Устройство для контроля температуры

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИС ОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ЯО 151517 46 С 05 В 23/02(51)4 С 0 ЕННЫЙ КОМИТЕТНИЯМ И ОТКРЫТИЯМСР ГОСУДАРСПО ИЗОБПРИ ГКН жет быть исп ких системах ьзован онтрол втомати и измерен темпе ры, а также дру к объектов. Це их парам ю изобр адежнос кий ов сложи повышение тения явля устройства температур Устройство аналоговьп СССР985,ГР980,овои пре инхрониз пе азцовые редатчик синхрониз второй бл(54) УСТРОЙСТ 1РАТУРЫ КОНТРОЛЯ ГМПЕ сравнени ния уста втома и моФиг. 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельствоВ 1190364, кл, Г 05 В 23/02,Авторское свидетельство СР 746559, кл, С 06 Р 15/46,57) Изобретение относится к ике и вычислительной техник путем цифровои компенсацииного и временного дрейфа.содержит датчики объекта 1коммутатор 2, аналого-цифбразователь 4, первый блокции 3, первьп блок памявую схему сравнения 11, обквиваленты датчиков 5, пеприемник 7, второй блокции 8, мультиплексор 9,к памяти 12, вторую схему13, блок управления и задак 14, 7 ил,76 3 15151Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в автоматическихсистемах контроля и измерения температуры, а также других параметров5сложных объектов.Цель изобретения - повьппение надежности устройства.На фиг,1 приведена структурная 10схема предлагаемого устройства, нафиг,2 - функциональная схема первогоблока синхронизации; на Ьиг,3 - функциональная схема передатчика; нафиг,4 - функциональная схема второго 15блока синхронизации; на фиг,5функциональная схема приемника; нафиг,6 - функциональная схема первой6схемы сравнения; на фиг,7 - функциональная схема блока управления и зада ния устанок,Устройство содержит датчики объекта 1, аналоговый коммутатор 2, первый блок 3 синхронизации, аналогоциЬровой преобразователь 4, образцовые эквиваленты датчиков 5, передатчик 6, приемник 7, второй блок 8синхронизации, мультиплексор 9, первый блок 10 памяти, первую схему 11сравнения, второй блок 12 памяти, 30вторую схему 13 сравнения, блок 14управления и задания устанок, входыи выходы 15-59. Кроме того, устройство содержит генератор 60 тактовыхимпульсов, счетчик-делитель 61, двоичный счетчик 62, входной регистр 63,элементы ИЛИ 64.1 и 64,2,преобразователь 65 импульсов в парафазный код,генератор 66 пачек импульсов, счетчик 67, элемент 68 задержки, фор Омиронатель 69 импульсов, элемент2 И-ИЛИ 70 регистр 7 1 сдвига, элемент 72 задержки, элемент И 73, компаратор 74, первый элемент И 75,элемент ИЛИ 76, второй элемент И 77,Блок управления (Ьиг.7) содержитдешифратор 78, первый 79 и второй 80регистры, вычитатель 81, делитель 82,умножитель 83, сумматор 84, узел 85памяти, счетчик 86, триггер 87, первый элемент ИЛИ 88, мультиплексор 89,элемент 90 совпадения, второй элемент ИЛИ 91, первый 92, второй 93 итретий 94 элементы И,Устройство работает следующим образом,Информация от датчиков объекта 1поступает на информационные входы 15аналогового коммутатора 2, который н зависимости от кода адреса, поступающего на управляющий вход 16 аналогового коммутатора 2 с выхода 17 блока 3, подключает к входу аналогоцифрового преобразователя 4 выход соответствующего датчика 1, Первый блок 3 синхронизации формирует две непрерывные последовательности импульсов, поступающие на выход 18 блока 3, с выхода генератора 60 тактовых импульсов блока 3 (фиг,2) и с выхода счетчика-делителя 61, формирующего импульс с частотой в К =И + И + 1 раз меньше частоты генератора 60 и длительностью, равной периоду следования генератора 60, На выходе 17 блока 3 двоичным счетчиком 62 Ьормируется двоичный М-разрядный код адреса датчика, переключаемый по спаду импульса на выходе счетчика-делителя 61.На выходе аналого-цифрового преобразователя 4 вырабатывается И-разрядный код температуры соответствующего датчика, который вместе с кодом адреса заносится но входной регистр 63 передатчика 6 (Ьиг.3) по спаду импульса на выходе счетчика-делителя 61 блока 3, а затем под управлением импульсов генератора 60 блока 3передаются по двухпроводной линии связи двухполярными импульсами (единичная инЬормация передается положительным импульсом на первой линии связии отрицательным - на второй, нулеваяинЬормация - отрицательным на первойлинии связи и положительным на второйПосле передачи кодов температуры иномера датчика передается расширенный сигнал окончания передачи, Завремя передачи информации о температуре одного датчика производится преобразование температуры следующего издатчиков 1 н циЬроной код цепочкой:датчик 1 - коммутатор 2 - аналого-цифровой преобразователь 4, Приемник 7преобразует входной последовательныйкод в параллельньп, выдавая информациюо температуре датчика на выходе 25 иего номере на выходе 24, После приемаинЬормации при поступлении на входприемника 