Многоканальное устройство контроля температурных режимов инкубаторов

Многоканальное устройство контроля температурных режимов инкубаторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖШЮВ ИНКУБАТОРОВ, содержащее преобразователи температура-ток по числу каналов , источник опорного напряжения, первый и второй индикаторы и сумматор , причем преобразователь температура-ток выполнен в виде первого и второго инвертирующих усилителей, а также датчиков температуры по числу точек контроля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит переключатель режимов, соединенный первым информационным входом с выходом источника опорного напряжения, а выходом - с объединенными информационными входами преобразователей температура-ток, коммутатор тока, первый , второй и третий элементы И, компаратор тока, элемент ИЛИ, соединенные последовательно первый и второй двоичные сиетчики и первый и второй преобразователи код-ток соответственно , первый и второй двоично-десятичные счетчики, подключенные выходами к первому и второму индикаторам соответстяенно , а также блок опорных частот, первый выход которого связан с переключателем режимов, второй ин формационный вход которого заземлен, второй выход блока опорных частот связан с тактовыми входами преобразователей температура - ток, третий выход - с тактовым входом коммутатора тока, информационными входами связанного с выходами преобразователей температура - ток, четвертый выход блока опорных частот соединен с первым входом первого элемента И, вторым выходом связанного с выходом компаратора тока и первым входом второго элемента И, пятый выход блока опорных частот связан с перйЫм выходом третьего элемента И и с третьим выходом первого элемента И, шестой (Л выход блока опорных частот соединен с тактовыми входами первого и второго двоичных счетчиков, информационные входы которых связаны с выходами первого и третьего элементов И соответственно , седьмой выход блока опорных частот подключен к второму входу третьего элемента И и второму ел входу второго элемента И, выходом соединенного через элемент ИЛИ с ин формационным входом первого двоичноСП десятичного счетчика, восьмой выход го блока опорных частот связан с третьсх им входом второго элемента И, девятый выход - с вторым входом злемента ИЛИ, десятый выход - с тактовым входом первого двоично-десятичного счетчика, одиннадцатый выход -г с информационным , а двенадцатый выход с тактовым входом второго двоичнодесятичного счетчика, тринадцатый выход - с тактовыми входами первого и второго индикаторов, причем выход коммутатора тока соединен с первым

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСгlУБЛИН

1 А?? С 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3560324/24-24 (22) 28. 02. 83 (46) 23.05.85,Бюл. М 19 (72) В.В.Беляков и Н.Л,Москвитин (71) Рязанский радиотехнический институт (53) 621.555.6(088.8) (56) Славин P.È., Зайцев А.Т. ?1еханиэация и электрификация в птицеводстве. М., "Колос", 1971.

Авторское свидетельство СССР

Р 1014551, кл. А 01 К 41/02, 1981. (54)(57) 1. ИНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИ?1ОВ

ИНКУБАТОРОВ, содержащее преобразователи температура-ток по числу ка" налов, источник опорного напряжения, первый и второй индикаторы и сумматор, причем преобразователь температура-ток выполнен в виде первого и второго инвертирующих усилителей, а также датчиков температуры по числу точек контроля, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит переключатель режимов, соединенный первым информационным входом с выходом источника опорного напряжения, а выходом — с объединенными информационными входами преобразователей температура-ток, коммутатор тока, первый, второй и третий элементы И, компаратор тока, элемент ИЛИ, соединенные последовательно первый и второй двоичные счетчики и первый и второй преобразователи код-ток соответственно, первый и второй двоично"десятичные счетчики, подключенные выходами к первому и второму индикаторам соответственно, а также блок опорных частот, первый выход которого связан

