RU2526195C2 - Multi-channel device for measurement of temperature - Google Patents
Multi-channel device for measurement of temperature Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526195C2 RU2526195C2 RU2012140593/28A RU2012140593A RU2526195C2 RU 2526195 C2 RU2526195 C2 RU 2526195C2 RU 2012140593/28 A RU2012140593/28 A RU 2012140593/28A RU 2012140593 A RU2012140593 A RU 2012140593A RU 2526195 C2 RU2526195 C2 RU 2526195C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mpues
- amplifier
- common bus
- pole
- combined
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системе терморегулирования и телеметрии космических аппаратов (КА).The invention relates to measuring equipment and can be used in a system of thermal control and telemetry of spacecraft (SC).
Известно многоканальное устройство для измерения температуры (SU 1229599), содержащее термопреобразователи, опорные резисторы, ключи, источник тока, блок управления, генератор тактовой частоты, блок памяти, цифроаналаговые преобразователи, RS-триггеры, схему задержки, схему ИЛИ, RC-цепочки, диоды.Known multi-channel device for measuring temperature (SU 1229599), containing thermal converters, resistors, switches, current source, control unit, clock, memory, digital-to-analog converters, RS-flip-flops, delay circuit, OR circuit, RC circuits, diodes .
Однако это устройство недостаточно надежно, так как содержит большое количество элементов.However, this device is not reliable enough, since it contains a large number of elements.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности (прототипом) является многоканальный вариант одноканального устройства для измерения температуры (RU 2447412), содержащее термометр сопротивления (ТС) и задающий резистор (ЗР), общая точка которых соединена с общей шиной, генератор стабильного тока (ГСТ), четыре электронных ключа (ЭК), генератор прямоугольных импульсов (ГПИ), три усилителя, дополнительно введены два ЭК, RC-фильтр, ЭК разбиты на три группы ЭК по два ЭК в каждой группе - первый и второй, входы управления первых ЭК всех групп ЭК подключены к прямому выходу ГПИ, а входы управления вторых ЭК всех групп ЭК подключены к инверсному выходу ГПИ, ГСТ включен между общей шиной устройства и входами ЭК первой группы ЭК, выход первого ЭК первой группы соединен с входом первого ЭК второй группы и ТС, выход второго ЭК первой группы ЭК соединен с входом второго ЭК второй группы ЭК и ЗР, введен запоминающий конденсатор, который одним выводом подключен к объединенным между собой выходам ЭК второй группы ЭК, а другим - к входу первого усилителя на операционном усилителе (ОУ), включенному по схеме повторителя, выход первого ОУ подключен к входу второго усилителя на ОУ, включенному по схеме инвертирующего усилителя, выход второго усилителя подключен к объединенным между собой входам ЭК третьей группы, выход первого ЭК третьей группы ЭК подключен к входу первого усилителя, выход второго ЭК третьей группы ЭК подключен к входу RC-фильтра, выход RC-фильтра подключен к входу третьего усилителя на ОУ, выход которого является выходом устройства.Closest to the proposed technical essence (prototype) is a multi-channel version of a single-channel device for measuring temperature (RU 2447412), containing a resistance thermometer (TS) and a reference resistor (ZR), the common point of which is connected to a common bus, a stable current generator (GTS) , four electronic keys (EC), a rectangular pulse generator (GUI), three amplifiers, two ECs are additionally introduced, an RC filter, ECs are divided into three EC groups, two ECs in each group - the first and second, control inputs of the first ECs of all groups EC p GUI are connected to the direct output, and the control inputs of the second EC of all EC groups are connected to the inverse GUI output, the GTS is connected between the device common bus and the EC inputs of the first EC group, the output of the first EC of the first group is connected to the input of the first EC of the second group and the TS, the output of the second The EC of the first group of ECs is connected to the input of the second EC of the second group of EC and SR, a storage capacitor is introduced, which is connected to the outputs of the EC of the second group of ECs with one output, and the other to the input of the first amplifier on an operational amplifier (OS), turned on according to the repeater circuit, the output of the first op-amp is connected to the input of the second amplifier to the op-amp, switched on by the inverting amplifier circuit, the output of the second amplifier is connected to the combined inputs of the EC of the third group, the output of the first EC of the third group of the EC is connected to the input of the first amplifier, the output of the second EC the third group of EC is connected to the input of the RC filter, the output of the RC filter is connected to the input of the third amplifier on the op-amp, the output of which is the output of the device.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- недостаточно высокая надежность из-за большого количества элементов, т.к. количество элементов умножается на число каналов;- insufficiently high reliability due to the large number of elements, because the number of elements is multiplied by the number of channels;
- недостаточно высокая долговременная точность из-за неучета изменения параметров элементов при их старении.- insufficiently high long-term accuracy due to the neglect of changes in the parameters of elements during their aging.
