Многоточечное устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/16 

(54) МНОГОТОЧЕЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

I

Изобретение относится к автомати ческому измерению неэлектрических . параметров, например температуры, освещенности.

Известно многоточечное устройств во для измерения температуры, содержащее генератор, распределитель, формирователь импульсов, триггеры, ключи р 3.

Недостаток устройства - низкая точность измерения, обусловленная наличием диодов, трансформаторов, используемых в схеме обработки сигнала датчиков.

Наиболее близким к предлагаемому является многоточечное устройство, содержащее измерительные схемы, подключенные через ключи к источникам питания, распределитель импульсов, вход которого подключен к элементу задержки и через делитель импульсов - к генератору опорных импульсов, а выходы подключены к управляющим входам других ключей Г23.

Недостатком известного устройства является наличие погрешности измерения, обусловленной нестабильностью источника питания.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит преобразователь тока, подключенный к одному из входов элемента совпадений через

10 формирователь импульсов, и первый ктуч. управляемый через элемент задержки и подключенный ко второму входу элемента совпадений через инвертор, второй ключ и триггер, при этом вход

ts управления второго ключа подключен к выходу другого триггера, который подключен к выходу генератора опорных импульсов, а выход элемента совпадений подключен через последовательно

20 соединенные дифференцируияций контур и другой формирователь импульсов к триггерам и к входу управления третьего ключа, который подключен к ключам в цепях питания и через фшть к ключам на выходе устройства. На чертеже приведена схема многоточечного устройства для измерения температуры. Устройство содержит состоящие из термозависимых резисторов или фоторезисторов измерительные схемы 1,подключенные к преобразователю 2 Toxaj выход которого через формирователь 3 импульсов подключен к клю чу А, к входу управления которого через элемент 5 задержки подключен делитель 6 импульсов, распределител 7 и генератор 8 импульсов, инвертор 9, подключенный через ключ 10 к вхо ду триггера 11,.который подключен к триггеру 12, схему 13 совпадений, п ключенную через ключ 14 к фильтру 15, а также через дифференцирзтащий контур 16 к формирователю 17, клю-чи 18-20. Устройство работает следующим образом. Измерительные схемы поочередно по ключаются ко входу преобразователя 2 тока через ключи 18, управляемые рас пределителем 17 от генератора 8 импульсов. Рассмотрим работу устройства с одной измерительной схемой. Сигнал с измерительной схемы 1 первого канала поступает на вход пре образователя 2 тока, который осуществляет преобразование.;входного тока в частоту и может включать в себя частотный датчик, например, магнитометрический, обеспечивающий точность преобразования тока в частоту порядка 0,005%. Частотный сигнал с выхода .преобразователя 2 тока, представляющий собой синусоидальное напряжение, период которого с высокой точностью пр порционален величине измеряемого сопротивления, поступает на формирователь 3 импульсов, С выхода форми вателя -3 импульсов импульсы через ключ 4, управляемый генератором 8 .импульсов, через делитель- 6 и элемент 5 задерйаси подаются на вход интегратора 9, а также на один вход элемента 13 совпадения, В паузах меж ду импульсами, поступающими с выхода формирователя 3 импульсов, формируЪтся импульсы на вькоде инвертора 9 которые Т1ерез ключ 10 подаются на вход 24 триггера 11. Состояние ключа 10 определяется триггером 12. При поступлении на вход 23 триггера 12 импульса с генератора 8 опорных им-, пульсов, следующих с опорной частотой, триггер 12 перебрпсьшается и с его выхода подается сигнал, который открывает ключ 10. В тот момент, когда с выхода инвертора 9 через от-. крытый ключ 10 на вход 21 триггера 11 подается сигнал, триггер 11 перебрасывается и. с его выхода подается сигнал на вход элемента J3 совпадения. При появлении импульса на выходе формирователя 3 импульсов он подается на, другой вход элемента 13 совпадения, на выходе цоторого образуется сигнал, открывающий ключ 14. Через открытые ключи 14 и 19 напряжение источника питания измерительной схемы первого канала поступает на фильтр 15и далее через ключ 20 на выход устройства. После окончания импульса ключ 14 запирается, а от заднего фронта импульса через дифференцирующий контур 16и формирователь 17 импульсов поступает сигнал на входы 22 и 24 триггеров 11 и 12 U перебрасывает их в исходное состояние. При этом ключ 10 закрывается, отключая вход 21 триггера: П от инвертора 9. При поступлении на вход 23 триг- гера 12 следующего импульса с генератора 8 опорных импульсов процесс формирования импульса на выходе элемента 13 совпадения повторяется. Таким образом, в период меладу двумя импульсами, подаваемыми на вход 23 триггера 12 с генератора 8, на выходе элемента 13 образуется один импульс, сформированный формирователем 3 импульсов. Следовательно, время, в течение которого ключ 14 находится в открытом состоянии, определяется длительностью импульса, поступающего от формирователя 3 импульсов и пропорционально величине измеряемого сопротивления измерительной схемы опрашиваемого канала. Период повторения импульсов определяется периодом следования импульсов генератора 8 и является величиной постоянной. Следовательно, на входе фильтра .15 образуется щиротно-импулвеный сигнал, причем амплитуда сигнала определяется напряжением источника питания измерительной схемы данного канала. Длительно,сть импульсов, поступающих от формирователя 3 импульсов,