„.ЕИ„„ 1157528 А с переключателем режимов, второй ин формационный вход которого эаземлен, второй выход блока опорных частот свя. зан с тактовыми входами преобразователей температура — ток, третий выход — с тактовым входом коммутатора тока, информационными входами связанного с выходами преобразователей температура — ток, четвертый выход блока опорных частот соединен с первым входом первого элемента И, вторым выходом связанного с выходом компаратора тока и первым входом второ" го элемента И, пятый выход блока опорных частот связан с первым выходом третьего элемента И и с третьим выходом первого элемента И, шестой выход блока опорных частот соединен с тактовыми входами первого и второго двоичных счетчиков, информационные входы которых связаны с выходами первого и третьего элементов И соответственно, седьмой выход блока опорных частот подключен к второму входу третьего элемента И и второму в входу второго элемента И, выходом (;Д соединенного через элемент ИЛИ с ин- а 1 формационным входом первого двоичнодесятичного счетчика, восьмой выход блока опорных частот связан с треть- О© им входом второго элемента И, девятый выход - с вторым входом элемента ИЛИ, десятый выход — с тактовым входом первого двоично-десятичного а счетчика, одиннадцатый выход -. с информационным, а двенадцатый выходс тактовым входом второго двоичнодесяти ного счетчика, тринадцатый выход - с тактовыми входами первого и второго индикаторов, причем выход коммутатора тока соединен с первым

ll входом сумматора, второй вход кото" рого подключен к выходу источника опорного напряжения и к опорным входам первого и второго преобразователей код - ток, третий и четвертый входы сумматора подключены к выходам первого н второго преобразователей код — ток соответственно, а выходк входу компаратара тока.

2. Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что преобразователи температура " ток содержат первый и второй коммутаторы сигналов и две группы переменных резисторов, первые из которых подключены последовательно с датчиками температуры„ вторыми выходами соединенными

57528 с выходом первого инвертирующего ус»" лителя, к входам первого коммутатор выходом связанного с вторым входом первого инвертирующего усилителя, переменные резисторы второй группы подключены между выходом второго инвертирующего усилителя и входами второго коммутатора, выходом связанного с вторым входом второго инвертирующего усилителя, причем первый вход первого и третий вход второго инвертирующих усилителей являются информационными входами, счетные входы первого и второго коммутаторов сигналов являются тактовыми входами, а выходы вторых инвертирующих усилителей — выходами преобразователей температура " ток.

Изобретение относится к сельско" хозяйственным машинам, а конкретно к .устройствам регулирования и конт" роля температуры в инкубаторах для использования в крупных птицеводческих хозяйствах, Целью изобретения является увеличение точности измерения температуры.

Г На фиг. 1 представлена схема многоканального устройства контроля тем 10 .пературных режимов инкубаторов; на фиг. 2 - схема блока опорных частот; на фиг. 3 - схема преобразователей код - ток; на фиг. 4 — 6 — диаграммы, поясняющие работу устройства; на 15 фиг. 7 — график зависимости S „ при:. различных значениях К ; на фиг.8схема масштабного усилителя; на фиг, 9 — схема коммутаторов, Устройство содержит источник 1 yg опорного напряжения, коммутатор 2 тока, первый 3, второй 4 и третий

5 элементы И, первый 6 и второй 7 двоичные счетчики, первый 8 и второй 9 преобразователи код — ток, 25 сумматор на трех резисторах 10:-1? тока, компаратор 13 тока, элемент

ИЛИ 14, первый 15 и второй 16 двоична-десятичные счетчики, первый 17 и второй 18 индикаторы, переключа- З0 тель 19 режимов, блок 20 опорных частот БОЧ), преобразователи 21 температура " ток по числу каналов, каждый из которых включает и термосопротивлений"датчиков 22 температуры, первый инвертирующий усилитель 23 с сопротивлением 24 обратной связи, второй инвертирующий усилитель 25, первую группу 26 переменных резисторов по числу термасопротивлений— датчиков, вторую группу 27 переменных резисторов па числу термосопротивлений-датчиков, первый 28 и второй 29 коммутаторы сигналов и четыре резистора 30-33, причем первый выход БОЧ 20 соединен с входами управления индикатора 17 и.18. Входы второго индикатора 18 соединены соответственно с одноименными разрядными выходами второго двоична-деся" тичного счетчика 16, вход установки нуля которого соединен с десятым выходом БОЧ 20. Двенадцатый выход БОЧ

