RU156863U1

RU156863U1 - TEMPERATURE MEASUREMENT DEVICE

Info

Publication number: RU156863U1
Application number: RU2015124872/28U
Authority: RU
Inventors: Ван Чи Хоанг; Владимир Сергеевич Сальников
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2015-11-20

Abstract

Устройство измерения температуры, содержащее блок термопары, блок электрического переключателя, блок аналого-цифрового преобразователя, блок микроконтроллера, блок цифрового индикатора, блок порта RS232 и компьютер, отличающееся тем, что дополнительно введен блок перепрограммирования, электрический переключатель выполнен в виде коммутатора, причем блок термопары состоит из двух или более термопар, каждая из которых подключена к входу своего усилителя, выход которого подключен к соответствующему входу коммутатора, коммутатор подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу микроконтроллера, соединенного через шины обмена данных с компьютером через порт RS232, первый выход микроконтроллера соединен с входом цифрового индикатора, второй выход подключен к входу коммутатора для образования обратной связи, перепрограммирование микроконтроллера осуществлено с помощью блока перепрограммирования через порт RS232.A temperature measurement device comprising a thermocouple block, an electrical switch block, an analog-to-digital converter block, a microcontroller block, a digital indicator block, an RS232 port block and a computer, characterized in that a reprogramming block is additionally introduced, the electric switch is made in the form of a switch, and the thermocouple block consists of two or more thermocouples, each of which is connected to the input of its own amplifier, the output of which is connected to the corresponding input of the switch, the switch is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of a microcontroller connected via data exchange buses to a computer via the RS232 port , the first output of the microcontroller is connected to the input of a digital indicator, the second output is connected to the input of the switch to form feedback, the microcontroller was reprogrammed using a reprogramming unit through the RS232 port.

Description

Техническое решение относится к технике измерения температуры объекта и может быть использовано в области температурных измерений с использованием термопар.The technical solution relates to techniques for measuring the temperature of an object and can be used in the field of temperature measurements using thermocouples.

На существующем уровне развития техники известно устройство измерения температуры - пирометр (патент RU 2437068; G01J 5/50, опубликовал 30.06.2010). Это устройство, включающее первый и второй каналы, каждый из которых содержит оптоэлектронный преобразователь и синхронный детектор. Пирометр содержит оптический связанный с первым и вторым каналами модулятор излучения, связанный со вторым каналом источник опорного излучения и соединенный с выходами каналов процессор, подключенный к резистору. Это устройство позволяет измерить лишь температуру поверхности объекта. Таким образом, недостатком данного устройства является узкая область применения, ограниченная способности измерения температуры слоев объекта.At the current level of technology there is a known device for measuring temperature - a pyrometer (patent RU 2437068; G01J 5/50, published 06/30/2010). This device includes the first and second channels, each of which contains an optoelectronic converter and a synchronous detector. The pyrometer contains an optical radiation modulator connected to the first and second channels, a reference radiation source connected to the second channel, and a processor connected to the channel outputs connected to the resistor. This device allows you to measure only the surface temperature of the object. Thus, the disadvantage of this device is the narrow scope, limited ability to measure the temperature of the layers of the object.

Наиболее близким к заявленной полезной модели является устройство для измерения температуры (патент RU 2516036; мпк G01K 7/02, опубликовал 20.05.2014). Измеритель содержит термопары, дифференциальные усилители. Каждая из термопар подключена к входу своего дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу общего компаратора. Компаратор подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу микроконтроллера, соединенного первой шиной обмена данных с клавиатурой, второй шиной обмена данных с портом связи с компьютером, первый выход которого соединен с входом цифрового индикатора и вторым выходом с входом компаратора для образования обратной связи.Closest to the claimed utility model is a device for measuring temperature (patent RU 2516036; IPC G01K 7/02, published 05/20/2014). The meter contains thermocouples, differential amplifiers. Each of the thermocouples is connected to the input of its differential amplifier, the output of which is connected to the input of a common comparator. The comparator is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of the microcontroller connected by the first data bus with the keyboard, the second data bus with the computer communication port, the first output of which is connected to the digital indicator input and the second output with the comparator input for education feedback.

