Многоканальный сигнализатор температуры

)5 001 К 7 РЕТЕНИ КАВ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Специальное конструкторское бюро(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения и сигнализации температурыЦель изобретения - снижение погрешности Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения и сигнализации температуры;Известно устройство для сигнализациитемпературы, содержащее мостовую схему,в одно из плеч которой последовательновключены термистор и постоянный резистор, а в смежное с ним плечо параллельновключен второй термистор и постоянный резистор,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату кпредлагаемому является многоканальноеустройство для измерения температуры, со. держащее резистивные датчики, источникнапряжения, эталонный резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, блокуправления, мультиплексор, управляющий 1753307 А 1 измерения температуры. Многоканальный сигнализатор температуры содержит резистивные датчики, источник напряжения, инвертор, два преобразователя напряжение - ток, эталонный резистор, два демультиплексора, мультиплексор коммутатор резистор уставки, разрядный резистор, дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор, ключевой элемент, триггер, таймер, формирователь управляющих сигналов, выходную шину. Многоканальный. сигнализатор температуры отличается тем, что в него введены резйстор уставки. разрядный резистор, дифференциальный усилитель, интегратор, компа- . ратор, коммутатор, триггер, ключевой ф элемент, Формирователь управляющих сигналов выполнен в виде процессорного устройства, 1 ил,вход которого соединен с первым выходом блока управления, два демультиплексора, аналого-цифровой преобразователь, два преобразователя напряжение - ток, инвертор, масштабный усилитель, причем источник напряжения соединен с входом первого преобразователя напряжение-ток, выход 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 демультиплексора, а через вторые токовые выводы - с общей шиной и с вторым дополнительным входом мультиплексора, выход которого через масштабный усилитель соединен с входом аналого-циФрового преобраэова теля, к опорному входу которого подключен источник напряжения, соединенный через инвертор и второй преобразователь напряжение-ток с выходом второго демультиплексора, управляющий вход которого, а 10 также управляющий вход первого демультиплексора соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу масштабного усилигеля, а третий подключен к кар . ректирующему входу аналого-цифрового преобразователя, выходная шина которого подключена к входу блока управления.Недостатком этого устройства являетсянизкая точность измерения температуры, 20 обусловленная непостоянством нагрузки преобразователя напряжение-ток, а также необходимостью подключения датчиков по четырехпроводной схеме.Цель изобретения - снижение погрев ности измерения температуры.Поставленная цель достигается тем,.чтов многоканальный сигнализатор температуры, содержащий блок резистивных датчиков,каждый из которых подключен первым 30 вйводом кодному из выходов первого демультиплексора, вторым выводом к одному иэ выходов второго демультиплексора, подсоединенного входом через последовательно соединенные первый преобразователь 35 напряжение - ток и инвертор к соединенным между собой выходом источника напряжения и входом второго преобразователя напряжение - ток, и подключен третьим выводом к общей шине устройства, а также 40 содержащий мультиплексор, формирователь управляющих сигналов, эталонный резистор и выходную шину, введены дополнительно резистор уставки и разрядный резистор, коммутатор, последователь но соединенные дифференциальный усилитель, интегратор, компаратор и ключевой элемент, последовательно соединенные таймер и триггер, подключенный одним из входов к одному из выходов формирова теля управляющих сигналов, выходом - к .первому входу ключевого элемента, подсоединенного вторым входом к.инвертирующему выходу триггера и младшему адресному входу коммутатора и выходами - 55 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 реэистивных датчиков и управляющими входами с соединенными между собой управляющими входами первого и второго демультиплексоров и выходами формирователя управляющих сигналов, и подсоединенного третьим выводом к соединенным между собой выходу второго преобразователя напряжение - ток и первому выводу эталонного резистора, четвертым выходом к соединенным межд 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,На чертеже изображена схема многоканального сигнализатора температуры,Сигнализатор температуры содержит резистивные датчики 1 - 1 + п, источник 2 напряжения, инвертор 3, первый 6 и второй 4 преобразователи напряжение - ток соответственно, эталонный резистор 5, первый 8 и второй 7 демультиплексоры соответственно, мультиплексор 9, коммутатор 10, резистор 11 уставки, разрядный резистор 12, дифференциальный усилитель 13, интегратор 14, компаратор 15, ключевой элемент 16, триггер 17, таймер 18, формирователь 19 управляющих сигналов и выходную шину 20.Блок резистивных датчиков 1-1+ и, каждый из которых подключен первым выводом к одному иэ выходов первого демультиплексора 8, вторым выводом к одному из выходов второго демультиплексора 7, подсоединенного входом через последовательно соединенные первый преобразователь 6 напряжение в т и инвертор 3 к соединенным между собой выходом источника 2 напряжения и входом второго преобразователя 4 напряжение - ток, и подключен третьим выводом к общей шине устройства, а также содержащий мультиплексор 9, формирователь 19 управляющих сигналов, эталонный резистор 5 и выходную шину 20, резистор 11 уставки и разрядный резистор, 12, коммутатор 10, последовательно соединенные 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 формирователя 19 управляющих 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, управляющие входы которого подключены к выходам формирователя 19 управляющих сигналов, выходной шине 20 и соответствующим адресным входам коммутатора 10, подсоединечного выходами к входам дифференциального усилителя 13, первым входом - к общей шине устройства, вторым входом - к выходу мультиплексора 9, соединенного входами с первыми выводами