работы с любыми автоматическими телефонными станциями.

На фиг. 1 представлена схема устройства для дистанционного измерения температуры; на фиг. 2 - схема блока автоматического включения регистрирующей температуры.

Устройство для дистанционного измерения: температуры состоит из трех основных частей - блока 1 измерения, линии 2 связи автоматической телефонной станции, регис трации 3 блока.

Блок 1 измерения содержит m термопреобразователей 4.1-4.т температуры с частотным выходом, коммутатор 5, входы которого за исключением 1 первых входов соединены с выходами термопреобразователей, таймер 6, триггер 7, генератор 8 импульсов, счетчик 9, выходы (п+1) старших разрядов ко- торого подключены к управляющим входам коммутатора 5, при этом п определяется по формуле п т, log(m+l), где 1 - число первых свободных входов коммутатора, подключаемых к линии связи во время установления соединения между изме1 ительным и регистрирующим блоками (на фиг, 1 принято 1 2, m 6, п 3), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 10, адресные входы которого соединены с выходами всех разрядов счетчика 9 за исключением (п-1) старших разрядов счетчика 9, дешифратор 11,, входы которого подключены к выходам п старших разрядов счетчика 9, элемент ИЛИ

12,входы которого соединены с двумя выходами дешифратора 11, имеющими состояния О и 1, элемент И-НЕ

13,элемент И 14, ключ 15, конденсатор 16 и резистор 17.

Коммутатор представляет собой набор ключей, подключающих различные входы к общему выходу. Управление работой коммутатора осуществляется путем подачи на управляющие входы коммутатора п-разрядного кода с выхода счетчика 9, указывающего номер входа, который необходимо подключить к выходу коммутатора, и подачи на стробирующий вход единицы (или нуля), без чего не происходит соединение входа с выходом. К стробирующему входу ком1У1утатора подключен (п+1) выход, начиная от старшего разряда счетчика 9 для обеспечения паузы между посьт- ками от разных термопреобразователей.

Блок 3 регистрации содержит первый триггер 18, первый элемент И 19, второй триггер 20, второй элемент И 21, опорный генератор 22, первый счетчик 23, одновибратор 24, выходной регистр 25, выходы которого являются информационными выходами устройства, второй счетчик 26, третий счетчик 27, первый формирователь 28 третий триггер 29, первый блок 30 коммутации, второй блок 31 коммутации, второй формирователь 32, четвертый триггер 33, ключ ЗА, резистор 35 и блок 36 автоматического включения регистрирующей аппаратуры.

Блок 36 автоматического включения регистрирующей аппаратуры (фиг.2 содержит ключи 37 и 38, конденсаторы 39 и 40, логические повторители 41 и 42, резисторы 43 и 44 и дифференциатор 45.

Устройство работает следующим образом.

Таймер 6 через заданные интервалы времени (например, 1 раз в час) устанавливает коротким импульсом на свое выходе все разряды счетчика 9 в О, и триггер 7 в 1. При этом генератор начинает вырабатывать импульсы, которые подсчитываются счетчиком 9, что вызывает изменение кодов адресов на адресных шинах ПЗУ 10. Пока п старших разрядов счетчика 9 находятся в состоянии О и 1 на один из входов элемента ИЛИ 12 поступает 1 что вызывает открывание элемента И-НЕ 13 для импульсов с выхода ПЗУ 1 Эти импульсы поступают на вход элег мента И 14, на второй вход которого поступает 1 с выхода триггера 7. Во время наличия 1 на выходе ПЗУ 10 ключ 15 закрывается.

Информация в ПЗУ 10 записана так, что открывание и закрывание ключа 15 вызьшают набор телефонного номера, который соответствует номеру абонента АТС, где установлен блок 3 регистрации. Во время набора термопреобразователи коммутатором 5 не опрашиваются, так как к двум (1 2) входам коммутатора, которые подключаются на его выход во время набора абонента, термопреобразователи не подключены. После набора номера путем размыкания ключа 15 по командам ПЗУ 10 п старших разрядов счетчика 9 становятся в состояние, соответствующее подаче 1 на выходе дешифратора 11, не подключенном ни к одному из входов элемента ИЛИ 12 (2, 3,...), а (п+1) старших разрядов - в состояние, соответствующее выключенному положению дсоммутато а

5

5

5. Затем после изменения состояния (установки в 1) четвертого (п+1), начиная от старшего, разряда счетчика 9, частотный сигнал от первого термопреобразователя 4 поступает на выход коммутатора и через конденсатор 16 и ключ 15 - в линию связи. Затем при очередном переключении четырех старших разрядов счетчика 9 коммутатор 5 отключает все термопреобразователи и наступает пауза до следующего переключения четырех старших разрядов, после чего к выходу коммутатора подключается второй тер- мопрё образователь 4.2 и т.д.