обратно пропорциональна напряжению питания измерительной схемы. Поскольку амплитуда этих импульсов прямо пропорциональна указанному напряжению, то сигнал на вькоде фильтра 15 пропорционален величине сопротивления измерительной схемы с учетом изменения напряжения источника питания, что повышает точность измерения. Это следует из того, что площадь импульса, т.е. среднее значение сигнала, пропорциональна величине сопротивления измерительной схемы с исключением погрешности, связанной с изменением напряжения источника питания.

Действительно, среднее значение напряжения сигнала

V СР ьп Y

где К . Е - амплитуда импульса,

пропорциональная напряжению источника питания Е; t - длительность импульсов

сигнала; Т , - период следования имаульсов;

К - постоянный коэффициент. Величина Т постоянна, величина t., как указывалось, прямо пропорциональна величине сопротивления измерительной схемы и обратно пропорциональна напряжению источника питания Е, т.е.

t-K

где К - постоянный коэффициент. Таким «бразом, напряжение на входе фильтра 15 равно

V К..К„.: . Е-т 1 I т

не зависит от изменения напряжения итания.

Переключение каналов в устройст- не производится импульсами генератора 8 опорных импульсов через делитель импульсов и распределитель 7 импульсов. Для устранения вдаяния а работу переходных процессов уведен элемент 5 задержки.

Устройство позволяет получить выокую точность измерения входного игнала независимо от изменения наряжения источника питания при, дотаточно высоком быстродействии. Независимость выходного сигнала от напряжения питания измеряемой схемы позволяет для питания разных датчиков применять различные напряжения источников питания. Поскольку частота сигнала на выходе преобразователя тока прямо пропррциональна входному току, то при измерении сопротивлений больших величин время

измерения может быть значительным. Повышение напряжения |1итания при этом позволяет повысить быстродействие устройства.

IS

Формула изобретения

Многоточечное устройство для измерения температуры, содержащее измерительные схемы, подключенные через ключи к источникам, питания, распределитель импульсов, вход которого подключен к элементу задержки и, через делитель импульсов, к генератору опорных импульсов, а выходы подключены к управляющим входам других ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, устройство содержит преобразователь тока, подключенный к

одному из входов элемента .совпадений через формирователь импульсов, и первый ключ, управляе1« 1Й через элемент задержки и подключенный ко второму входу элемента совпадений через инвертор, второй ключ и триггер, при этом вход управления второго ключа подключен к выходу другого триггера, который подключен к выходу генерато- pa опорных импульсов, а выход эле

мента совпадений подключен через последовательно соединенные дифференцирующий контур и другой формирователь импульсов к триггерам и к входу управления третьего ключа, который подключен к ключам в цепях питания и . через фильтр - к ключам на выходе устройства.

Источники информации,

50 принятые во внимание при экспертизе

(прототип).