Целью изобретения является упрощение устройства, повышение надежности и долговременной точности.The aim of the invention is to simplify the device, improving reliability and long-term accuracy.
Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном устройстве для измерения температуры, содержащем термометры сопротивления (ТС), задающие резисторы (ЗР), общая точка которых соединена с общей шиной; генератор стабильного тока (ГСТ), один из выводов которого подключен к общей шине; три усилителя, соединенные последовательно, выход последнего усилителя является выходом устройства; схему управления (СУ); дополнительно введены восемь многопозиционных однополюсных электронных переключателей (МОЭП); другой вывод ГСТ подключен к полюсному выводу первого МОЭП; позиционные выводы первого и второго МОЭП объединены попарно и подключены к ТС; полюсной вывод третьего МОЭП подключен к полюсному выводу первого МОЭП; позиционные выводы третьего и четвертого МОЭП объединены попарно и через вновь введенные цепочки из двух последовательно соединенных калибровочных резисторов подключены к общей шине; точки соединения калибровочных резисторов соединены с позиционными выводами пятого МОЭП; полюсные выводы второго, четвертого и пятого МОЭП объединены вместе и подключены к неинвертирующему входу первого усилителя, который выполнен инструментальным; введен дополнительный ГСТ, который включен между общей шиной и полюсным выводом шестого МОЭП; позиционные выводы шестого и седьмого МОЭП объединены попарно и подключены к ЗР; полюсной вывод седьмого МОЭП подключен к инвертирующему входу первого усилителя; второй усилитель выполнен с переключаемым коэффициентом усиления восьмым МОЭП; выходы СУ соединены с входами разрешения и адреса всех МОЭП.This goal is achieved by the fact that in a multichannel device for measuring temperature, containing resistance thermometers (TC), specifying resistors (ZR), the common point of which is connected to a common bus; stable current generator (GTS), one of the terminals of which is connected to a common bus; three amplifiers connected in series, the output of the last amplifier is the output of the device; control scheme (SU); additionally introduced eight multi-position single-pole electronic switches (MOEP); another GTS terminal is connected to the pole terminal of the first MEP; positional conclusions of the first and second MOEP are combined in pairs and connected to the vehicle; the pole terminal of the third MEA is connected to the pole terminal of the first MEA; positional conclusions of the third and fourth MECP are combined in pairs and connected through a newly introduced chain of two series-connected calibration resistors to a common bus; the connection points of the calibration resistors are connected to the positional terminals of the fifth MOEP; the pole conclusions of the second, fourth and fifth MECP are combined together and connected to the non-inverting input of the first amplifier, which is made instrumental; an additional GTS has been introduced, which is connected between the common bus and the pole terminal of the sixth MES; positional conclusions of the sixth and seventh MOEP are combined in pairs and connected to the SR; the pole terminal of the seventh MOEP is connected to the inverting input of the first amplifier; the second amplifier is made with a switchable gain of the eighth MOEP; the outputs of the control system are connected to the inputs of the permission and addresses of all the MES.
На чертеже изображена функциональная схема многоканального устройства для измерения температуры.The drawing shows a functional diagram of a multi-channel device for measuring temperature.