20 соединен со счетным входом вто" рого двоична-десятичного счетчика

16. Разрядные входы первого индикатора 17 соединены соответственно с одноименными разрядными выходами перного двоична-десятичного счетчика 15, вход установки нуля которого соеди-. нен с девятым выходом БОЧ 20, а счетный вход первого двоична"десятичного счетчика 15 соединен с выходом элемента,14, первый вход которого соединен с пятым выходом БОЧ 20, а второй вход элемента 14 соединен с

157528 з 1 выходом элемента 4, первый вход которого соединен с выходом компаратора 13 тока и первым входом элемента 3. Второй вход элемента 4 соединен с восьмым выходом БОЧ 20, а третий вход элемента 4 соединен с седьмым выходом БОЧ 20 и первым входом элемента 5, второй вход которого соединен с вторым входом элемента 3 и пятым выходом БОЧ 20, Выход элемента 5 соединен со счетным входом двоичного счетчика 7, вход установки ну" ля которого соединен с входом установки нуля двоичного счетчика 6 и шестым выходом БОЧ 20, Разрядные выходы двоичного счетчика 7 соответ« ственно соединены с одноименнь|ми разрядными входами второго преобразователя код — ток 9, опорный вход которого соединен с опорным входом первого преобразователя код — ток 8 и выходом источника опорного напряжения, а выход второго преобразователя код — ток 9 соединен с первым выво" дом резистора 11 второй вывод которого соединен с первым выводом резистора 10, а второй вывод резистора 10 соединен с выходом первого преобразователя код — ток 8, тактовые разрядные входы которого соответственно соединены с тактовыми разрядными выходами двоичного счетчика Ь, а счетныи вход двоичного счетчика 6 соединен с выходом элемента 3, тре" тий вход которого соединен с четвертым выходом БОЧ 20. Третий выход БОЧ 20 — кодовая шина управления, разряды которой соединены соответственно тактовыми разрядными входами управления коммутацией коммутатора

2 тока, выход которого соединен с входом компаратора 13 тока, вторым выводом резистора 10 и первым выводом резистора 12, второй вывод которого соединен с источником 1 опорного напряжения и первым коммутируемым входом переключателя 19, второй коммутируемый вход которого соединен с нулевой общей точкой устройства.

Вход управления коммутацией переключателя 19 соединен с первым выходом

БОЧ 20, разрядные выводы шины третьего выхода которого соединены соответственно с одноименными управляю" щими тактовыми входами преобразова-. телей температура - ток 21. Остальные коммутируемые входы коммутатора2 тока соединены соответственно с выходами остальных преобразователей 5

55 температура — ток, в каждом иэ которых выход второго инвертирующего усилителя 25 соединен первым выводом резистора 33 и движками переменных резисторов 27, вторые выводы которых соответственно соединены с коммутируемыми входами второго коммутатора

29, выход которого соединен с вторым входом второго инвертирующего усилителя 25 и первыми выводами второго и третьего резисторов 31 и 32, а второй вывод второго резистора 31 соединен с выходом инвертирующего усилителя 23, вторым выводом резистора

24 обратной связи и первыми выводами термосопротивлений-датчиков .22 температуры, вторые выводы которых соединены соответственно с движками переменных резисторов 26, вторые выводы переменных резисторов 26 соедииены соответственно с коммутируемыми входами первого коммутатора 28, выход которого соединен с входом инвер" тирующего усилителя 23, первым выводом резистора образиной связи 24 и первым выводом резистора 30, второй вывод которого соединен .с вторым выводом резистора 32 и, являясь опорным входом преобразователя температура— ток 21, соединен с опорным входом остальных преобразователей температура — ток 21 и выходом переключате.ля 19, а одноименные счегные входы коммутации коммутаторов 28 и 29 перного преобразователя температураток 21 соединены соответственно одноименными счетными выводами между собой и, образуя тактовый вход управления преобразователя температура— ток 21 соединены соответственно с одноименными разрядами тактовых входов управления остальных преобразователей температура — ток 21 и с одноименными разрядами кодовой шины второго выхода БОЧ 20. БОЧ 20 может быть построен по любой схеме,циклограммы его работы представлены на фиг, 5.

