CS269378B1 - Zapojeni vstupni jednotky pro mikropočítačově měřeni teploty bezkontaktně - Google Patents

Abstract

Účelem řečeni je zjednodušit známé zapojeni. Zjednodušeni je dosaženo timz že místo dvou vzorkovacích zesilovačů je pou­ žit pouze jeden, pracující s dvojnásobnou frekvenci. Za tím účelem je synchronizační závěra napojena přes zesilovač na vstup zdvojovače frekvence, jehož výstup je zapojen na ovládací vstup vzorkového zesilovače.

Description

Zapojení patří do oberu měření teplot a vztahuje ae na zapojení vetupni jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, obsahující pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, impedanční převodník, vzorkovací zesilovač, synchronizační závoru a referenční snímač teploty okolí clony. Vynález řeěí problém zapojení vhodného pro měření teploty souběžně na několika místech, případně i ve vztahu k souběžnému měření jiných veličin, přičemž soubor měřených hodnot vyhodnocuje mikropočítač, výhodně v reálném času.

Použití pyrodetektorů k bezdotykovému měření teploty je známo. Na pyrodetektor je napojeno vyhodnocovací zapojení, jež transformuje údaje o intenzitě či napětí pyrodetektoru na údaje o teplotě.

Pro zajištění pracovních požadavků a přesnosti měření se pyrodetektor střídavě zaměřuje na měřený předmět či prostředí a předmět se známou referenční teplotou. To se uskutečňuje obvykle pomocí závěrky, nejlépe rotující nebo kmitající clony, takže pyrodetektor snímá střídavě teplotu měřeného předmětu a teplotu povrchu clony, čímž vzniká pulsující proud či napětí.

Z popisu k československému autorskému osvědčení č. 257 614 je známo zařízení k spektrálnímu měření teploty, jež je opatřeno dvěma vzorkovacími zesilovací, z nichž jeden uchovává údaje odpovídající teplotě měřeného předmětu či prostředí a druhý údaje odpovídající teplotě clony. Zároveň ee snímá teplota okolí clony a zařízení je opatřeno zapojením pro posunutí absolutní nuly. Dále jsou v zařízení uspořádány Sieny pro linearized teplotní závislosti, digitalizaci analogových údajů a podobně.

Zařízení je velmi výhodné, pokud ee měří a vyhodnocuje teplota jen na jednom nebo několika málo místech. V praxi se někdy vyskytuje potřeba měřit teplotu na rozměrných zařízeních na větěím počtu míst. Bovněž vzniká někdy potřeba souběžně měřit i jiné veli• činy, tlak, rychlost, vodivost apod., a vyhodnocovat jejich vzájemné vztahy podle zadaného programu, a to mnohdy i v reálném čase. Tyto požadavky může splnit pouze přímé napojení měřicích aparatur na počítač. V tom případě věak může počítač převzít i řadu funkcí, pro jejichž plnění jsou pro zapojení podle zmíněného čel. autorského osvědčení

257 614 vytvořeny speciální členy, a tím celé zapojení významně zjednoduěit.

Z popisu k autorskému osvědčení č. 259 930 je známo zapojení takové vstupní jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, založené na použití dvou vzorkovacích zesilovačů a invertoru.

Úkolem vynálezu je zapojení dále zjednodušit, a tím zvýěit i jeho spolehlivost.

Úloha je řeěena vytvořením zapojení vstupní jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, obsahujícího pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, impedanční převodník, vzorkovací zesilovač, synchronizační závořu, referenční snímač teploty okolí clony, jehož podstata spočívá v tom, že synchronizační závora je přes zesilovač napojena na vstup zdvojovače frekvence, který je svým výstupem napojen na ovládací vstup vzorkovacího zesilovače, jehož výstup je napojen na první datový vstupní kanál počítače.

Pro zvýěení kvality měření je mezi výstup zdvojovače frekvence a ovládací vstup vzorkovacího zesilovače vřazen zpožďovací člen.

Výhoda zapojení podle vynálezu je v jeho zjednodužení, a tím i ve zvýěení jeho spolehlivosti .

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn na výkresech, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno zapojení a na obr. 2 průběh řídicích signálů v průběhu měření teplot.

Na měřený předmět P je zaměřen optický člen 1, který soustředuje tepelné paprsky na pyrodetektor 4. Mezi optickým členem 1 a pyrodetektorem 4 je umístěna clona 2, poháněná krokovým motorem 3 nebo podobným ústrojím. Pyrodetektor 4 snímá tak střídavě teplotu předmětu P a teplotu povrchu cleny 2. Ve znázorněném příkladném provedení je clona 2 rotační, mechanická modulace má frekvenci cca 10 Hz. Výštup pyrodetektoru 4 jo přes impedanční převodník 2» zesilovač £ a pásmovou propust 7 napojen na datový vstup vzorko2

CS 269 378 Bl vacího zesilovače 8, jehož výstup je dále napojen na první datový vstupní kanál a^ počítače 17.

