Устройство для контроля параметров Советский патент 1978 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано при автоматизации процесссв контроля и измерения парамет ров промышленных объектов. Известны цифровые устройства контроля, содержащие корректирующие звенья для повшаення точности устipoftcTB Ш Однако в friffiforoKaHaJibHtax ус ройствах контроля параметров, характериэукаднхся многоблочной параллельно-последовательной структурой измерительного тракта, применение индивидуальнмх корректирующих звеньев для каждого канала валет к зиачитепь ному усложнению и удорожанию аппаратуры. . Иэвестйы также устройства для кор рекции погрешности,применяемые в сис темах контроля, построенных на базе электронно-вычислительных машин, и использующие вычисление при помощи ЭВИ истинной величины контролируемых параметров в соответствии с результа тами измерения сигна.лов датчиков параметров и датчиков эталонных сигнал 2. Однако эти устройства не приме нимы в широко распространенных в настоящее время беспроцессорных устрой ствах контроля параметров, импользу емых автономно либо в качестве активных устройств связи с объектом в составе управляющих комплексов. Из известных беспроцессорных устройств со структурными методами повышения точности по технической сущности наиболее близким является устройство для контроля параметров, со- . держащее послеловательно соединенные источники эталонных сигналов, коммутаторы сигналов датчиков, групповые нормирующие преобразователи; коммутатор сигналов преобразователей и функциональный преобразователь, управляющий вход которого соединен с выходом блока хранения констант, управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к первому выходу аналого-цифрового преобразователя з. Недостатком известного устройства является невозможность корректировки влиянии внешних условий на. передаточную функцию каналов .измерения. Целью изобретения является повышение точности устройств для контроля параметров, Достигается это тем, что устройство содержит блок оперативной памяти с подключенными к нему первыми входами первым и вторым цифро-аналоговыми преобразователями и реверсивным счетчиком, вторые входы которых соединены соответственно с выходом функционального преобразователя, вторым выходом аналого-цифрового преобразователя и выходом блока сравнения, а выходы соответственно - с измерительным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя и входом блока оперативной памяти.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

: Устройство состоит из коммутаторфв 1 сигналов датчиков, источников 2:эталонных сигналов, групповых нормирующих преобразователей 3, коммутатора 4 сигналов преобразователей, функционального преобразователя 5, айалого-цифрового преобразователя 6, блока 7 сравнения, блока 8 хранения констант, блока 9 оперативной памяти, реверсивного счетчика 10 и первого и второго цифро-аналоговых преобразователей 11 и 12.

Устройство работает следующим образом „

Коммутаторы 1 подключают выходы соответствующих датчиков контролируемых параметров ко входу групповых нормирующих преобразователей 3. Коммутатор 4 подключает их выходы к функциональному преобразователю 5, к торый представляет собой, напримёр, операционный усилитель с несколькими нелинейными цепями обратной связи, автоматически включаемыми пр сигналам из блока 8 хранения конciiaHT в зависимости от типа подключённого датчика. Функциональный преобразователь 5 осуществляет спрямление нелинейной зависимости величины вьгходного сигнала датчиков (термопар, термометров, дифференциальнотрансформаторных датчиков и др.) от физической величины контролируемых параметров (температуры, давления, расхода и др).

Линеаризованный сигнал с выхода функционального преобразователя 5 потупает на вход аналого-цифрового преобразователя б, в котором осуществляется преобразование сигнала в цифровой код, соответствующий техническим единицам измерения физического параметра. Масштабирование сигнала производится за счет изменения напряжения опорного источника аналого-цифрового преобразователя 6 по сигналам из блока & хранения констант в зависимости от шкалы измерения контролируемого параметра

Блок 7 сравнения производит сравнние сигнала аналого-цифрового преобразователя 6 с уставками предельных значений, хранящимися в блоке 8 хранения констант. Цифровой код велкчины параметров, сигналы их состояни

относительно уставок используются в дальнейшем для нидикации, регистрации н сигнализации состояния параметров. Коррекция погрешности в устройстве производится следующим образом.