БОЧ (фиг.21 содержит генератор 34 частоты, три делителя 35-37 частоты, четь1ре триггера 38-41, двухвхоpîBûå элементы И 42-46, два трех" входовых элемента И 47 и 48, выделитель 49 фронта,два счетчика 50 и 51, дешифраторы 52 и 53, ключи 54 кодоного управления и двоичный умножитель 55. Причем вывод генератора 34 частоты соединен с частотным входом двоичного умножителя 55 и с входом

11575 первого делителя 35 частоты, выход

Ф которого соединен с входом второго делителя 36 частоты и является пятым выходом БОЧ 20. Выход второго делителя 36 частоты, являясь восьмым выходом БОЧ 20, соединен с входом третьего делителя 37 частоты, выход которого соединен со счетным входом первого триггера 38, выход которого соединен с первыми входами трехвходо- 10 вых элементов И 47,и 48 и счетным входом второго триггера 39, нулевой выход которого соединен с вторым входом второго трехвходового элемента И 49, а единичный выход — с вто- 15 рым входом первого трехвходового элемента И 47 и счетным входом третьего триггера 40, нулевой выход которого саединен с первыми входами первого и четвертого двухвходовых элементов щ

И 42 и 45, а единичный выход третьего триггера 40 соединен с первыми входами второго и третьего двухвходовых элементов И 43 и 44 и счетным входом четвертого триггера 41, нулевой выход которого, являясь одиннадцатым выходом БОЧ 20, соединен с вто" рыми входами второго и четвертого двухвходовых элементов И 43 и 54, а единичный выход четвертого триггера

41, являясь пятым выходом БОЧ 20, соединен с вторыми входами первого и третьего двухвходовых элементов

И 42 и 44, и счетным входом первого счетчика 50, разрядные выходы которого соответственно соединены с одноименными входами первого дешифра" тора 52, выходы которого с первого по и-й образуют рasрядные выводы второго выхода БОЧ 20, а последний (n+1)"й выход дешифратора 52 соеди40 нен с входом установки нуля первого счетчика 51, выходы которого соединены соответственно с одноименными разрядными входами второго дешифратора

53, выходы которого с первого по

m-й образуют разрядные выводы третьего выхода БОЧ 20, (ш+1)-й выход, являясь двенадцатым выходом БОЧ 20, соединен с входом установки нуля второго счетчика 51, причем выход четSO вертого двухвходового элемента И 45 соединен с первыми выводами трехвходовых элементов И 47 и 48, выход первого иэ этих элементов И 47 является десятым выходом БОЧ 20; а выход второго трехвходового элемента И 48 является тринадцатым выходом БОЧ 20, Выходы второго и третьего двухвходо28 вых элементов 43 и 44 образуют соответственно четвертый и седьмой выходы БОЧ 20, а выход первого двухвходового элемента И 42 соединен с первым входом пятого двухвходового элеI мента И 46, выход которого является девятым выходом БОЧ 20, а первый вход пятого двухвходового элемента

И 46 соединен с выходом двоичного умножителя 55, кодовые входы которого через разрядные ключи 54 соединены соответственно с шинами логического нуля или логической единицы.

Двоичный умножитель является стандартным блоком и состоит (фиг.21 иэ делителя 56 частоты, выполненного на триггерах 57, разрядных выделителей 58 фронта, разрядных двухвходовых элементов И 59 и элемента

ИЛИ 60, Работа двоичного умножителя поясняется временными диаграммами на фиг.б. Разрядные выделители 58 фронта вырабатывают несовпадающие во времени частотные импульсные последовательности, которые клапанируются разрядными элементами И в зависимости от поданного на них от ключей двоичного кода 11 и затем суммируются выходным элементом 60, Временные диаграммы фиг.5 поясняют работу четырехразрядного двоичного умножителя для кода управления ключей

Б(1!! 01 . Среднее значение выходной частоты двоичного умножителя равно

Р„„ — Р, (1) где Р— входная частота двоичного умножителя;

1! - код управления;

n - число разрядов делителя частоты двоичного умножителя.

Работа БОЧ 20 поясняется времен" ными диаграммами на фиг.б и.состоит в следующем. Генератор 34 частоты (фиг.2) вырабатывает опорную частоту работы устройства, из которой делителями 35 и 36 частоты вырабатываются опорные части х и у (фиг.б), необходимые для работы преобразователей ток - временной интервал и временной интервал " цифра устройства.

