PL225691B1

PL225691B1 - Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu oraz układ do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu

Info

Publication number: PL225691B1
Application number: PL404746A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Bigaj
Original assignee: Zbigniew Bigaj; Dziel Dariusz; Frąckowiak Roman; Jezierski Juliusz
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2017-05-31
Also published as: EP3022538A1; ES2835830T3; DK3022538T3; PL3022538T3; WO2015008148A1; PL404746A1; EP3022538B1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu oraz układ do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu.

Z opisu do zgłoszenia wynalazku US2006145840 znane są urządzenie i sposób do pozyskiwania, gromadzenia i przechowywania wartości pomiaru temperatury i/lub ciśnienia i/lub wilgoci. W sposobie wykorzystuje się co najmniej jeden czujnik do uzyskania wartości pomiarowych. Urządzenie zawiera środki do przechowywania wartości pomiarowych. Czujnik jak również inne elementy są przeznaczone do umieszczania wewnątrz zamkniętej komory procesowej. Urządzenie zawiera ponadto środki dla bezprzewodowego przesyłania przechowywanych wartości mierzonych w stałych odstępach czasu lub ustawiane na jednostkę odbiorczą umieszczoną na zewnątrz zamkniętej komory roboczej. W procesie monitorowania temperatury i/lub nacisku i/lub wilgotności, uzyskanie mierzonych wartości jest realizowane za pomocą co najmniej jednego czujnika, który znajduje się wewnątrz zamkniętej komory procesowej. Uzyskane wartości pomiarowe są przechowywane i zestawiane w co najmniej jednym rejestratorze, a w czasie procesu są przesyłane w stałych odstępach czasowych lub nastawcze do jednostki odbiorczej znajdującej się na zewnątrz komory procesowej, za pomocą systemu bezprzewodowego.

Celem wynalazku jest rozwiązanie sposobu pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu umożliwiające uzyskanie dokładności pomiaru temperatury na poziomie wyższym niż 0,2°C w całym zakresie pomiarowym mieszczącym się w przedziale co najmniej od -10°C do +25°C, przy zachowaniu dokładności pomiaru czasu w przedziale poniżej jednej minuty na przestrzeni czasowej nie mniejszej niż miesiąc.

Istota sposobu pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, który według wynalazku opiera się na wykorzystaniu zasilanego elektrycznie układu, w którym za pomocą czujnika dokonuje się pomiaru temperatury, pomierzoną wartość zachowuje w mikroprocesorze, za pomocą którego danym z pomiaru temperatury przyporządkowuje się dane dotyczące rzeczywistego czasu konkretnego pomiaru, po czym otrzymane rezultaty zapisuje się w pamięci, charakteryzuje się tym, że całkowity zakres mierzonych temperatur, mieszczący się w przedziale co najmniej od -10°C do +25°C, dzieli się na odcinki pomiarowe, przy czym każdemu odcinkowi pomiarowemu przypisuje się połączenie indywidualnego rezystora z obsługującym go kluczem, natomiast wszystkie połączenia indywidualnych rezystorów z obsługującymi je kluczami łączy się w obwód termistora, który łączy się z co najmniej 8-bitowym mikroprocesorem, poza tym mikroprocesor łączy się z wyposażonym w oscylator kwarcowy wewnętrznym lub zewnętrznym zegarem czasu rzeczywistego, za pomocą którego podaje się czas lub interwały czasowe, ponadto za pomocą zegara czasu rzeczywistego ustala się dokładny czas UTC w układzie zawierającym co najmniej zapisy daty i godziny startu + n razy przedział czasowy oraz daty końca czasu rejestracji, poza tym mikroprocesor łączy się co najmniej z pamięcią wewnętrzną i/lub zewnętrzną typu RAM i/lub FLASH i/lub EEPROM. Na referencyjnym wzorcu temperatury i czasu kalibruje się jednocześnie termistor oraz zegar czasu rzeczywistego a dane z kalibracji zapisuje się w pamięci, po czym termistor wraz z całym urządzeniem umieszcza się w miejscu dokonywania pomiaru, następnie sygnał odpowiadający wartości chwilowej spadku napięcia na termistorze przesyła się do mikroprocesora, za pomocą którego dokonuje się przekładu wartości chwilowej spadku napięcia na termistorze na odpowiadającą mu wartość chwilową temperatury, po czym za pomocą mikr oprocesora dokonuje się próbnikowania, gdzie na podstawie porównania zmierzoną wcześniej wartość chwilową temperatury przypisuje się do połączeń indywidualnego rezystora z obsługującym go kluczem. W trakcie pomiaru właściwego za pomocą mikroprocesora dokonuje się odłączenia wszystkich połączeń indywidualnego rezystora z obsługującym go kluczem i łączy to z połączeniem indywidualnego rezystora z obsługującym go kluczem, które przypisano wcześniej do odcinka pomiarowego odpowiedzialnego za aktualnie mierzoną wartość chwilową temperatury i wykorzystując całą rozdzie lczość przetwornika mikroprocesora mierzy się wartość chwilową temperatury w tym odcinku pomiarowym. Według innej, korzystnej cechy wynalazku w trakcie podziału zakresu mierzonych temperatur na odcinki pomiarowe zachowuje się pokrycie poszczególnych odcinków pomiarowych w ich fragmentach końcowych. Według kolejnej, korzystnej cechy wynalazku liczbę odcinków pomiarowych dobiera się w zależności zakładanej dokładności pomiaru temperatury. Według następnej, korzystnej cechy wyn alazku jako klucze wykorzystuje się tranzystory. Według innej, korzystnej cechy wynalazku jako referencyjny wzorzec temperatury wykorzystuje się cieczowe referencyjne źródło temperatury dla co najmniej 3 różniących się wartością temperatur. Według kolejnej, korzystnej cechy wynalazku w obwód