Многоканальное устройство для измерения температуры содержит: восемь многопозиционных однополюсных электронных переключателей (МОЭП) 1-8 (на рисунке для наглядности они изображены как электромеханические переключатели, и, кроме того, чтобы не затенять рисунок, не показано подключение элементов 9-12 по трехпроводной схеме); термометры сопротивлений (ТС) 9, задающие резисторы (ЗР) 10, общая точка которых соединена с общей шиной; генератор стабильного тока (ГСТ) 13, который подключен к общей шине и полюсным выводам МОЭП 1 и 3; позиционные выводы МОЭП 1 и 2 объединены попарно, и каждый МОЭП 1, 2 подключен к соответствующему ТС 9; позиционные выводы МОЭП 3 и 4 объединены попарно и через цепочки из двух последовательно соединенных калибровочных резисторов 11 и 12 подключены к общей шине; точки соединения калибровочных резисторов 11 и 12 соединены с позиционными выводами МОЭП 5; ГСТ 14 включен между общей шиной и полюсным выводом МОЭП 6; позиционные выводы МОЭП 6 и 7 объединены попарно и подключены к ЗР 10; полюсные выводы МОЭП 2, 4, 5 объединены и подключены к неинвертирующему входу инструментального усилителя 15; инвертирующий вход усилителя 15 соединен с полюсным выводом МОЭП 7; выход усилителя 15 соединен со входом усилителя 16, который выполнен с переключаемым МОЭП 8 коэффициентом усиления; выход усилителя 16 подключен ко входу выходного усилителя 17; схему управления (СУ) 18, выходы которой подключены ко входам разрешения и адреса всех 1-8 МОЭП.A multichannel device for measuring temperature contains: eight multi-position single-pole electronic switches (MOEPs) 1-8 (in the figure they are shown as electromechanical switches for clarity, and in addition to not obscuring the picture, the connection of elements 9-12 is not shown in a three-wire circuit) ; resistance thermometers (TS) 9, specifying resistors (ZR) 10, the common point of which is connected to a common bus; stable current generator (GTS) 13, which is connected to a common bus and
Многоканальное устройство для измерения температуры работает следующим образом: при подаче питания и работе устройства в режиме измерения СУ 18 выдает на входы адреса всех МОЭП 1-8 сигналы поочередного опроса всех температурных каналов и сигналы разрешения для всех МОЭП, кроме 3-5, при этом на вход инструментального усилителя будет поступать следующее дифференциальное напряжение при равных токах ГСТ 13 и 14A multichannel device for measuring temperature works as follows: when power is applied and the device is in measurement mode, the
где Rтс - текущее значение сопротивления опрашиваемого ТС;where R tf is the current value of the resistance of the interrogated vehicle;
Rзр - сопротивление опрашиваемого ЗР, которое определяет нижнюю границу измерительного диапазона;R sp - the resistance of the interrogated SP, which determines the lower limit of the measuring range;
Iгст - ток ГСТ.I GST - GTS current.
Инструментальный усилитель 15 это напряжение усилит в К1 раз и преобразует в однополярное. На выходе устройства будет однополярное напряжение, равное
где K1 - коэффициент усиления инструментального усилителя 15;where K 1 is the gain of the
К2 - коэффициент усиления усилителя с переключаемым коэффициентом усиления 16;K 2 - gain of the amplifier with a switchable gain of 16;
К3 - коэффициент усиления выходного усилителя 17.K 3 - gain of the
При проведении калибровки СУ 18 снимает сигнал разрешения с МОЭП 1 и 2 и выдает его на МОЭП 3 и 4 или 5, при подаче его на МОЭП 4 происходит замер резисторов нижней калибровочной точки 11, а при подаче его на МОЭП 5 происходит замер резисторов верхней калибровочной точки - последовательное соединение резисторов 11 и 12.When calibrating, the
При использовании в устройстве прецизионных резисторов С2-29 В класса точности 0,05% нестабильность, гарантируемая техническими условиями на резисторы (см. ОЖО.467.099 ТУ, л.11, п.2.3.2.1.) при суммарном времени включения менее 2000 ч составляет ±0,05%, при превышении этого времени - возрастает до ±0,5%, т.е. в десять раз, но распределяя эти 2000 ч на весь ресурс равномерно, можно сохранить высокую точность устройства при введении калибровки на весь срок активного существования КА.When using precision resistors C2-29 V in the accuracy class of 0.05%, the instability guaranteed by the technical conditions for the resistors (see ОЖО.467.099 ТУ, l.11, clause 2.3.2.1.) With a total on-time of less than 2000 hours is ± 0.05%, if this time is exceeded, it increases to ± 0.5%, i.e. ten times, but by distributing these 2000 hours over the entire resource evenly, it is possible to maintain high accuracy of the device when calibration is introduced for the entire period of the spacecraft’s active existence.
