RU2562749C2 - Интерфейсный модуль контроля температур - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в многоканальных устройствах для измерения температур с помощью термопреобразователей сопротивления. Интерфейсный модуль контроля температур содержит термопреобразователь сопротивления 1, опорный резистор 2 и эталонные резисторы 3 и 4 нижней и верхней калибровочных точек первого канала контроля 5, общая точка которых соединена с общей шиной питания, первую группу электронных ключей (ЭК) 6 с тремя ключами - А, В, D, вторую группу ЭК 7 с четырьмя ключами - А, В, С, D, первый генератор стабильного тока 8, который подключен между общей шиной питания и объединенными входами ключей А, В первой группы ЭК 6. Дополнительно введен второй канал контроля 5, представленный термопреобразователями сопротивления 1, опорными резисторами 2 и эталонными резисторами 3 и 4 нижней и верхней калибровочных точек, общая точка которых соединена с общей шиной питания, второй генератор стабильного тока 9, интерфейсная шина обмена 10, контроллер интерфейсов 11, схема управления 12 и последовательно соединенные инструментальный усилитель 13, первый вход которого соединен с точкой объединения выходов ключей А, В, С второй группы ЭК 7, а второй вход которого соединен с выходом ключа D второй группы ЭК 7, масштабирующий усилитель 14, аналого-цифровой преобразователь 15 и буферное устройство 16. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности измерения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в многоканальных устройствах для измерения температур с помощью термопреобразователей сопротивления, например в телеметрических системах и системах терморегулирования космических аппаратов.

Известно многоканальное устройство для измерения температур, содержащее термопреобразователи сопротивления, опорные резисторы, ключи, источник тока, блок управления, генератор тактовой частоты, блок памяти, схему управления, цифроаналоговые преобразователи, RS-триггеры, схему задержки, схему ИЛИ, RC-цепочки, диоды (см. а.с. СССР №1229599).

Такое устройство позволяет последовательно преобразовывать сопротивление термопреобразователей каждого контролируемого канала в цифровой код, а результаты измерения фиксировать в блоке памяти и передавать на внешние устройства для дальнейшей их обработки (например, в центральное процессорное устройство).

Недостатком указанного устройства является низкая точность измерения сопротивления термопреобразователей из-за отсутствия возможности калибровки результатов измерения с помощью внешнего центрального процессорного устройства и отсутствия возможности изменения диапазонов измерения при переключении каналов контроля с разными типономиналами термопреобразователей сопротивления.

Известно устройство для определения активного сопротивления, содержащее последовательно соединенные неизвестное сопротивление и эталонные резисторы, генераторы тока, ключи, дифференциальный усилитель, блоки усилителей опорного и измерительного трактов, блок аналого-цифрового преобразования, блок подготовки объекта измерения, блок контроля температуры и центральное процессорное устройство (см. патент РФ №2245557).

Такое устройство для повышения точности измерения неизвестного сопротивления позволяет с помощью программных средств центрального процессорного устройства осуществлять выбор пределов диапазона измерения за счет возможности изменения коэффициентов усиления блоков усилителей опорного и измерительного трактов и настройку измерительного тока в генераторах тока в зависимости от выбранных пределов диапазона измерения, а результаты измерения передавать в центральное процессорное устройство для их дальнейшей обработки.

Недостатком указанного устройства являются ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возможности проводить многоканальные измерения.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, опорный (задающий) резистор и эталонные резисторы нижней и верхней калибровочных точек, общая точка которых соединена с общей шиной питания, первую и вторую группы электронных коммутаторов (ЭК) с четырьмя независимыми ключами - А, В, С, D, генератор стабильного тока, который подключен между общей шиной питания и объединенными входами всех ключей первой группы ЭК, запоминающий конденсатор, схему выделения дифференциальной составляющей сигнала, состоящую из инвертирующего усилителя, третьей и четвертой групп ЭК с двумя независимыми ключами - А, D, двух помехоподавляющих конденсаторов, RC-фильтра с форсирующей цепочкой из двух встречно-параллельно включенных диодов, включенной между входом и выходом RC-фильтра, выходной усилитель и генератор прямоугольных импульсов с входами управления - калибровка нижней точки и калибровка верхней точки, прямой выход которого при штатной работе подключен к входам управления ключей А всех групп ЭК (при калибровке он подключается к входам управления ключей В и С всех групп ЭК), а инверсный - к входам управления ключей D всех групп ЭК, при этом выход ключа А первой группы ЭК соединен с входом ключа А второй группы ЭК и термопреобразователем сопротивления, выход ключа D первой группы ЭК соединен с входом ключа D второй группы ЭК и опорным резистором, выход ключа В первой группы ЭК соединен с входом ключа В второй группы ЭК и эталонным резистором верхней калибровочной точки, выход ключа С первой группы ЭК соединен с входом ключа С второй группы ЭК и эталонным резистором нижней калибровочной точки, входы ключей А, В, С, D второй группы ЭК объединены и подключены через запоминающий конденсатор к входу схемы выделения дифференциальной составляющей сигнала, выход которой подключен к входу оконечного усилителя, выход которого является выходом устройства (см. патент РФ №2492436).