Счетчик на счетных триггерах 38-4! (фиг.2) с элементами И 42-45 образует распределитель импульсов, которые вырабатывают последовательности

t, 3, z (фиг,á), первая из которых элементами И 47 и 48 с использованием импульсных последовательностей и 6 преобразуется в импульс1157528 ные последовательности S u r . Импуль сные последовательности 3 разрешают прохождение через элемент И 46 импульсной последовательности 3 с выхода двоичного умножителя. При этом число импульсов, проходящих на десятый выход блока 20 (сигнал V) во время сигнала 3 с учетом выражения (1), равно

Р=, г

N (2)

10 при где t " длительность импульса последовательности 3 .

Выделитель 49 фронта вырабатывает 1э единичные импульсы по перепадам "1-Он частотной последовательности "0 получаемой с единичного выхода четвертого счетного триггера 41, Счетчики 50 и 51 с дешифраторами 52 и 53 щ на (и+1)-й и (ш+1)-й выходы соответственно образуют пересчетные схемы распределители импульсов на и и m управляющих . сигналов для коммутации и каналов в преобразователях тем-,у пература — ток (сигнал с на фиг,6)н последовательного подключения m таких преобразователей через коммутатор тока устройства. Сигнал начальной установки счетчиков номера каналов вырабатывается пересчетной схемой на счетчике 51 и дешифраторе

53. Преобразователи код-ток 8 и 9 (фиг.!), схема которых представлена на фиг.3 являются стандартными блоками и состоят из набора резисторов

61 R-2К, выходного усилителя 62 с сопротивлением 63 обратной связи и разрядных ключей 64 и 65 K", и К,-, которые управляются соответствующими разрядами счетчиков, в данном ао случае счетчиков 6 и 7, причем ключ

64 (K .)замыкается при появлении "!" .1 в i-м разряде счетчика и подключает к входу выходного усилителя (,с коэффициентом передачи, равным единице

4S соответствующий резистор 61. Ключ

65 (K,)çàìûêàåòñë при появлении "0" в i-м разряде счетчика и замыкает при этом выход соответствуюшего разрядного резистора 61 на корпус. ТаФ ким образом, если код в счетчике представлен в двоичном коде выражением -1 о- 2

0 при 0 в i-м разряде счет- чика где d; = l прн 1 н -м разряде счетчика, то значение тока на выходе преобразователя определяется выражением вида

1 х х

2п (3) где Е - напряжение на входе опорного напряжения преобразователя код — ток.

Коммутаторы 2, 28 и 29 являются стандартными блоками, схема которых представлена на фиг.9. Каждый из ключей коммутатора при последовательном поступлении импульсов управления на и входов управления коммутацией с первого по и"й последовательно по одному подключает с первого по и-й коммутируемьш вход коммутатора к его выходу ° Причем ключи коммутаторов, выполненные в реапьной элементной базе по интегральной моп-технологии имеют конечные сопротивления в открытом состоянии до

100 Ом и в закрытом — до 10 мОм.

Компаратор 13 тока (фиг.l) может быть построен по схеме масштабного усилителя 66 (фиг.8), выход которо" го соединен с базой транзистора 67, используемого для согласования двухполярного сигнала усилителя с уров" нями логических сигналов микросхем.

Вход компаратора защищен от действия больших парафазных сигналов диодным ограничителем 68 и 69.

В качестве датчиков температуры устройства контроля температурных режимов m п инкубаторов используются дешевые высокоомные, имеющие большой Т.КС, полупроводниковые термосопротивления 22 (фиг.l), Это позволяет использовать высоконадежные бесконтактные коммутаторы, изменением остаточных сопротивлений открытых ключей которых можно пренебречь, не учитывать сопротивления пинии связи датчика с устройством, длина которой может быть весьма значительной, позволяющей выносить устройство контроля за пределы цеха инкубации, а также снизить требования к крутиз- не характеристики преобразования температура — код устройства, которая должна быть достаточно высокой, поскольку мал рабочий диапазон контролируемых температур, определяемых эоотребованиями (34-42 С). При выходе температуры в инкубаторах за пре целы этого диапазона задача контроля с точностью 0,1 С теряет смысл, о