7 расширенного импульса,приемник 7 вырабатывает сигнал концаприема на выходе 23, Сигнал конца приема запускает работу второго блока 8синхронизации, который вырабатываетчетыре импульса считывания на выходе 28, четыре импульса записи на выхо 5 15151 де 27, задержанных относительно импульсов считывания, и двухразрядный двоичный код на выходе 26, определяющий тип считываемой устанки. По каждому импульсу считывания, по адресу, код5 которого формируется из кода номера датчика и кода типа уставки, поступающего на адреснь 1 е нходы 41 и 42 блока 12 памяти и через информационные 10 входы 29 и 30 мультиплексора 9, при отсутствии импульса записи, на адресный вход 33 блока 10 памяти, считывается информация из блоков 10 и 12 памяти. Память блока 10 хранит для каж дого датчика четыре уставки, определяющих рабочий диапазон и предельные значения температуры контролируемой точки объекта (предупредительная верхняя и пеняя и аварийная верхняя 20 и нижняя), Запись значений уставок в блок 10 памяти без учета погрешностей осуществляется при начальной установке и с учетом возникающих в системе погрешностей при каждом измене нии величины погрешности по импульсам, Формируемым на выходе 55 блока 14 управления и задания устлвок. При этом информация с выхода 53 блока 14 заносится в блок 10 памяти. Формиро вл,пте импульсов нл выходе 55 блока 14 и управление мультиплексором 9 осуществляется по импульсам записи,формируемым на выходе 27 блока 8 управления. Режим начальной установки устрой 35 ства задается подачей импульса на вход устройства, по которому блок 14 осуществляет зались кодов уставок в блок 10 памяти, Первая схема 11 сравнения н зависимости от типа уставки, 40 определяемого кодом на выходе 26 блока 3 синхронизации, выявляет преньшение верхних предупредительных и аварийных уставок либо понижение значения температуры нижних предупредительных и аварийных уставок. Выявленная первой схемой 11 сравнения метка отклонения от рабочего (предельного) диапазона температуры поступает на нход 45 кторой схемы 13 сравнения, на вход 46 которой поступает с выхода блока 12 памяти метка отклонения,зафиксированная н предыдущем цикле опроса датчиков первой схемой 11 сравнения. При равенстве указанных меток изменений на выходе второй схемы 13 сравнения появляется сигнал, поступающий на вход 50 блока 14 и на выход 59 устройства. Запись информации во вто 76 6рой блок 12 памяти осуществляется покаждому импульсу записи на входе 44второго блока 12 памяти, при этомзначение метки изменения с выходасхемы 11 сравнения заносится во второй блок 12 памяти. Такая органиэацияконтроля границ уставок позволяет исключить выдачу устройством ложной информации, вызванной случайными возмущениями в системе, Информация на выходе 58 устройства считается вернойпри единичном значении сигнала на выходе 59 устройстна, т,е. при повтореметки отклонения какого-либо датчикав двух соседних циклах опроса.Контроль погрешности системы и еекомпенсацию осуществляют следующимобразом,К входу аналогового коммутатора 2подключены два образцовых эквивалентадатчиков 5 с выходными сигналами,равными ныходным сигналам датчиков принулевой температуре и при максимальной (Т ). Код, вырабатываемый навыходе аналого-цифрового преобразователя 4 при подключении к нему аналоговым коммутатором 2 образцового эквивалента датчика нулевой температуры(М), характеризует постоянное смещение кода (аддетивная составляющая погрешности), 1(од, получаемый на выходеанллого-цифрового преобразователя приподключении к нему аналоговым коммутатором 2 образцового эквивалента максимальной температуры (М), содержитпогрешности, характеризующиеся постоянным смещением и изменением коэффициентов преобразования аналоговыхэлементов системы (аддетивная и мультипликлтивная составляющие погрешности). При начальной установке устройства в блок 10 памяти по адресам,соответствующим номерам датчиков,вместо которых включены образцовыеэквиваленты датчиков 5 записаны вмес.о кодов уставок соответственно кодынулевой и максимальной температуры.При приеме информации от образцовогоэквивалента датчиков и при отсутствиипогрешности в системе на выходе первой схемы 11 сравнения отсутствуетметка изменения, При отличии принимаемого кода от кода, записанного в блоке 12 памяти, при приеме информацииот образцового эквивалента датчиков,на выходе первой схемы 11 сравненияпоявляется метка изменения, указыкающая на наличие погрешности в сстеме, 1515176При наличии метки изменения в следующем цикле опроса в процессе приема информации от этого же образцового эквивалента датчиков, на выходе вто 5 рой схемы 13 сравнения появляется сигнал, указывающий на систематический характер погрешности, При совпад(Ищи сигналов на входах 49 и 50 блока 14, поступающих с выходов первой 11 и второй 13 схем сравнения