Таким образом, после набора путем размыкания ключа 15 в линию связи 2 поступают сигналы от термопреобразователей 4.1-4.т с паузами между ними. Частоты поступающих в линию сигналов отражают температуру термопреобразователей 4. Ключ 15 во время опросов термопреобразователей замкнут, сопротивление 17 имитирует сопротивление телефонного аппарата со снятой трубкой на передающей стороне.

После передачи информации о температуре от всех термопреобразователей сигналом переполнения с выхода старшего разряда счетчика 9 триггер 7 устанавливается в О, генератор 8 перестает подавать импульсы на счетчик 9, на выходе элемента И 14 появляется О и ключ 15 размыкается. АТС воспринимает отключенный резистор 17, как положенную на рычаг трубку и рассоединяет связь между первым и третьим абонен.тами. Работа блока 3 регистрации в это же время происходит следующим образом. После набора с помощью ПЗУ 10 номера абонента 3, АТС 2 подает в блок регистрации высоковольтные импульсы, которые в обьм- ных условиях вызывают срабатывание звонка телефонного аппарата. В блоке 3 регистрации эти импульсы вызывают срабатывание второго (высоко - вольтного) формирователя 32, который устанавливает в О третий счетчик блока 27 регистрации и в 1 - четвертый триггер 33 этого блока.

При этом включается ключ 34 и к телефонной линии 2 подключается ре- 5 зистор 35, имитирующий снятие трубки телефонного аппарата на приемной стороне телефонной линии.

В ответ на это АТС соединяет блок 1 и блок 3 линией 2 связи, способной

0

5

0

5

0

514531

пропускать переменное напряжение в диапазоне частот 300 - 3000 Гц,

Когда коммутатор 5 блока под- - ключает к своему выходу первый термопреобразователь его сигнал через линию 2 связи попадает на вход первого формирователя 28 и формируется им в прямоугольные импульсы, которые

поступают на вход блока 36 автомати- Q ческого включения регистрирующей аппаратуры. При наличии этих импульсов на входе блока 36 в течение некоторого времени (например 0,1 с) блок 36 подает импульс на 1-вход 15 триггера 20. Первым же импульсом опорного генератора 22, поступающим с его выхода после появления 1 на 1-входе триггера 20, он установлен в так как триггер 29 до этого 20 находится в О, то 1 появляется на выходе элемента.И 19. При этом происходит перенос чисел из блоков 30 и 31 коммутации в счетчики 23 и 26 соответственно. 25

Следующий после этого импульс

опорного генератора 22 устанавливает в 1 триггер 29, так как на его D- вход поступает 1 с выхода триггера 20. На выходе элемента И 19 устанав- ЗО ливается О, а-на выход элемента И 21 начинают поступать импульсы опорного генератора 22, Каждый им- Пульс на выходе элемента И 21 подсчитывается счетчиком 26, а триггер 29 устанавливается и зависимости от сигнала на его D-входе. Этот триггер является синхронизатором входных импульсов и привязывает входные импульсы к импульсам опорно- 40 го генератора .22. Импульсы с выхода триггера 29 подсчитываются счетчиком 26, Процесс счета продолжается до переполнения счетчика 26. В момент переполнения этого счетчика за- пускается одновибратор 24, который вырабатывает короткий импульс, длительность которого примерно равна половине периода сигнала опорного генератора 22. Этот импульс парено- gQ сит число, накопленное в счетчике 23 в регистр 25 и добавляет в счетчик 27. Кроме того, импульс од- новибратора 24 устанавливает в О триггеры 20 и 29. Блок 36 вырабаты- gg вает следующий импульс на своем выходе после окончания текущей частотной посыпки и начала следующей.. Информация с выхода регистра 25 че35

5

О 0 Q g

5

906 .

рез выходы 46 в сопровождении импульса - на выходе 47 поступает во внешние устройства (индикаторы, цифропе- чатающие устройства и т.д.).

С выхода 47 импульс одновибрато- ра 24 поступает потребителю информации, свидетельствуя, что результат измерения сигнала первого из термопреобразователей 4 находится в регистре 25.

Когда частотная посылка от первого термопреобразователя заканчивается и наступает пауза, блок 37 приходит в исходное состояние, а через 0,1 с после начала следующей частотной посылки снова вырабатывает 1 на своем выходе. Процесс счета импульсов от второго, а затем от третьего и последующих термопреобразователей произведен аналогично описанному. При этом каждый раз перед началом счета в счетчик 23 результата заносится число из блока 30, а в счетчик 26 времени счета - из блока 31. Число в блоке 30 подбирается так, чтобы скомпенсировать число импульсов, поступающих от термопреобразователя при нулевой температуре. Числом в блоке 31 задается время счета.

После подсчета числа импульсов от последнего термопреобразователя очередным импульсом одновибратора 24 счетчик 23 переполняется. Импульс переполнения этого счетчика вызывает установку в О триггера 33, ключ 34 размыкается и происходит отбой телефонной линии со стороны блока 3 регистрации.

Устройство позволяет осуществлять дистанционное измерение температуры в составе АТС любого типа, так как передача и прием информации осуществляются лищь после включения нагрузки в виде резисторов 17 и 35 с обоих концов линии связи.