1157528

Из-эа конечности значений сопро"

Ф тивления закрытых ключей коммутатора, оказывающих шунтирующее действие на термосопротивления " датчики, число датчиков, подключаемых к первичному 5 преобразователю температура " ток 21 (фиг.1) ограничено значением и. Количество датчиков, подключаемых к устройству, можно увеличить за счет подключения первичных преобраэовате- 10 лей температура — ток 21 через коммутатор 2. В зависимости от выбран" ной схемы первичный преобразователь температура - ток может иметь линейную или нелинейную характеристику 1з преобразования. В первом случае в измерителе можно использовать линейный вторичный преобразователь ток — код, во втором — этот преобразователь должен иметь нелинейную характеристику g© преобразования, причем характеристика должна изменяться при переходе с одного канала на другой. В устройстве использован линейный преобразователь температура - ток, сохраняющий 3$ свою линейность при подключении любого датчика-териосопротивления. Такой преобразователь работает следующим образом.

Основным элементом преобразова- ® теля 21 {фиг.1) является инвертиру" ющий (иасштабный) усилитель 23, в цепь обратной передачи которого через коммутатор 28 поочередно подключаются датчики - териосопротивления 22. Переменные резисторы 26

3$ служат для установки нулевого выхода преобразователя (I 0) на каждом канале измерения при температуре где tq — нижняя граница темн пературного диапазона измерения. Ин" вертирующий усилитель 23 преобразователя температура - ток 2! " сумматор. Он предназначен для регулирования иасштаба преобразования по каждому каналу измерения. Регулирование осуществляется переменными сопротивлениями 27. Коммутатор 29 аналогичен коммутатору 28,и работает синхроннос ним.

Пользуясь известныии соотношениями масштабного усилителя для выходного сигнала (тока ?е) в точке е преобразователя температура " ток 21, работающим с одним из каналов изме« рения температуры t С в случае подо И ключения к входу опорного напряже" ния преобразователя источника опор" ного напряжения Е, можно получить

R2> E К()гг +Кгпв Кгг (4) е

Эг 33 Эз где R гь R г т э на" е" H" conpoTHa лений резистора

26н27;

Rç î Rз,,Кзг R3> значения сопротивлений 30, 31, 32 и 33;

К(й) 2 — значение сопротив- . .ления датчика-термосопротивления 22 при температ ре

t0C, ПРи Кз„Rç2èý (4) имеем (1 R(t)7g +К26 ) R27 (5)

RR31 зо зз

Пооле установки нулевого выхода преобразователя I =0 при температуре t-t„ и соответствующем ей значении сопротивления датчика К(с)

R(t„) иэ (5 )получаем значение R г на нижней границе диапазона измерения гз Кзо (н)22 (6)

Подставляя (6) в (5) имеем (R(t н)гг R(t)nj Rz (- ) е К Кзо R33

rpe К(г-) гг A е) р (В/Т);

А, — параметры характеристики термосопротивления;

Т t С + 273,18 - температура,К.

Линеаризация характеристики преобразователя температура - ток достигается простым включением сопротивления 24 обратной связи параллельно датчикам. Тогда общее сопротивление датчика на краях диапазона соответственно составляет

R(t н) гг Кго, К("н7 э

R(t ) — — )—

R(t ») гг R го

R(t „) гг+ R

Погрешность иэ-эа нелинейности суммарных характеристик датчика составляет

К(йн) — R(t) " сн (8)

%7Гд -%ВАТТ

График зависимости Яне„ **И(t C) при различных значениях R показан на фиг.7. Погрешность будет минимапьна в заданном диапазоне температур к 1», если К .1, выбирать так чтобы S„ „ 0, при t t (t„+t„)/г

Подставляя в (8) t t и приравну нел дпя расчета величины сопротивления линеаризации

I1 11575?8

R(tc)z iR(t н)22 +R(t к)223 2R(t4()z х

R(t„)» R(t„)» 2R(t, „

12 х К(Ск)zz

4 (9) I0 считая, что суммарная характеристика датчика с точностью до Sн „линейна в диапазоне t„ t„, т ° е. получаем ., что выходной ток преобразователя 21 равен и 1.к(сн) R(t R)3 < н (191 м зз зо и прямопропорционален измеряемой температуре.