Компаратор - это операционный усилитель без обратной связи с большим коэффициентом усиления. Поэтому, если подать на один его вход (например инверсный) какой то постоянный уровень опорного напряжения, а на другой вход (прямой) изменяющийся сигнал - выходное напряжение у него изменится скачком, от минимального до максимального в тот момент, когда уровень входного сигнала превысит уровень сигнала опорного напряжения, установленного на другом входе, и наоборот. То есть компаратор сравнивает напряжения. Если на входах компаратора подаются одновременно нескольких допустимых напряжений, тогда возникает проблема выходного сигнала компаратора. В этой точке, он находится в состоянии неустойчивого равновесия. Это является недостатком компаратора и также недостатком устройства прототипа.A comparator is a non-feedback operational amplifier with a large gain. Therefore, if you apply to one of its inputs (for example, inverse) some constant level of the reference voltage, and to the other input (direct) a changing signal - the output voltage will change abruptly, from minimum to maximum at the moment when the level of the input signal exceeds the level a voltage reference signal installed on another input, and vice versa. That is, the comparator compares the voltage. If at the inputs of the comparator several permissible voltages are applied simultaneously, then the problem of the output signal of the comparator arises. At this point, he is in a state of unstable equilibrium. This is a drawback of the comparator and also a drawback of the prototype device.

Каждая термопара имеет свою чувствительность, а следовательно при использовании разных видов или категорий термопар, необходимо перепрограммировать микроконтроллер. При перепрограммировании необходимо снимать микроконтроллер от микросхемы и подставить ее в специальном устройстве (программатор). То есть, отсутствие способности перепрограммирования микроконтроллера в самом устройстве тоже является недостатком данного устройства. При использовании компьютера, необходимость использования клавиатуры утрачивает свою актуальность, так как управление устройством можно осуществлять с помощью существующего порта RS232.Each thermocouple has its own sensitivity, and therefore when using different types or categories of thermocouples, it is necessary to reprogram the microcontroller. When reprogramming, it is necessary to remove the microcontroller from the microcircuit and substitute it in a special device (programmer). That is, the lack of the ability to reprogram the microcontroller in the device itself is also a disadvantage of this device. When using a computer, the need to use a keyboard loses its relevance, since the device can be controlled using the existing RS232 port.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является повышение функциональных возможностей устройства измерения температуры путем обеспечения способности одновременно измерения температуры в нескольких точках объекта в независимости от их значений, и способности перепрограммирования микроконтроллера без использования программатора.The task to which the claimed technical solution is aimed is to increase the functionality of the temperature measuring device by providing the ability to simultaneously measure temperature at several points of the object, regardless of their values, and the ability to reprogram the microcontroller without using a programmer.

Данная задача решается за счет того, что в заявленном техническом решении содержится блок термопары, блок электрического переключателя, блок аналого-цифрового преобразователя, блок микроконтроллера, блок цифрового индикатора, блок порта RS232, компьютер и дополнительно введен блок перепрограммирования, электрический переключатель выполнен в виде коммутатоpa, причем блок термопары состоит из двух или более термопар, каждая из которых подключена к входу своего усилителя, выход которого подключен к соответствующему входу коммутатора, коммутатор подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу микроконтроллера, соединенного шины обмена данных с компьютером через порт RS232, первый выход микроконтроллера соединен с входом цифрового индикатора, второй выход подключен к входу коммутатора для образования обратной связи, перепрограммирование микроконтроллера осуществлено с помощью блока перепрограммирования через порт RS232.This problem is solved due to the fact that the claimed technical solution contains a thermocouple block, an electric switch block, an analog-to-digital converter block, a microcontroller block, a digital indicator block, an RS232 port block, a computer and an additional reprogramming block is introduced, the electric switch is made in the form of a switch moreover, the thermocouple block consists of two or more thermocouples, each of which is connected to the input of its amplifier, the output of which is connected to the corresponding input of the switch, comm the tator is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of the microcontroller connected to the data exchange bus with the computer via the RS232 port, the first output of the microcontroller is connected to the input of the digital indicator, the second output is connected to the input of the switch to form feedback, the microcontroller is reprogrammed with using the reprogramming unit via the RS232 port.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема заявляемого устройства.In FIG. 1 shows a schematic diagram of the inventive device.