PL 225 691 B1 mikroprocesora włącza się nadajnik radiowy. Według następnej, korzystnej cechy wynalazku nadajnik radiowy zasila się z oddzielnej baterii kondensatorów ceramicznych, zasilanych ze źródła zasilania układu. Według innej, korzystnej cechy wynalazku za pomocą nadajnika radiowego przesyła się cyklicznie krótkie ramki - pakiety informacyjne, z których każda zawiera dane o temperaturze i czasie ostatniego pomiaru oraz dane o temperaturach i czasach co najmniej 2 pomiarów bezpośrednio poprzedzających ostatni pomiar. Według kolejnej, korzystnej cechy wynalazku w obwód mikroprocesora włącza się łącze podczerwieni za pomocą którego dokonuje się odczytu zapisów dokonanych w pamięci.

Istota układu do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, który według wynalazku zawiera czujnik pomiaru temperatury o zakresie mierzonych temperatur, mieszczącym się w przedziale co najmniej od -10°C do +25°C, mikroprocesor wyposażony w pamięć zewnętrzną i/lub wewnętrzną typu RAM i/lub FLASH i/lub EEPROM, przy czym mikroprocesor ma połączenie z wyposażonym w oscylator kwarcowy wewnętrzny lub zewnętrzny zegarem czasu rzeczywistego, charakteryzuje się tym, że całkowity zakres mierzonych temperatur, jest podzielony na odcinki pomiarowe, przy czym każdemu odcinkowi pomiarowemu jest przypisane połączenie indywidualnego rezystora z obsługującym go kluczem, natomiast wszystkie połączenia indywidualnych rezystorów z obsługującymi je kluczami łączy obwód termistora, który ma połączenie z co najmniej 8-bitowym mikroprocesorem, ponadto zegar czasu rzeczywistego ma funkcje podawania czasu lub interwałów czasowych oraz ustalania się dokładnego czasu UTC w układzie zawierającym co najmniej zapisy daty i godziny startu + n razy przedział czasowy oraz daty końca czasu rejestracji, poza tym mikroprocesor ma połączenie co najmniej z pamięcią wewnętrzną i/lub zewnętrzną typu RAM i/lub FLASH i/lub EEPROM. Według kolejnej, korzystnej cechy wynalazku zakres mierzonych temperatur na odcinki pomiarowe ma pokrycie poszczególnych odcinków pomiarowych w ich fragmentach końcowych. Według innej, korzystnej cechy wynalazku kluczami są tranzystory. Według następnej, korzystnej cechy wynalazku obwód mikr oprocesora ma połączenie z nadajnikiem radiowym. Według kolejnej, korzystnej cechy wynalazku nadajnik radiowy ma połączenie z oddzielną baterią kondensatorów ceramicznych, zasilanych ze źródła zasilania układu. Według następnej, korzystnej cechy wynalazku w obwodzie mikroprocesora włączone jest łącze podczerwieni.