в процессе приема инАормаций от образцового эквивалента датчиков 5, осуществляется запуск блока 14, При этом блок 14 осуществляет эапомина ние кодов от образцовых эквивалентов датчиков 5 н вычисление новых значений уставок с учетом появившейся погрешности по Аормуле20М мисс - МоЪ + ЪЭСт ОмаксВычисленные значения уставок записываются в первый блок 10 памяти,По адресам, соответствующим номерам дат чиков, вместо которых включены образцовые эквиваленты датчиков, записываются принятые от этих эквивалентов коды, Таким образом, после осуществления коррекции уставок при приеме 30 информации от образцовых эквивалентов датчиков на выходе схемы 11 сравнения будет отсутствовать метка изменения до появления дополнительных погрешностей в устройстве, при этом, работа устройства в процессе компенсации погрешности аналогична описанной ранееФункциональная схема вычислительного блока 14 приведена на Аиг,7, Де шиАратор 78 осуществляет расшиАровку номера принимаемого датчика, Сигналы на выходах 1 и К соответствуют номерам образцовых эквивалентов датчиков 5 максимальной и нулевой температуры. Регистры 78 и 80 запоминают коды от образцовых эквивалентов датчиков 5 соответственно максимальной и нулевой температуры. Вычитатель делитель умножитель н суме У50 матор 81-84 осуществляют вычисление по формуле, узел 85 памяти хранит начальные коды уставок, а также коды, соответствующие образцовым эквивалентам датчиков 5 без учета погрешностей устройства. Счетчик 86 осуществ 55 ляет формирование последовательности адресов для узла 85 памяти, одновременно поступающих на выход 54 и использующихся при записи данных в первый блок 10 памяти, При начальной установке устройства на вход 52 блока 14 поступает импульс начальной установки, по которому взводится триггер 87 и устанавливается в нулевое состояние счетчик 86, Сигнал с выхода триггера 87 разрешает запись информации от образцовых эквивалентов датчиков в регистры 79 и 80 через элемент ИЛИ 88 и переключает мультиплексор 89 на передачу данных с выхода узла 85 памяти на выход 53 блока 14. По каждому импульсу записи, поступающему на вход 51, осуществляется переключение счетчика 86 и прохождение импульса на выход 55 через элемент 90 совпадения. По окончании начальной установки устройства, сигналом переполнения с выхода счетчика 86 сбрасывается триггер 87 и запрещается прохождение импульсов через элемент 90 совпадения, Снятие сигнала сг, выхода триггера 87 вызывает подключение мультиплексором 89 данных с выхода сумматора 84 на выход 53 блока 14. В процессе работы устройства при приеме информации от образцовых эквивалентов датчиков и при наличии сигналов на выходах первой 11 и второй 13 схем сравнения, поступающих на входы 49 и 50 блока 14, осуществляется запись инАормации в регистры 79 и 80, При записи информации в один из регистров 79 илн 80, через элемент ИЛИ 91 устанавливается в нулевое состояние счетчик 86, сжимая сигнал запрета с входа элемента 90 совпадения. По каждому импульсу записи на входе 51 осуществляется считывание кодов уставок из узла 85 памяти, коррекция этого значения с учетом погрешности умножителем 83 и сумматором 84 и передача данных через мультиплексор 89 на выход 53 блока 14. По окончании считывания всех уставок из узла 85 памяти, сигналом переполнения с выхода счетчика 86 запрещается прохождение импульсов через элемент 90 совпа-дения.Блок 14 может быть реализован на основе средств микропроцессорной техники с заданием алгоритма работы программным путем. При этом возможности устройства могут быть расширены. В частности возможна установка образцовых эквивалентов датчиков с выходными сигналами вблизи шиней н верхнейграниц диапазона, не соответствующихточно границам диапазона, но и с извес 1 тными с высокой точностью параметрами,Изобретение позволяет повысить5достоверность контроля температурыпутем введения цифровой компенсациитемпературного и временного дрейАапараметров аналоговых элементов устройств,Использование приемника и передатчика позволяет повысить достоверность передаваемой по линии связиинформации при удалении датчиков,Использование индюрмации о выходе 15значения температуры за установленные границы совпадающей в двух соседних циклах опроса позволяет повыситьустойчивость устройства к случайнымвозмущениям, 20Формула из обретения1, Устройство для контроля температуры, содержащее аналоговый коммута тор, первый блок синхронизации, аналого-циАровой преобразователь, первую схему сравнения, первый блок памяти и датчики объекта, выходами соединенные с соответствующими инАормацион ными входами аналогового коммутатора, выход которого соединен с входом аналого-циАрового преобразователя, а управляющий вход - с адресным выходом первого блока синхронизации, выход35 первого блока памяти соединен с первым инАормационньм