Такое устройство для повышения точности измерения позволяет проводить калибровку измерительного тракта с помощью эталонных резисторов верхней и нижней калибровочных точек. По существенным признакам и выполняемым функциям оно может быть признано прототипом.

Недостатками прототипа являются низкая точность измерения из-за возможности возникновения большой нестабильности значения разности сопротивлений эталонных резисторов верней и нижней калибровочных точек (технологический разброс значений сопротивления эталонных резисторов и неодинаковый эксплуатационный уход значений сопротивлений эталонных резисторов) и ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возможности производить многоканальные измерения, а также передавать результаты измерения на внешние устройства для последующей их обработки (например, в центральный процессорный модуль).

Задачей предлагаемого изобретения является создание интерфейсного модуля контроля температур с расширенными функциональными возможностями, позволяющего проводить многоканальные измерения сопротивлений термопреобразователей различных типономиналов и обеспечивать для повышения точности измерения возможность автоматического выбора пределов диапазона измерения и проведения высокостабильной автокалибровки результатов измерения с помощью программных средств внешнего центрального процессорного модуля.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в интерфейсный модуль контроля температур, содержащий термопреобразователь сопротивления, опорный резистор и эталонные резисторы нижней и верхней калибровочных точек первого канала контроля, общая точка которых соединена с общей шиной питания, первую группу ЭК с тремя ключами - А, В, D, вторую группу ЭК с четырьмя ключами - А, В, С, D, первый генератор стабильного тока, который подключен между общей шиной питания и объединенными входами ключей А, В первой группы ЭК, причем первый выход ключа А первой группы ЭК соединен с первым входом ключа А второй группы ЭК и термопреобразователем сопротивления первого канала контроля, первый выход ключа В первой группы ЭК соединен с первым входом ключа В второй группы ЭК и эталонным резистором верхней калибровочной точки первого канала контроля, первый вход ключа С второй группы ЭК соединен с эталонным резистором нижней калибровочной точки первого канала контроля, первый выход ключа D первой группы ЭК соединен с первым входом ключа D второй группы ЭК и опорным резистором первого канала контроля, выходы ключей А, В, С второй группы ЭК объединены в общую точку, введены термопреобразователи сопротивления, опорные резисторы и эталонные резисторы нижней и верхней калибровочных точек дополнительных каналов контроля, общая точка которых соединена с общей шиной питания, второй генератор стабильного тока, интерфейсная шина обмена, контроллер интерфейсов, схема управления и последовательно соединенные инструментальный усилитель, первый вход которого соединен с точкой объединения выходов ключей А, В, С второй группы ЭК, а второй вход которого соединен с выходом ключа D второй группы ЭК, масштабирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь и буферное устройство, причем второй генератор стабильного тока подключен между общей шиной питания и входом ключа D первой группы ЭК, дополнительные выходы ключа А первой группы ЭК соединены с соответствующими дополнительными входами ключа А второй группы ЭК и термопреобразователями сопротивления соответствующих дополнительных каналов контроля, дополнительные выходы ключа В первой группы ЭК соединены с соответствующими дополнительными входами ключа В второй группы ЭК и эталонным резистором верхней калибровочной точки соответствующих дополнительных каналов контроля, дополнительные входы ключа С второй группы ЭК соединены с эталонными резисторами нижней калибровочной точки соответствующих дополнительных каналов контроля, дополнительные выходы ключа D первой группы ЭК соединены с соответствующими дополнительными входами ключа D второй группы ЭК и опорными резисторами соответствующих дополнительных каналов контроля, интерфейсная шина обмена подключена к входу/выходу контроллера интерфейсов, шина приема данных которого соединена с выходами буферного устройства, а шина выдачи данных и выходы синхронизации которого соединены с соответствующими входами схемы управления, первый выход которой соединен с адресными входами всех ключей первой и второй групп ЭК и масштабирующего усилителя, второй выход которой соединен с входами разрешения ключей А первой и второй групп ЭК, третий выход которой соединен с входом разрешения ключа В первой группы ЭК, четвертый и пятый выходы которой соединены соответственно с входами разрешения ключей В и С второй группы ЭК, шестой и седьмой выходы которой соединены соответственно с входами запуска аналого-цифрового преобразователя и буферного устройства, эталонный резистор верхней калибровочной точки во всех каналах контроля выполнен в виде последовательного соединения эталонного резистора нижней калибровочной точки и добавочного эталонного резистора, ключи А, В, D первой группы ЭК выполнены в виде аналоговых демультиплексоров, а ключи А, В, С, D второй группы ЭК выполнены в виде аналоговых мультиплексоров.