Korzystnymi skutkami stosowania wynalazku jest możliwość prowadzenia pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu umożliwiające uzyskanie dokładności pomiaru temperatury na poziomie wyższym niż 0,2°C w całym zakresie pomiarowym, mieszczącym się w przedziale co najmniej od -10°C do +25°C, przy zachowaniu dokładności pomiaru czasu w przedziale poniżej jednej minuty na przestrzeni czasowej nie mniejszej niż miesiąc.

Sposób według wynalazku zostanie bliżej przedstawiony za pomocą jego przykładowej realizacji zilustrowanej rysunkiem stanowiącym schemat blokowy układu według przykładowej realizacji wynalazku. Układ według wynalazku zostanie bliżej przedstawiony za pomocą rysunku ilustrującego schemat blokowy jego przykładowej realizacji.

P r z y k ł a d 1

W jednym z wielu możliwych przykładów realizacji sposobu pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według wynalazku, całkowity zakres mierzonych temperatur, mieszczący się w przedziale od -40°C do +85°C, dzieli się na 4 odcinki pomiarowe, przy czym każdemu odcinkowi pomiarowemu przypisuje się połączenie indywidualnego rezystora R z obsługującym go kluczem K. Jako klucze K stosuje się tranzystory. W trakcie podziału zakresu mierzonych temperatur na odcinki pomiarowe zachowuje się pokrycie poszczególnych odcinków pomiarowych w ich fragmentach końcowych. Wszystkie połączenia indywidualnych rezystorów R z obsługującymi je kluczami K łączy się w obwód termistora T, który łączy się z 12-bitowym mikroprocesorem M. Mikroprocesor M łączy się z wyposażonym w oscylator kwarcowy wewnętrznym zegarem czasu rzeczywistego Z, za pomocą którego podaje się czas, a ponadto za pomocą zegara czasu rzeczywistego Z ustala się dokładny czas UTC w układzie zawierającym zapisy daty i godziny startu + n razy przedział czasowy oraz daty końca czasu rejestracji. Mikroprocesor M łączy się z pamięcią P zewnętrzną typu RAM. Na referencyjnym wzorcu temperatury i czasu kalibruje się jednocześnie termistor T oraz zegar czasu rzeczywistego Z, a dane z kalibracji zapisuje się w pamięci P. Jako referencyjny wzorzec temperatury wykorzystuje się cieczowe referencyjne źródło temperatury dla co najmniej 3 różniących się wartością temperatur. Termistor T wraz z całym urządzeniem umieszcza się w miejscu dokonywania pomiaru. Sygnał odp owiadający wartości chwilowej spadku napięcia na termistorze T przesyła się do mikroprocesora M, za pomocą którego dokonuje się przekładu wartości chwilowej spadku napięcia na termistorze T na od4

PL 225 691 B1 powiadającą mu wartość chwilową temperatury. Za pomocą mikroprocesora M dokonuje się próbnikowania, gdzie na podstawie porównania, zmierzoną wcześniej wartość chwilową temperatury przypisuje się do połączeń indywidualnego rezystora R z obsługującym go kluczem K. W trakcie pomiaru właściwego za pomocą mikroprocesora M dokonuje się odłączenia wszystkich połączeń indywidualnego rezystora R z obsługującym go kluczem K i łączy to z połączeniem indywidualnego rezystora R z obsługującym go kluczem K, które przypisano wcześniej do odcinka pomiarowego odpowiedzialnego za aktualnie mierzoną wartość chwilową temperatury i wykorzystując całą rozdzielczość przetwornika mikroprocesora M mierzy się wartość chwilową temperatury w tym odcinku pomiarowym. W obwód mikroprocesora M włącza się nadajnik radiowy NR, który zasila się z oddzielnej baterii kondensatorów ceramicznych BK, zasilanych ze źródła zasilania układu ZU. Za pomocą nadajnika radiowego NR przesyła się cyklicznie krótkie ramki - pakiety informacyjne, z których każda zawiera dane o temperaturze i czasie ostatniego pomiaru oraz dane o temperaturach i czasach 5 pomiarów bezpośrednio poprzedzających ostatni pomiar. W obwód mikroprocesora M włącza się łącze podczerwieni |R, za pomocą którego dokonuje się odczytu zapisów dokonanych w pamięci P.