Выражение (10) не учитывает сопро15 тивления открытых и закрытых ключей коммутаторов 28 и 29, так как их величины компенсируются в преобразователе температура — ток с помощью подстройки резисторами 26 и 27 на этапе тарировки по краям диапазона измерения.

Вторым элементом устройства, определяющим его основные метрологические характеристики, является преобра«25 зователь тока во временной интервал, который является линейным преобразо-. вателем развертывающего типа. В качестве генератора развертки. в нем используется двоичный счетчик 7, объе- З0 диненный с преобразователем код - ток

9 с выходным сопротивлением К, Начало формируемого интервала с (сигнал фиг,4 j соответствует началу поступления на счетный вход счетчика 7 так-З5 товой частоты х с выхода элемента

И 5 во время разрешающего сигнала z.

Конец интервала формирует компаратор 13 тока, в момент равенства выходного тока I преобразователя. тем- 40 пература — ток, подключаемого через коммутатор 2 тока, линейно нарастающему току развертки I определяемому соотношением (3). В результате для кода в счетчике 7 в момент равенства 1„„ = Ie имеем

2 еR (11) или, подставляя вместо Те его значение из (101, получаем

41 R Rz> R(t ) R(tк) 50

4I Х х

З1 З (12) К н

При тарировке устройства резистор

Rz подбирают таким, чтобы

R RtR R(t ) — R(t ) 11 R тогда из (12) И „2" „(13) . к н или Г t N — .—,()41

Г е-с где F„- тактовая частота Х (фиг.51.

Таким образом, вырабатываемый временно интервал прямо пропорционален измеряемой температуре. t

Соотношение (14)справедливо только в слу чае полного отсутствия дрейфовых составляющих тока преобразователя температура — ток, определяемых температурным и временным дрейфом нуля его операционных усилителей, а также в случае идеальности компаратора тока, который в реальных условиях имеет ток срабатывания, от" личный от нуля и равный единице.

Для устранения влияния отмеченных факторов ча. точность устройства в его состав включен блок коррекции нуля, который состоит (фиг.11 иэ счетчика 6, преобразователя код-ток 8 с резистором 10 тока, компаратора 13 тока смещения 7 и переключателя

19. Последний после подключения очередного канала измерения под дейст" вием сигнала с (фиг.4 осуществляет подачу на вход опорного напряжения преобразователя температура — ток 21 напряжения E=O в режиме коррекции— низкий уровень сигнала (., и напряжение Е в режиме измерения — высокий уровень сигнала е(. При подаче на вход преобразователя температура— ток сигнала E=0 на его выходе имеет место ток дрейфа Л I, обусловленный дрейфом усилителей 23 и 25. В результате ток Iy в точке на входе компаратора 13 тока действующий на первом этапе коррекции, равен

= Те + Тл+

Величина I> выбирается таким образом, чтобы

/ Те + > / !Ip/=I

Это позволяет испольэовать в блоке коррекции однополярный.преобразователь код — ток 8 E. На втором этапе коррекции по сигналу с (фиг.4), клапайирующему прохождение частоты X через элемент И 3, счетчик 6 начинает счет импульсов частоты х (сигнал (о на фиг.uw, в результате этого начинает нарастать ток коррекции I (фиг.4), который осуществляет компенсацию тока дрейфа аIе, тока смещения I и начального тока I компаратора тока. В момент равенства

115?528

Х срабатывает компаратор 13 тока, запрещая прохождение. счетных импульсов частоты х через элемент И 3 на счетный вход счетчика б. Код коррек-, 1 ции, записанный в счетчике 6 к моменту срабатывания компаратора тока, сохраняется до конца интервала измерения и сбрасывается сигналом (фиг.4 ). Ha первом этапе интервала измерения по высокому уровню сигнала d переключателем 19 на вход опорного напряжения преобразователя температура — ток подается опорное напряжение Е, а на его выходе форми-! руется ток Е = Е + Г Е . Суммарный ток на входе компаратора 13 тока составляет