Набор номера на передающей стороне осуществляется автоматически. Амплитуда передаваемых сигналов не ограничивается, что увеличивает помехозащищенность устройства.

Блок 36 автоматического включения регистрирующей аппаратуры работает следующим образом.

При подаче, на вход блока 36 (управляющий вход ключа 37) нулевого сигнала, сигнал на выходе блока ра- вен О, благодаря тому, что ключ 37 закрыт, конденсатор 39 заряжен.

714531

на входе и на выходе логического повторителя 41 единицы, ключ 38 открыт, на входе и выходе логического повторителя 42 нули и на выходе дифференциатора 45 нулевой сигнал.

При подаче на вход сигнала с частотой до 300 Гц ключ 37 начинает замыкаться и размыкаться. Постоянная времени цепочки выбирается такой, JQ чтобы за полпериода сигнала с частотой менее 300 Гц конденсатор 39 успевал зарядиться до уровня срабатывания логического повторителя 41. Тогда ключ 38 во время части паузы между ig замыканиями ключа 37 включается и разряжает конденсатор 40. На выходе по-прежнему О.

При подаче сигнала с частотой более 300 Гц ключ 37 замыкается чаще, .2Q а время между его замыканиями становится меньше. Конденсатор 39 не успевает заряжаться до уровня срабатывания логического повторителя 41 и на его выходе О. Если сигнал с 5 частотой более 300 Гц продерживается на входе блока 36 достаточно долго (например, 0,1 с), то конденсатор 40 успевает зарядиться до уровня срабатывания логического повторителя ЗС 42 и на выходе его возникает 1, а на выходе блока 36 - положительный импульс.

Постоянная времени дифференциатора 45 подобрана так, что длительность выходного импульса составляет несколько периодов сигнала опорного генератора 22.

Формула изобретения Q

Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее блок регистрации, включаю 11;ий в себя выходной регистр, первый формирователь и с блок автоматического включения, ре- гистрирующей аппаратуры, вход которого подключен к выходу первого формирователя, и блок измерений, включающий в себя термопреобразователи ел с частотным выходом, подключенные к входам коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и эффективности за счет обеспечения возмож- gg ности работы с любыми автоматическими телефонными станциями, в его блок измерения введены триггер, генератор импульсов, таймер, постоянное запо908

минающее устройство, дешифратор, элементы И-НЕ, И, и ИЛИ-, ключ, резистор, конденсатор и счетчик, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выходы п старших разрядов подключены к входам дешифратора, а выход переполнения подключен к С-входу триггера, D-вход которого подключен к общей шине устройства, выход соединен с управляющим входом генератора импульсов, а S-вход подключен к выходу таймера, соединенному с управляющим входом счетчика, выходы (п+1) старших разрядов которого Подключены к управляющим входам коммутатора, выход которого соединен с первым выводом конденсатора, второй вывод которого через резистор подключен к общей шине устройства и через ключ соединен с выводом линии автоматической телефонной станции, при этом выходы младших состояний дешифратора через элемент ИЛИ подключены к первому входу элемента И-НЕ, к второму входу которого подключен выход постоянного заминающего устройства, входы которого

соединены со всеми выходами счетчика, кроме выходов (п-1) старших разрядов, причем входы элемента И соединены с выходами триггера и элемента И-НЕ, выход подключен управляющему входу ключа, а в блок регистрации введены три счетчика, два блока коммутационных элементов, одновибратор, опорный генератор, два элемента И, ключ и резистор, причем D-вход пер вого триггера соединен с выходом первого формирователя, а выход подключен к счетному входу первого счетчика, выходы которого подключены к входам выходного регистра, информационные входы предварительной установки соединены с выходами первого блока коммутационных элементов, а управляющий вход соединен с управляющим входом второго счетчика и подключен к выходу первого элемента, И, входы которого соединены соответственно с прямым выходом второго и инверсным выходом третьего триггера, D-вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а прямой выход подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора и С-входами второго и TjjeTbero триггеров, а выход соединен

914531

с С-входом первого триггера и счетным входом второго счетчика, информа- |ционные входы предварительной установ- |ки которого подключены к выходам второго блока коммутационных элемен- тов, а выход старшего разряда через одновибратор подключен к управляющим входам выходного регистра, R-входам второго и третьего триггеров и IQ ляющему входу третьего счетчика, выход старшего разряда которого соединен с С-входом четвертого триггера, D-вход которого подключен к общей

010

шина устройства, S-вход соединен с выходом второго формирователя и управляющим входом третьего счетчика, а выход подключен к управляющему вхо- ду ключа, вход которого подключен к входам первого и второго формирователей и соединен с линией связи, а выход через резистор соединен с общей шиной устройства, при этом выход блока автоматического включения регистрирующей аппаратуры соединен с 1-входом второго триггера, К-вход которого подключен к общей шине устройства .

Uun

фиг. 2