P r z y k ł a d 2

W jednym z wielu możliwych przykładów realizacji układu do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według wynalazku, układ zawiera czujnik pomiaru temperatury w postaci termistora T o zakresie mierzonych temperatur, mieszczącym się w przedziale co najmniej od -40°C do +85°C, 12-bitowy mikroprocesor M wyposażony w pamięć P zewnętrzną i wewnętrzną typu RAM oraz wyposażony w oscylator kwarcowy wewnętrzny zegar czasu rzeczywistego Z. Całkowity zakres mierzonych temperatur, jest podzielony na odcinki pomiarowe, przy czym każdemu odcinkowi pomiarowemu jest przypisane połączenie indywidualnego rezystora R z obsługującym go kluczem K, natomiast wszystkie połączenia indywidualnych rezystorów R z obsługującymi je kluczami K łączy obwód termistora T, który ma połączenie z 12-bitowym mikroprocesorem M. Zegar czasu rzeczywistego Z ma funkcje podawania czasu lub interwałów czasowych oraz ustalania się dokładnego czasu UTC w układzie zawierającym co najmniej zapisy daty i godziny startu + n razy przedział czasowy oraz daty końca czasu rejestracji, poza tym mikroprocesor M ma połączenie z pamięcią P zewnętrzną typu RAM. Zakres mierzonych temperatur na odcinki pomiarowe ma pokrycie poszczególnych odcinków pomiarowych w ich fragmentach końcowych. Kluczami K są tranzystory. Obwód mikroprocesora M ma połączenie z nadajnikiem radiowym NR. Nadajnik radiowy NR ma połączenie z oddzielną baterią kondensatorów ceramicznych BK, zasilanych ze źródła zasilania układu ZU. W obwodzie mikroprocesora M włączone jest łącze podczerwieni IR. Działanie układu według tego przykładu realizacji zostało bliżej wyjaśnione na przykładzie realizacji sposobu według wynalazku, dla którego między innymi układ jest dedykowany.

Claims

1. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, oparty na wykorzystaniu zasilanego elektrycznie układu, w którym za pomocą czujnika dokonuje się pomiaru temperatury, pomierzoną wartość zachowuje w mikroprocesorze, za pomocą którego danym z pomiaru temperatury przyp orządkowuje się dane dotyczące rzeczywistego czasu konkretnego pomiaru, po czym otrzymane rezu ltaty zapisuje się w pamięci, znamienny tym, że całkowity zakres mierzonych temperatur, mieszczący się w przedziale co najmniej od -10°C do +25°C, dzieli się na odcinki pomiarowe, przy czym każdemu odcinkowi pomiarowemu przypisuje się połączenie indywidualnego rezystora (R) z obsługującym go kluczem (K), natomiast wszystkie połączenia indywidualnych rezystorów (R) z obsługującymi je kluczami (K) łączy się w obwód termistora (T), który łączy się z co najmniej 8-bitowym mikroprocesorem (M), poza tym mikroprocesor (M) łączy się z wyposażonym w oscylator kwarcowy wewnętrznym lub zewnętrznym zegarem czasu rzeczywistego (Z), za pomocą którego podaje się czas lub interwały czasowe, ponadto za pomocą zegara czasu rzeczywistego (Z) ustala się dokładny czas UTC w układzie zawierającym co najmniej zapisy daty i godziny startu + n razy przedział czasowy oraz daty końca czasu rejestracji, poza tym mikroprocesor (M) łączy się co najmniej z pamięcią (P) wewnętrzną i/lub zewnętrzną typu RAM i/lub FLASH i/lub EEPROM, ponadto na referencyjnym wzorcu temperatury i czasu kalibruje się jednocześnie termistor (T) oraz zegar czasu rzeczywistego (Z) a dane z kalibracji zapisuje się w pamięci (P), po czym termistor (T) wraz z całym urządzeniem umieszcza się w miejscu dokonywania pomiaru, następnie sygnał odpowiadający wartości chwilowej spadku napięcia na term istorze (T) przesyła się do mikroprocesora (M), za pomocą którego dokonuje się przekładu wartości