входом первой схемы сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены блок управления и задания уставок, второй блок синхронизации, мультиплексор,второй блок памяти, вторая схема сравнения, образцовые эквиваленты датчиков, передатчик и приемник, выходы образцо 45 вых эквивалентов датчиков соединены с соответствующими инАормационными входами аналогового коммутатора, выход аналого-циАрового преобразователя соединен с инАормационным входом передатчика, адресный вход которого соеди нен с адресным выходом первого блока синхронизации, синхровыходом соединенного с синхровходом передатчика, вьжод которого соединен с входом приемника, синхровыход которого соединен с управляющим входом второго блока синхронизации, адресный выход приемника соединен с первым инФормационным входом мультиплексора, первым адресным входом второго блока памяти, первым входом блока управления и задания уставок и является первым выходом устройства, инАормационный выход приемника соединен с вторым входом первой схемы сравнения и вторым входом блока управления и задания уставок, первый выход которого соединен с инАормационным входом первого блока памяти, адресным входом соединенного с выходом мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с кодовым выходом второго блока синхронизации, вторым адресным входом второго блока памяти, управляющим входом первой схемы сравнения и является вторым выходом устройства, выход первой схемы сравнения соединен с первым входом второй схемы сравнения, третьим входом блока управления и задани, уставок, информационным входом второго блока памяти и является третьим выходом устройства, выход второго блока памяти соединен с вторым входом второй схемы сравнения, вьжод которой является четвертым выходом устройства и подключен к четвертому входу блока управления и задания уставок, второй выход которого соединен с третьим информационным гходом мультиплексора, управляющий вход которого соединен с выходом записи второго блока синхронизации, входом записи второго блока памяти и пятым входом блока управления и задания уставок, шестой вход которого является входом устройства, выход считывания второго блока синхронизации соединен с входами считывания первого и второго блоков памяти, третий выход блока управления и задания уставок соединен с входом записи первого блока памяти,2, Устройство по п,1, о т л и ч ающ е е с я тем, что блок управления и задания уставок содержит дешиАратор, первый и второй регистры, вычитатель, делитель, умножитель, суьалатор, узел памяти, счетчик, триггер, мультиплексор, элемент совпадения, первый и второй элементы ИЛИ, с первого по третий элементы И, входы дешифратора являются первым входом блока, входы данных первого и второго регистров являются вторым входом блока, воды третьего элемента И являются тр тьим и четвертым входами блока соответственно, первый вход эл.мента сов 11 15151 падения и вход управления узла памяти являются пятым входом блока, установочный вход триггера и первый вход сброса счетчика являются шестым5 входом блока, выходы деширатора соответственно соединеньг с первыми входами первого и второго элементов И, выход третьего элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, 1 р выходом подключенного к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен со стробирующим входом первого регистра и с .первым входом второго элемента И, вы ход второго элемента И соединен со стробирующим входом второго регистра и с вторым входом второго элемента И, выходом подключенного к второму входу сброса счетчика, выход триггера соединен с входом управления мультиплексо, ра и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход элемента совпадения соединен со счетным входом счетчика и является третьим выходом блока, выходы 2576 12 первого регистра подключены к входамуменьшаемого вычитателя, а выходы второго регистра - к входам вычитаемоговычитателя и входам первого слагаемого сумматора, входами второго слагаемого подключенного к выходам умножителя, а выходами в .к входам данныхпервой группы мультиплексора, входами данных второй группы подключенногок выходам узла памяти, которые соединены с входами первого сомножителя умножителя, выходы мультиплексора являются первым выходом блока, выходысчетчика соединены с адресными входами узла памяти и являются вторым выходом блока, выходы вычитателя подключены к входам делимого делителя, входы делителя которого подключены к шине уставки блока, а выходы делителясоединены с входами второго сомножителя умножителя, выход переполнениясчетчика подключен к входу сбросатриггера и второму входу элементасовпадения.1515176 рцгбДия 7Составитель И,Алексеев Редактор Н.Середа Техред Л.Олийнык Корректор А,Обручар Заказ 6278/47 Тираж 668 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101