Через время, определяемое возможной скоростью изменения внешних условий работы устройства, каждый коммутатор 1 подключает к соответствующему групповому измерительному каналу источники 2 эталонных сигналов, Величины их выходных сигналов U. и Uo равны и,,(,,

где 0, - максимальная погрешность канала измерения без коррекции,U максимальная величина входного сигнала. В блоке 7 сравнения результаты измерения каждого эталонного сигнала сравниваются с контрольной уставкой, хранящейся в блоке 8 хранения констант. Сигналы со cxeMjj сравнения 0 больше, меньше и равно поступают на управляющие входы реверсивного счетчика 10, соответственно уменьшая или увеличивая на единицу или оставляя неизменнЕлм его содержимое. После измерения каждого эталонного сигнала содержимое счетчика 10 переписывается в соответствующее слово блока 9 оперативной памяти. Таким образом, для каждого группового измерительного канала в блоке 9 оперативной памяти хранятся два словаrf получаемое при анализе эталонного сигнала U и Г получаемое при анализе Uj. В дальнейшем при измерении любого, в том числе и эталонного, сигнала из данной группы код г поступает на вход цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 12, а код Гг -на вход ЦАП Но

Сигнал с выхода ПАП 12 подается последовательно с входным сигналом аналого-цифройого преобразователя б, и, вычитаясь из него, корректирует влияние аддитивной составляющей погрешности. Сигнал с выхода ЦАП 11 поступает последовательно с сигналом с опорного источника аналого-цифрового преобразователя 6 и, вычитаясь из него, меняет крутизну характеристики.преобразователя, корректируя тем самым влияп ние мультипликативной составляющей погрешности о

Таким образом, для реализации предлагаемой системы с коррекцией необходимо иметь два К - разрядных ЦАП, К,- разрядный реверсивный счетчик и 2 оперативную память, причем2

где d.) - максимальная погрешность устройства без схемы коррекции;

d - погрешность со схемой коррекции ; 0 п - число групповыхканалов,

Последовательность подключения датчиков и эталонных сигналов и соответ ствующий выбор констант из блока 8 хранения опреде;1яет(::я командами схемы 5 управления устройства. Положительный эффект от внедрения изобретения, связанный с повышением точности контроля, определяется повы шением технико-экономических парамет ров устройства, снижением эксплуатационных затрат. Повышение технико-экономических параметров устройства связано с возможйостью получения, по расчетным и опытным данным, погрешности измерительного тракта 0,1-0,25% в диапазоне изменений температуры окружающей среды от 10-40с, изменения напряжения сети питания на 10-13% в условия старения комплектующих элементов в течение 10000 ч. При этом нет необхо димости применять в устройстве дорогие и сложные прецизионные измерител ные блоки, благодаря чему его стоймость по сравнению с устройствами подобной точности, не использующими коррекции погрешности, снижается в зависимости от числа групповых каналов на 15-30%. Формула изобретения Устройство для контроля параметро содержащее последовательно соединенн источники эталонных сигналов, коммутаторы сигналов датчиков, групповые нормирукицие преобразователи, коммута тор сигналов преобразователей и функциональный преобразователь, управляющий вход которого соединен с выходом блока хранения констант, управляющим, входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к первому выходу аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройств, оно содержит блок оперативной памяти с подключенными к нему первыми входами первым и вторым цифроаналоговыми преобразователями и реверсивным счетчиком, вторые входы которых соединены соответственно с выходом функционального преобразователя, вторым выходом аналого-цифрового преобразователя и выходом блока сравнения, а выходы соответственно - с измерительным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя и входом блока оперативной памяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 267748, кл. G 01 К 31/28, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 452001, кл. Q 06 F 15/46, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР № 3160°. кл. а Об F 15/46, ,1973.