Суть калибровки заключается в том, что в момент ее проведения выполняется соотношениеThe essence of calibration is that at the time of its implementation, the relation
где Rн - калибровочное сопротивление нижней калибровочной точки - резисторы 11;where R n - calibration resistance of the lower calibration point -
Rв - калибровочное сопротивление верхней калибровочной точки - суммарное сопротивление резисторов 11 и 12;R in - calibration resistance of the upper calibration point - the total resistance of the
Rt - текущее значение ТС 9;R t is the current value of
Uв, Uн, Ut - выходные напряжения устройства в верхней и нижней калибровочных точках и текущее значение.U in , U n , U t - the output voltage of the device at the upper and lower calibration points and the current value.
Преобразовав выражение (3) для определения Rt (зная Rt, можно по тарировочной характеристике на конкретный ТС 9 определить температуру), получим:Transforming expression (3) to determine R t (knowing R t , we can determine the temperature from the calibration characteristic for a specific TS 9), we obtain:
При старении устройства может появиться напряжение смещения ΔU и измениться на α-коэффициент передачи по напряжению. Перепишем выражение (4) с учетом появления ΔU и α:As the device ages, a bias voltage ΔU may appear and change to α-voltage transmission coefficient. We rewrite expression (4) taking into account the appearance of ΔU and α:
В выражении (5) при раскрытии скобок ΔU взаимно вычитаются, α выносятся за скобки в числителе и знаменателе и сокращаются, а выражение (5) приобретает вид (4), что говорит о невлиянии процессов деградации на точность устройства при идеальных Rн и Rв. Предложенное устройство проще, так как содержит меньше элементов и, следовательно, его надежность выше; в десять раз повышена долговременная точность устройства за счет введения калибровки.In the expression (5), when the brackets are opened, ΔU are mutually subtracted, α is put out of the brackets in the numerator and denominator and reduced, and expression (5) takes the form (4), which indicates that the degradation processes do not influence the accuracy of the device at ideal R n and R in . The proposed device is simpler because it contains fewer elements and, therefore, its reliability is higher; ten times increased long-term accuracy of the device due to the introduction of calibration.
Было изготовлено более 100 устройств, все они отличались хорошей повторяемостью, точностью, разрешающей способностью ±0,005°С. Устройства собраны на элементах: К10-17С, С2-29 В, 1127КН6, 2С198Е, 2П304А, 140УД1701АСАР, Н5503ХМ5-171.More than 100 devices were manufactured; all of them were distinguished by good repeatability, accuracy, and resolution of ± 0.005 ° С. The devices are assembled on the elements: K10-17C, C2-29 V, 1127KN6, 2S198E, 2P304A, 140UD1701ASAR, N5503XM5-171.
Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.Of the patent information materials known to the applicant, no signs were found that are similar to the totality of the features of the claimed object.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012140593/28A RU2526195C2 (en) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Multi-channel device for measurement of temperature |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012140593/28A RU2526195C2 (en) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Multi-channel device for measurement of temperature |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012140593A RU2012140593A (en) | 2014-03-27 |
RU2526195C2 true RU2526195C2 (en) | 2014-08-20 |
Family
ID=50342836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012140593/28A RU2526195C2 (en) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Multi-channel device for measurement of temperature |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2526195C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807963C1 (en) * | 2023-10-11 | 2023-11-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт государственный технологический университет | Multichannel temperature measuring device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU23606A1 (en) * | 1928-12-11 | 1931-10-31 | Н.И. Куклин | Device for automatic acceptance of rubber from under the calender |
SU717566A1 (en) * | 1977-10-21 | 1980-02-25 | Grinets Vladimir D | Temperature measuring device |
SU1560987A1 (en) * | 1988-07-20 | 1990-04-30 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Digital meter of temperature |
EP1071933A1 (en) * | 1998-04-14 | 2001-01-31 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Method and apparatus for measuring temperature with an integrated circuit device |
RU2447412C2 (en) * | 2010-06-18 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Temperature measuring device |
-
2012
- 2012-09-21 RU RU2012140593/28A patent/RU2526195C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU23606A1 (en) * | 1928-12-11 | 1931-10-31 | Н.И. Куклин | Device for automatic acceptance of rubber from under the calender |
SU717566A1 (en) * | 1977-10-21 | 1980-02-25 | Grinets Vladimir D | Temperature measuring device |
SU1560987A1 (en) * | 1988-07-20 | 1990-04-30 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Digital meter of temperature |
EP1071933A1 (en) * | 1998-04-14 | 2001-01-31 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Method and apparatus for measuring temperature with an integrated circuit device |
RU2447412C2 (en) * | 2010-06-18 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Temperature measuring device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807963C1 (en) * | 2023-10-11 | 2023-11-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт государственный технологический университет | Multichannel temperature measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012140593A (en) | 2014-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102749520B (en) | Multichannel high-precision thermal resistance breadboard based on extensions for instrumentation (PXI) bus | |
Eke et al. | Design and implementation of a low-cost multi-channel temperature measurement system for photovoltaic modules | |
CN107702822B (en) | A kind of multichannel quick high accuracy temp measuring system based on intersection polling mechanism | |
RU2492436C1 (en) | Temperature measurement device | |
CN202599559U (en) | Multi-channel thermal resistance switching circuit in thermal resistance measurement system | |
CN102809443A (en) | Method and circuit for measuring temperature | |
RU2526195C2 (en) | Multi-channel device for measurement of temperature | |
US10120405B2 (en) | Single-junction voltage reference | |
US20200373938A1 (en) | Ratiometric Gain Error Calibration Schemes for Delta-Sigma ADCs with Capacitive Gain Input Stages | |
Giblin | Re-evaluation of uncertainty for calibration of 100 MΩ and 1 GΩ resistors at NPL | |
RU2460081C2 (en) | Multichannel null radiometer | |
CN202648823U (en) | Single constant current source and multichannel thermal resistance measuring system | |
CN115060962A (en) | Source meter capable of rapidly switching measuring range and temperature compensation method thereof | |
RU2447412C2 (en) | Temperature measuring device | |
US20200162071A1 (en) | Switching Circuit | |
Ding et al. | A fast-multi-channel sub-Millikelvin precision resistance thermometer readout based on the round-robin structure | |
CN110567603B (en) | Single ADC multipath temperature monitoring circuit controlled by GPIO | |
Halawa et al. | Integrated calibration system for accurate AC current measurements up to 100 kHz | |
Hang et al. | Hardware Circuit Design and Engineering Application of Multi-Channel Thermocouples Acquisition | |
RU67725U1 (en) | MULTI-CHANNEL DEVICE FOR MEASURING SIGNAL PARAMETERS | |
CN109991452B (en) | Current signal source capable of realizing arbitrary waveform output in multi-magnitude range | |
Funck | Rebuilding of the Scales for AC-DC Transfer at PTB with Reduced Uncertainties of Measurement | |
SU1364906A1 (en) | Multichannel temperature-measuring device | |
CN203178361U (en) | Power consumption detection circuit | |
Halawa et al. | A step-down technique to calibrate ac current down to 10 μA using a precision 10 mA current shunt |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190922 |