Pro synchronizaci činnosti clony 2 se vzorkovacím zesilovačem 8 slouží synchronizační závěr* 9, jež snímá průchod obou hran clony 2. Výstup synchronizační závoíy £ je přes zesilovač 10 a zdvojovač frekvence 11 napojen na ovládací vstup vzorkovacího zesilovače 8, Mezi výstup zdvojovače frekvence 11 a ovládací vstup vzorkovacího zesilovače 8 je vřazen zpoždovací člen 12..Výstup zdvojovače frekvence 11, respektive zpožďovacího členu 12, může být též připojen na druhý datový vstupní kanál a₂ počítače 17.

V tělese, v němž je uložena clena 2, je uspořádán referenční snímač 13 teploty okolí clony 2, jehož výstup je přes předzesilovač 14, zesilovač 15 a dolní propust 17 napojen na třetí datový vstupní kanál a^ počítače 17. '

Zapojení vstupní jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, vytvořené podle vynálezu, pracuje takto!

Optický člen 1 soustřeďuje tepelné paprsky z předměru P a promítá je na aktivní plochu pyrodetektoru 4. Clona 2, opatřená výřezy rotuje, poháněna krokovým motorem 3. Clona 2 přerušuje rytmicky proud tepelných paprsků vysílaných předmětem P s modulaci cca 10 Hz. Pyrodetektor £ tak vysílá nepřetržitě pulsující signál o dvou napětových úrovních, z nichž jedna je odvozena od teploty předmětu P a druhá od teploty povrchu clony 2. Synchronizační závořa 2 řídí činnost vzorkovacího zesilovače 8.

Způsob, jak synchronizační závora 9 řídí činnost zapojení, je znázorněn na obr. 2. Herní část obr. 2 znázorňuje průběh výstupního signálu ze synchronizační závory 9. Jakmile clona 2 svou hranou uvede v činnost synchronizační závoru 9, vysílaný signál se změní skokem, což se projeví jako vzestupná hrana v signálu. V té době pyrodetektor £ snímá jednu z měřených teplot, například teplotu clony 2. Když clona 2 přestane působit na synchronizační závoru 9, výstupní signál ze synchronizační závory 2 skokem poklesne a projeví se sestupná strana s signálu. Od té chvíle pyrodetektor £ snímá druhou teplotu, v daném případě teplotu tělesa P.

Zdvojovač frekvence 11 reaguje jak na vzestupnou hranu y, tak i na sestupnou hranu s, vysláním impulsu na ovládací vstup vzorkovacího zesilovače 8, čímž vymaže údaj, zachovávaný ve vzorkovacím zesilovači 8 z předchozího měření a připraví jej na přijetí a uchování nové hodnoty, vyslané pyrodetektorem £.

Protože při odkrytí a zakrytí pyrodetektoru £ clenou 2 vysílá pyrodetektor £ vlivem setrvačnosti signál, odpovídající přechodovým stavům, zdrží zpoždovací Člen 12 otevření vzorkovacího zesilovače 8 o dobu vyznačenou na ebr. 2 jako úsečka x, takže do vzorkovacího zesilovače 8 se zapíše až ustálený stav signálu, vysílaného pyrodetektorem £. Us- . pořádání způsobuje, že pro časový úsek m označený na obr. 2, se ve vzorkovacím zesilovači 8 uchovává jedna hodnota signálu, ve znázorněném příkladu odpovídající teplotě clony 2, a po iásový úsek se v témže vzorkevacím zesilovači 8 uchovává hodnota, signálu odpovídající teplotě předmětu P. Proto zapojení podle vynálezu vystačí pouze s jedním vzorkovacím zesilovačem 8.

Signály-^· vstupující do počítače 17 ae digitalizují, aby je mohl počítač 17 zpracovávat. Počítač 17 zpracovává datové signály tak, že llnearizuje bikvadratlckou závislost intenzity záření na absolutní teplotě, respektuje emisivitu předmětu P a clony 2, provádí posuv absolutní nuly v závislosti na teplotě zjištěné referenčním snímačem 13 teploty okolí clony 2^. Zpracování datových eignálů provádí počítač 17 na základě programu, který je do něj vložen. ’

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zapojení vstupní jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, obsahující pyrodetektor, rotující nebe kmitající clonu, impedanční převodník, vzorkovací zesilovač, synchronizační závoru a referenční snímač teploty okolí clony, vyznačující se tím, že syn-

   CS 269 372 Bl chronizační závora (9) je přes zesilovač (10) napojena na vstup zdvojovače frekvence (11), který je svým výstupem napojen na ovládací vstup vzorkovacího zesilovače (8), jehož výstup je napojen na první datový vstupní kanál (a^) počítače (17).
2. 2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že mezi výstup zdvojovače frekvence (11) a ovládací vstup vzorkovacího zesilovače (8) je vřazen zpožďovací člen (12).