Заявляемое устройство включает в себя две или более термопары 1, каждая из которых подключена к входу своего усилителя. Выходы всех усилителей подключены к входам коммутатора 2, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 3, выход которого подключен к входу микроконтроллера 4. Первый выход микроконтроллера подключен к входу цифрового индикатора 5, второй выход подключен к входу коммутатора 2, третий выход подключен к входу порта RS232 6, выход которого подключен к входу компьютера 7, выход которого подключен к входу блока перепрограммирования 8, выход которого подключен к входу порта RS232 6.The inventive device includes two or more thermocouples 1, each of which is connected to the input of its amplifier. The outputs of all amplifiers are connected to the inputs of the switch 2, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter 3, the output of which is connected to the input of the microcontroller 4. The first output of the microcontroller is connected to the input of the digital indicator 5, the second output is connected to the input of the switch 2, the third output is connected to the input of the RS232 6 port, the output of which is connected to the input of the computer 7, the output of which is connected to the input of the reprogramming unit 8, the output of which is connected to the input of the RS232 6 port.

Устройство измерения температуры работает следующим образом: коммутатор 2 пропускает на выход выбранный компьютером сигнал из термопар, преобразуя через АЦП 3 в цифровой форме он попадает в микроконтроллер 4. Микроконтроллер 4 выводит получаемые данные на индикатор 5 и через порт RS232 6 на компьютер 7. Управление микроконтроллером в целом осуществляет компьютер с помощью порта RS232 6. При необходимости перепрограммирования микроконтроллера, компьютер задает команду микроконтроллеру остановки устройства и обновления соответствующих кодов. Новый код попадает от компьютера в микроконтроллер через блок перепрограммирования 8.The temperature measuring device works as follows: switch 2 passes the output of the thermocouple selected by the computer, converting it digitally through the ADC 3 to the microcontroller 4. The microcontroller 4 outputs the received data to the indicator 5 and through the RS232 6 port to the computer 7. Microcontroller control In general, the computer implements using the RS232 port 6. If it is necessary to reprogram the microcontroller, the computer instructs the microcontroller to stop the device and update the corresponding codes. The new code gets from the computer to the microcontroller through the reprogramming unit 8.

Техническое решение позволило повысить функциональные возможности устройства измерения температуры путем обеспечения возможности управления устройством от компьютера, способности одновременно измерения температуры в нескольких точках объекта, способности сохранения и обработки получаемых данных от устройства, способности перепрограммирования микроконтроллера без использования специального устройства.The technical solution made it possible to increase the functionality of the temperature measuring device by providing the ability to control the device from the computer, the ability to simultaneously measure temperature at several points of the object, the ability to save and process received data from the device, and the ability to reprogram the microcontroller without using a special device.

Claims

A temperature measuring device comprising a thermocouple block, an electric switch block, an analog-to-digital converter block, a microcontroller block, a digital indicator block, an RS232 port block and a computer, characterized in that the reprogramming block is additionally introduced, the electric switch is made in the form of a switch, and the thermocouple block consists of two or more thermocouples, each of which is connected to the input of its amplifier, the output of which is connected to the corresponding input of the switch, the switch is connected to the input of the analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of the microcontroller connected via the data exchange bus to the computer via the RS232 port, the first output of the microcontroller is connected to the input of the digital indicator, the second output is connected to the input of the switch for feedback, the microcontroller is reprogrammed using reprogramming unit via RS232 port.