PL 225 691 B1 chwilowej spadku napięcia na termistorze (T) na odpowiadającą mu wartość chwilową temperatury, po czym za pomocą mikroprocesora (M) dokonuje się próbnikowania, gdzie na podstawie porównania zmierzoną wcześniej wartość chwilową temperatury przypisuje się do połączeń indywidualnego rez ystora (R) z obsługującym go kluczem (K), następnie w trakcie pomiaru właściwego za pomocą mikroprocesora (M) dokonuje się odłączenia wszystkich połączeń indywidualnego rezystora (R) z obsługującym go kluczem (K) i łączy to z połączeniem indywidualnego rezystora (R) z obsługującym go kluczem (K), które przypisano wcześniej do odcinka pomiarowego odpowiedzialnego za aktualnie mierzoną wartość chwilową temperatury i wykorzystując całą rozdzielczość przetwornika mikroprocesora (M) mierzy się wartość chwilową temperatury w tym odcinku pomiarowym.

2. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie podziału zakresu mierzonych temperatur na odcinki pomiarowe zachowuje się pokrycie poszczególnych odcinków pomiarowych w ich fragmentach końcowych.

3. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 1, znamienny tym, że liczbę odcinków pomiarowych dobiera się w zależności od zakładanej dokładności pomiaru temperatury.

4. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 1, znamienny tym, że jako klucze (K) wykorzystuje się tranzystory.

5. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 1, znamienny tym, że jako referencyjny wzorzec temperatury wykorzystuje się cieczowe referencyjne źródło temperatury dla co najmniej 3 różniących się wartością temperatur.

6. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 1, znamienny tym, że w obwód mikroprocesora (M) włącza się nadajnik radiowy (NR).

7. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 1, znamienny tym, że nadajnik radiowy (NR) zasila się z oddzielnej baterii kondensatorów ceramicznych (BK), zasilanych ze źródła zasilania układu (ZU).

8. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że za pomocą nadajnika radiowego (NR) przesyła się cyklicznie krótkie ramki - pakiety informacyjne, z których każda zawiera dane o temperaturze i czasie ostatniego pomiaru oraz dane o temperaturach i czasach co najmniej 2 pomiarów bezpośrednio poprzedzających ostatni pomiar.

9. Sposób pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 1, znamienny tym, że w obwód mikroprocesora (M) włącza się łącze podczerwieni (IR) za pomocą którego dokonuje się odczytu zapisów dokonanych w pamięci (P).

10. Układ do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu zawierający czujnik pomiaru temperatury o zakresie mierzonych temperatur, mieszczącym się w przedziale co najmniej od -10°C do +25°C, mikroprocesor wyposażony w pamięć zewnętrzną i/lub wewnętrzną typu RAM i/lub FLASH i/lub EEPROM, przy czym mikroprocesor ma połączenie z wyposażonym w oscylator kwarcowy wewnętrzny lub zewnętrzny zegarem czasu rzeczywistego, znamienny tym, że całkowity zakres mierzonych temperatur, jest podzielony na odcinki pomiarowe, przy czym każdemu odcinkowi pomiarowemu jest przypisane połączenie indywidualnego rezystora (R) z obsługującym go kluczem (K), natomiast wszystkie połączenia indywidualnych rezystorów (R) z obsługującymi je kluczami (K) łączy obwód termistora (T), który ma połączenie z co najmniej 8 bitowym mikroprocesorem (M), ponadto zegar czasu rzeczywistego (Z) ma funkcje podawania czasu lub interwałów czasowych oraz ustalania się dokładnego czasu UTC w układzie zawierającym co najmniej zapisy daty i godziny startu + n razy przedział czasowy oraz daty końca czasu rejestracji, poza tym mikroprocesor (M) ma połączenie co najmniej z pamięcią (P) wewnętrzną i/lub zewnętrzną typu RAM i/lub FLASH i/lub EEPROM,.

11. Układ do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 10, znamienny tym, że zakres mierzonych temperatur na odcinki pomiarowe ma pokrycie poszczególnych odcinków pomiarowych w ich fragmentach końcowych.

12. Układ do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że kluczami (K) są tranzystory.

13. Układ do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że obwód mikroprocesora (M) ma połączenie z nadajnikiem radiowym (NR).

14. Układ do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że nadajnik radiowy (NR) ma połączenie z oddzielną baterią kondensatorów ceramicznych (BK), zasilanych ze źródła zasilania układu (ZU).

15. Układ do pomiaru i rejestracji temperatur w funkcji czasu, według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że w obwodzie mikroprocesora (M) włączone jest łącze podczerwieni (IR).