CS269378B1

CS269378B1 - Connection of input unit for microcomputer temperature measurement contactless

Info

Publication number: CS269378B1
Application number: CS884635A
Authority: CS
Inventors: Ivan Stransky
Original assignee: Ivan Stransky
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS463588A1

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.The purpose of the statement is to simplify the known circuit. The simplification is achieved by using only one instead of two sampling amplifiers, operating at twice the frequency. For this purpose, the synchronization terminal is connected via an amplifier to the input of the frequency doubler, the output of which is connected to the control input of the sampling amplifier.

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.The connection belongs to the scope of temperature measurement and relates to the connection of the input unit for microcomputer temperature measurement without contact, comprising a pyrodetector, a rotating or oscillating diaphragm, an impedance transducer, a sampling amplifier, a synchronizing barrier and a reference ambient temperature sensor. The invention solves the problem of a circuit suitable for measuring the temperature simultaneously in several places, possibly also in relation to the simultaneous measurement of other quantities, the set of measured values being evaluated by a microcomputer, preferably in real time.

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.The use of pyrodetectors for non-contact temperature measurement is known. An evaluation circuit is connected to the pyrodetector, which transforms the data on the intensity or voltage of the pyrodetector into data on the temperature.

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.To ensure the working requirements and accuracy of the measurement, the pyrodetector alternately focuses on the measured object or environment and an object with a known reference temperature. This is usually done by means of a shutter, preferably a rotating or oscillating diaphragm, so that the pyrodetector alternately senses the temperature of the measured object and the temperature of the diaphragm surface, thus creating a pulsating current or voltage.

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.From the description of the Czechoslovak author's certificate No. 257 614, a device for spectral temperature measurement is known, which is provided with two sampling amplifiers, one of which stores data corresponding to the temperature of the measured object or environment and the other data corresponding to the aperture temperature. At the same time, ee senses the ambient temperature of the screen and the device is equipped with a circuit for shifting the absolute zero. Furthermore, Siena for linearized temperature dependences, digitization of analog data and the like are arranged in the device.

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 osvědčeníThe device is very advantageous if ee measures and evaluates the temperature in only one or a few places. In practice, there is sometimes a need to measure the temperature on large devices in a large number of places. At the same time, there is sometimes a need to simultaneously measure other quantities, • pressure, speed, conductivity, etc., and to evaluate their mutual relations according to a given program, often in real time. These requirements can only be met by directly connecting the measuring instruments to a computer. In this case, the computer can take over a number of functions, for the performance of which they are for connection according to the mentioned faces. copyright certificate

257 614 vytvořeny speciální členy, a tím celé zapojení významně zjednoduěit.257 614 created special members, thus significantly simplifying the entire connection.

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.From the description to the author's certificate No. 259 930 it is known to connect such an input unit for microcomputer temperature measurement non-contact, based on the use of two sampling amplifiers and an inverter.

Úkolem vynálezu je zapojení dále zjednodušit, a tím zvýěit i jeho spolehlivost.The object of the invention is to further simplify the connection and thus to increase its reliability.

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.The task is solved by creating a connection of input unit for microcomputer temperature measurement non-contact, containing pyrodetector, rotating or oscillating diaphragm, impedance converter, sampling amplifier, synchronizing barrier, reference temperature sensor around the diaphragm, the essence of which consists in connecting the input of the frequency doubler, which is connected by its output to the control input of the sampling amplifier, the output of which is connected to the first data input channel of the computer.

Pro zvýěení kvality měření je mezi výstup zdvojovače frekvence a ovládací vstup vzorkovacího zesilovače vřazen zpožďovací člen.To increase the measurement quality, a delay element is inserted between the output of the frequency doubler and the control input of the sampling amplifier.

Výhoda zapojení podle vynálezu je v jeho zjednodužení, a tím i ve zvýěení jeho spolehlivosti .The advantage of the circuit according to the invention is in its simplification, and thus in its increase.

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.An example of a circuit according to the invention is shown in the drawings, in which FIG. 1 schematically shows the circuit and FIG. 2 the course of the control signals during the temperature measurement.