Суть изобретения поясняется приведенной на чертеже функциональной схемой предлагаемого интерфейсного модуля контроля температур.

Интерфейсный модуль контроля температур содержит термопреобразователь сопротивления 1, опорный резистор 2 и эталонные резисторы 3 и 4 нижней и верхней калибровочных точек первого канала контроля 5, общая точка которых соединена с общей шиной питания, первую группу ЭК 6 с тремя ключами - А, В, D, вторую группу ЭК 7 с четырьмя ключами - А, В, С, D, первый генератор стабильного тока 8, который подключен между общей шиной питания и объединенными входами ключей А, В первой группы ЭК 6, причем первый выход ключа А первой группы ЭК 6 соединен с первым входом ключа А второй группы ЭК 7 и термопреобразователем сопротивления 1 первого канала контроля 5, первый выход ключа В первой группы ЭК 6 соединен с первым входом ключа В второй группы ЭК 7 и эталонным резистором 4 верхней калибровочной точки первого канала контроля 5, первый вход ключа С второй группы ЭК 7 соединен с эталонным резистором 3 нижней калибровочной точки первого канала контроля 5, первый выход ключа D первой группы ЭК 6 соединен с первым входом ключа D второй группы ЭК 7 и опорным резистором 2 первого канала контроля 5, выходы ключей А, В, С второй группы ЭК 7 объединены в общую точку, введены термопреобразователи сопротивления 1, опорные резисторы 2 и эталонные резисторы 3 и 4 нижней и верхней калибровочных точек дополнительных каналов контроля 5, общая точка которых соединена с общей шиной питания, второй генератор стабильного тока 9, интерфейсная шина обмена 10, контроллер интерфейсов 11, схема управления 12 и последовательно соединенные инструментальный усилитель 13, первый вход которого соединен с точкой объединения выходов ключей А, В, С второй группы ЭК 7, а второй вход которого соединен с выходом ключа D второй группы ЭК 7, масштабирующий усилитель 14, аналого-цифровой преобразователь 15 и буферное устройство 16, причем генератор стабильного тока 9 подключен между общей шиной питания и входом ключа D первой группы ЭК 6, дополнительные выходы ключа А первой группы ЭК 6 соединены с соответствующими дополнительными входами ключа А второй группы ЭК 7 и термопреобразователями сопротивления 1 соответствующих дополнительных каналов контроля 5, дополнительные выходы ключа В первой группы ЭК 6 соединены с соответствующими дополнительными входами ключа В второй группы ЭК 7 и эталонным резистором 4 верхней калибровочной точки соответствующих дополнительных каналов контроля 5, дополнительные входы ключа С второй группы ЭК 7 соединены с эталонными резисторами 3 нижней калибровочной точки соответствующих дополнительных каналов контроля 5, дополнительные выходы ключа D первой группы ЭК 6 соединены с соответствующими дополнительными входами ключа D второй группы ЭК 7 и опорными резисторами 2 соответствующих дополнительных каналов контроля 5, интерфейсная шина обмена 10 подключена к входу/выходу контроллера интерфейсов 11, шина приема данных которого соединена с выходами буферного устройства 16, а шина выдачи данных и выходы синхронизации которого соединены с соответствующими входами схемы управления 12, первый выход которой соединен с адресными входами всех ключей первой и второй групп ЭК 6 и 7 и масштабирующего усилителя 15, второй выход которой соединен с входами разрешения ключей А первой и второй групп ЭК 6 и 7, третий выход которой соединен с входом разрешения ключа В первой группы ЭК 6, четвертый и пятый выходы которой соединены соответственно с входами разрешения ключей В и С второй группы ЭК 7, шестой и седьмой выходы которой соединены соответственно с входами запуска аналого-цифрового преобразователя 15 и буферного устройства 16, эталонный резистор верхней калибровочной точки во всех каналах контроля 5 выполнен в виде последовательного соединения эталонного резистора 3 нижней калибровочной точки и добавочного эталонного резистора 4, ключи А, В, D первой группы ЭК 6 выполнены в виде аналоговых демультиплексоров, а ключи А, В, С, D второй группы ЭК 7 выполнены в виде аналоговых мультиплексоров.