блока резистивных Датчиков и управляющими входами с соединенными между собой управляющими входами первого 8 и второго 7 демультиплексоров и выходами формирователя 19 управляющих сигналов, и подсоединенного третьим выходом к соединенным между собой выходу второго преобразователя.4 напряжение-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, пятым выводом к второму выводу резистора 11 уставки, соединенного третьим выводом через разрядный резистор с выходом первого демультиплексора 8 и шестым входом коммутатора 10, а формирователь 19 управ-, ляющих сигналов выполнен в виде процес- сорного устройства,Устройство работает следующим образом,Согласно алгоритму работы на каждом канале производится измерение трех величин (Ях+ Ял, Яо+ Ял, Яу, где Ях - сопротивление резистивносо датчика; Ял сопротивление линии; Яо - сопротивление эталонного резистора; Яу - сопротивление резистора,задающего уставку). Результатов трех измерений достаточно для того, чтобы получить значение измеряемой температуры и сравнить ее с ранее установленной уставкой. Каждый из трех циклов измерения содержит два такта интегрирования.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 усилителя 13 подается падение напряжения на реэистивном датчике и сопротивление линии а и с, Для компенсации сопротивлений линии через лйнию с, кроме измерительного тока, от преобразователя 4 напряжение-ток пропускается ток, в два раза превышающий измерительный и противоположный ему по напряжению от дополнительного преобразователя 6 напряжение-ток, За счет того, что падениенапряжения на линиях а и с равны и противополокны по знаку, они взаимно вычитаются,5 и вследствие этого дифференциальный усилитель 13 усиливает лишь падение напряжения на датчике. Выходное напряжение надифференциальном усилителе 13 интегрируется в интеграторе 14. При достижении вы 10 ходным напряжением интегратора 14 нулякомпаратор 15 через ключевой элемент 16включает первый канал таймера 18, в счетчике которого записано число, соответствующее интервалу времени, кратному15 периоду напряжения питающей сети. По истечении этого времени, сигнал с первоговыхода таймера 18 сбрасывает триггер 17,вследствие этого к входу дифференциального усилителя 13 подключается разрядный20 резистор 12 и включает второй канал таймера 18. Происходит изменение направления,интегрирования, При переходе выходногонапряжения интегратора 14 через нуль ком;паратор 15 через ключевой элемент 16 за 25 крывает второй канал таймера 18,Таким образом, в счетчике второго канала таймера 18 получаем результат аналогоцифрового преобразования, котороесчитывается по шине данных в формирова 30 тель 19 управляющих сигналов, выполненный в виде процессорного устройства,Второй и третий циклы измерения отличаются лишь тем, что в первом такте интегри рова ния к входу дифференциал ьного35 усилителя 13 подключается эталонный резистор 5 и резистор 11 уставки соответственно,Таким образом, последовательноевключение резисторов. эталонного, устав 40 ки, разрядного и резистивного датчика, атакже определенного алгоритма измеренииуменьшает погрешность, обусловленнуюнестабильностью измерительного тока,. Эта погрешность в известном устройст 45 ве присутствует и возникает вследствие того, что к источнику тока подключаютсяразличные нагрузки (Яэталояное и Ядатчика) авыходное сопротивление источника токйимеет конечное значение и алгометриче 50 скими методами в устройстве-прототипаона не устраняется. Компенсация дрейфа ноля элементованалого-цифрового преобразователя осуществляется за счет того; что в процессе вычисления значений температур измеряемой и уставки используется операция вычитания результата аналого-цифрового преобразования сопротивления эталонного резистора из результатов аналого-цифрового преобразования сопротивлений резистивйого датчика и резистора уставки соответственноЬ +- (В + лр) - х . 4:О+О -(Ц +Ол) О-О 4,где Ох, Оу, Оо - падение напряжения на резистивном датчике; резисторе уставки и эталонном резисторе соответственно;Одр - результирующее напряжение дрейфа параметров аналого-цифрового преобразователя.По результатам трех циклов процессорное устройство вычисляет значение измеряемойтемпературы, сравнивает его с измеренным значением уставки, передает результаты измерения и сравнения на выходную шину для индикации, а также управления устройствами сигнализации,Формула йзобретения Многоканальный сигнализатор температуры; содержащий блок резистивных датчиков, каждый из которых подключен первым выводом к одному из выходов первогодемультиплексора, вторым выводом к одному иэ выходов второго демультиплексора, подсоединенного входом через последовательно соеди не н н ы е и е рвы й 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, о т л ич а ю щ и й с я 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 тай мер и триггер, подключенный одним извходов к одному иэ выходов формирователя управляющих сигналов, выходом к первому входу ключевого триггера и младшему адресному входу коммутатора и выходами к 10 входам таймера, управляющие входы которого подключены к выходам формирователя управляющих сигналов, выходной шине и соответствующим адресным входам коммутатора, подсоединенного выходами к вхо дам дифференциального усилителя,первым входом - к общей шине устройства, вторым входом - к выходу мультиплексора, соединенного входами с первыми выводами блока резистивных датчиков и 20 управляющими входами с соединеннымимежду собой управляющими входами первого и второго демультиплексоров и выходами формирователя управляющих сигналов, и подсоединенного третьим выходом к сое диненным между собой выходу второго преобразователя напряжение - ток и первому выводу эталонного резистора, четвертым выходом к соединенным между собой второму выводу эталонного резистора и перво му выводу резистора уставки, пятымвыводом к второму выводу резистора уставки, соединенного третьим выводом через разрядный резистор с выходом первого демультиплексора и шестым входом коммута тора, а формирователь управляющихсигналов выполнен в виде процессорного устройства.1753307 Составитель. Б.СобольТехред М.Моргентал Ко ор П.Гер Голова едак ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 2760 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5