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 vzorko2An optical member 1 is focused on the object to be measured P, which concentrates the heat rays on the pyrodetector 4. Between the optical member 1 and the pyrodetector 4 a screen 2 is placed, driven by a stepping motor 3 or a similar device. The pyrodetector 4 thus alternately senses the temperature of the object P and the surface temperature of the member 2. In the exemplary embodiment shown, the diaphragm 2 is rotary, the mechanical modulation has a frequency of about 10 Hz. The output of the pyrodetector 4 jo via the impedance converter 2 »amplifier £ and the bandpass filter 7 is connected to the data input sample2

CS 269 378 Bl vacího zesilovače 8, jehož výstup je dále napojen na první datový vstupní kanál a^ počítače 17.CS 269 378 Bleach amplifier 8, the output of which is further connected to the first data input channel a of the computer 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.To synchronize the operation of the aperture 2 with the sampling amplifier 8, a synchronizing lock * 9 is used, which senses the passage of both edges of the aperture 2. the input of the sampling amplifier 8 is incorporated in a delay member 12. The output of the frequency doubler 11 and the delay member 12, respectively, can also be connected to the second data input channel and _{2 of the} computer 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. 'A reference sensor 13 of the ambient temperature of the orifice 2 is arranged in the body in which the member 2 is housed, the output of which is connected via a preamplifier 14, an amplifier 15 and a low-pass filter 17 to a third data input channel and a computer 17.

Zapojení vstupní jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, vytvořené podle vynálezu, pracuje takto!The connection of the input unit for microcomputer non-contact temperature measurement, designed according to the invention, works as follows!

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.The optical element 1 concentrates the heat rays from the projection P and projects them onto the active surface of the pyrodetector 4. The diaphragm 2, provided with cutouts, rotates, driven by a stepper motor 3. The pyrodetector 6 thus transmits a continuously pulsating signal of two voltage levels, one of which is derived from the temperature of the object P and the other from the surface temperature of the screen 2. The synchronizing barrier 2 controls the operation of the sampling amplifier 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.The way in which the synchronizing barrier 9 controls the operation of the connection is shown in Fig. 2. The game part of Fig. 2 shows the course of the output signal from the synchronizing barrier 9. As soon as the shutter 2 activates the synchronizing barrier 9 with its edge, the transmitted signal changes appears as a rising edge in the signal. At that time, the pyrodetector 6 senses one of the measured temperatures, for example the temperature of the orifice 2. When the orifice 2 stops acting on the synchronizing barrier 9, the output signal from the synchronizing barrier 2 decreases by a jump and the downward side of the signal appears. From then on, the pyrodetector £ senses the second temperature, in this case the temperature of the body 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 £.The frequency doubler 11 responds to both the rising edge y and the falling edge s by sending a pulse to the control input of the sampling amplifier 8, thus erasing the data stored in the sampling amplifier 8 from the previous measurement and preparing it to receive and store the new value sent by the pyrodetector. £.

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.Since, when the pyrodetector £ is exposed and covered by the member 2, the pyrodetector £ emits a signal corresponding to the transient states due to inertia, the delay member 12 delays the opening of the sampling amplifier 8 by the time indicated on ebr. 2 as a line x, so that only the steady state of the signal transmitted by the pyrodetector 6 is written to the sampling amplifier 8. Us-. arrangement causes one signal value, in the example shown corresponding to the aperture temperature 2, to be stored in the sampling amplifier 8 for the time period m indicated in FIG. Therefore, the circuit according to the invention suffices with only one sampling amplifier 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. ’The signals entering the computer 17 are digitized so that the computer 17 can process them. The computer 17 processes the data signals in such a way as to linearize the bi-square dependence of the radiation intensity on the absolute temperature, respect the emissivity of the object P and the diaphragm 2, shift the absolute zero as a function of the temperature detected by the diaphragm ambient temperature reference sensor 13. The processing of the data signals is performed by a computer 17 on the basis of a program inserted therein. ’

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

1. Connection of an input unit for microcomputer temperature measurement non-contact, comprising a pyrodetector, a rotating or oscillating diaphragm, an impedance transducer, a sampling amplifier, a synchronizing barrier and a reference temperature sensor around the diaphragm, characterized in that

The chronization barrier (9) is connected via an amplifier (10) to the input of the frequency doubler (11), which is connected by its output to the control input of the sampling amplifier (8), the output of which is connected to the first data input channel (a ^). ) computers (17).

2. A circuit according to claim 1, characterized in that a delay element (12) is inserted between the output of the frequency doubler (11) and the control input of the sampling amplifier (8).