Ее + Ед + Е Еа ( или

Еh+ Е "Ее ЕХ Ее 2О

Таким образом, временной интервал, сформированный на элементе

И 4, заполненный частотой регистра" ции У, не зависит от дрейфов нуля усилителей и начального тока компаратора 13. Это позволяет использовать в устройстве простейший компаратор тока и операционные усилители беэ схем коррекции и балансировки нуля. Измерение температуры по каждому подключаемому каналу осуществляется

30 в интервал времени действия сигнала

Е, который одновременно формирует через элемент И 5 пачку импульсов счета счетчика 7 и через элемент И 4 пач ку импульсов заполнения временного интервала, полученного в результате измерения температуры. На основании выражения (14 ) код., накопленный в двоично-десятичном счетчике 15 соответствующий значению температуры,"О эа время составляет х "к н

Дпя удобства считывания значений измеренной температурыоператором код температуры должен быть представлен в десятичной форме, что достигается выбором частоты заполнения F по выY ражению (16 )

1 50 (с к н 10 2 1 (16) . где i - вес десятичного дробного разряда представления дискреты результата измерения; и — число разрядов БОЧ 20 изме- рения значений температуры;

Р— тактовая частота генератора х развертки.

Значение кода И „нижней границы диапазона измерения температуры формируется во время первого этапа режима измерения каждого канала с помощью последовательности импульсов

V (фиг.4.), вырабатываемой БОЧ 20, число импульсов в которой Nt =- ts 10, н

В конкретном примере выполнения БОЧ (фиг. 2) последовательность V форми" руется умножителем 55 по выражению (1 ) с последующим стробированием на элемент И 46 сигналом 3 (фиг.б}, Результирующее число импульсов в пос" ледовательности по соотношению(2)

N равно 1 )т = Г ! тн где tz — длительность импульса 3

Таким образом, к концу периода измерения число импульсов f записанное в двоично-десятичном счетчике 15 через элемент ИЛИ 14, составляет код полной температуры в градусах Цельсия. Полученный код переписывается в индикатор 17 по сигналу r из БОЧ 20, а обнуление счетчика 15 осуществляется сигналом S> сдвинутым во времени относительно сигнала r (фиг,4).

Переключение каналов осуществляется управляющими сигналами ходовых шин второго и третьего выходов БОЧ

20. Причем и управляющих сигналов кодовой шины третьего выхода устройства управления параллельно переключают через коммутаторы 28 и 29, датчики и преобразователи температура - ток

2l, а последовательное подключение каждого иэ m преобразователей температура — ток осуществляется через коммутатор 2 тока сигналами кодового управления шины третьего выхода

БОЧ 20. В примере выполнения БОЧ 20 (фиг.2 ) кодовые шины управления переключателем каналов образованы выводами пересчетных схем распределителей импульсов (соответственна п выводы схемы на счетчике 50 и дешифраторе 52 для переключения каналов в преобразователе температура — ток и вывод схемы на счетчике 51 и дешифраторе 53 для последовательного подключения m преобразователей температура -- ток), Тактовая частота перек" лючения каналов одновременно подается обратной фазой (сигнал о на фиг.4)для формирования кода номера канала в десятичной форме на счетный вход двоично-десятичного счетчика 16, установка начального еди15 1157528 16 яичного. состояния которого проиэво- ично-десятичного счетчика 16 в индится сигналом g (фиг.4) по входу цикатор 18 сигналом r (фиг.4) переустановки нуля перец подключением писи значений температуры. первого канала измерения. Дпя синхронизации времени индикации значений > Эффект от использования иэобреизмеренной температуры и номеров ка- тения обеспечивается за счет улучналов измерения перепись значений шения качества поддержания темпераномеров каналов производится из дво- турного режима инкубации.

1152528 .

Cia Г

I)57528

Фиг.5!!57528

1 иана

Ф ф

Z

2

1157528

I)57528

О, Фиг.7

0::, о

К и длодоо

Составитель А.Зарубин

Редактор Н,Лазаренко Техред Л.Коцюбняк Корректор О.Луговая .Заказ 3371/47 Тираж 8б3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.а4/5 е» М

Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4