Как показано на чертеже, в интерфейсном модуле выбор номера канала контроля 5 обеспечивается подачей на адресные входы всех ключей первой и второй групп ЭК 6 и 7 кода номера канала контроля с первого выхода схемы управления 12. При этом ключи А или В первой группы ЭК 6 при наличии сигнала разрешения со второго или третьего выходов схемы управления 12 обеспечивают в выбранном канале контроля 5 протекание тока I_г1 первого генератора стабильного тока 8 через термопреобразователь сопротивления 1 с текущим сопротивлением R_тс или эталонный резистор 3 нижней калибровочной точки с сопротивлением R_кн и последовательное соединенные эталонные резисторы 3 и 4 верхней калибровочной точки с сопротивлением R_кв=R_кн+ΔR_кв и формирование на них уровней соответственно текущего напряжения U_тс=R_тсI_г1 или калибровочных напряжений U_кн=R_кнI_г1 и U_кв=R_квI_г1, а ключ D первой группы ЭК 6 не зависит от сигналов разрешения и обеспечивает постоянное протекание тока I_г2 генератора стабильного тока 8 через опорный резистор 2, сопротивление которого R_оп определяет нижнюю границу диапазона измерения, и формирование на нем уровня опорного напряжения U_оп=R_опI_г2. Обычно в генераторах стабильного тока 8 и 9 устанавливают равные токи I_г1=I_г2=I_г, что позволяет обеспечить баланс напряжений на выходах каналов контроля 5 и упростить расчеты характеристик измерительного тракта.

Ключи А, В или С второй группы ЭК 7 в соответствии с поступающим сигналом разрешения со второго, четвертого или пятого выхода схемы управления 12 совместно с ключом D второй группы ЭК 7, который не зависит от сигналов разрешения, обеспечивают относительно уровня опорного напряжения U_оп на опорном резисторе 2 выбор дифференциальных составляющих текущего напряжения ΔU_тс=U_тс-U_оп на термопреобразователе сопротивления 1, калибровочного напряжения ΔU_кн=U_кн-U_оп на эталонном резисторе 3 нижней калибровочной точки или калибровочного напряжения ΔU_кв=U_кв-U_оп на последовательно соединенных эталонных резисторах 3 и 4 верхней калибровочной точки. При этом с объединенных выходов ключей А, В, С второй группы ЭК 7 относительно выхода ключа D второй группы ЭК 7 обеспечивается подача выбранного дифференциального напряжения ΔU_x={ΔU_тс, ΔU_кн, ΔU_кв} на входы инструментального усилителя 13.

Инструментальный усилитель 13 обеспечивает преобразование выбранного дифференциального напряжения ΔU_x в однополярное и предварительное его усиление до уровня U_иу, достаточного для нормальной работы масштабирующего усилителя 14 во всех требуемых диапазонах измерения.

Масштабирующий усилитель 14 для установления требуемого диапазона измерения, определяемого типономиналом термопреобразователя сопротивления 1, позволяет при подаче на его адресные входы кода номера канала с первого выхода схемы управления 12 изменять коэффициент усиления и обеспечивает согласование максимального уровня напряжения U_му на его выходе с максимально допустимым уровнем входного сигнала аналого-цифрового преобразователя 15.

Аналого-цифровой преобразователь 15 обеспечивает по сигналу запуска с шестого выхода схемы управления 12 преобразование напряжения U_му в цифровой эквивалент Y_x.

Буферное устройство 16 обеспечивает по сигналу чтения с седьмого выхода схемы управления 12 передачу цифрового эквивалента Y_x преобразованного напряжения U_му на входы приема данных контроллера интерфейсов 11.

Схема управления 12 обеспечивает формирование всех выходных сигналов управления в соответствии с установленными данными на шине выдачи данных контроллера интерфейсов 11 по синхроимпульсам, поступающим с выходов синхронизации контроллера интерфейсов 11.

Контроллер интерфейсов 11 по отношению к внешнему центральному процессорному модулю (на чертеже не показан) является оконечным устройством и обеспечивает через интерфейсную шину обмена 10 в режиме приема информации преобразование последовательного интерфейса в параллельный и в режиме выдачи информации преобразование параллельного интерфейса в последовательный.

Интерфейсный модуль контроля температур работает следующим образом.

После начальной инициализации центральный процессорный модуль начинает взаимодействовать по шине обмена 10 с контроллером интерфейсов 11 и формировать диаграмму циклического опроса каналов контроля 5 интерфейсного модуля. Эта диаграмма предполагает фиксацию в памяти схемы управления 12 режимов работы интерфейсного модуля, чтение через буферное устройство 16 данных о результатах измерения сопротивлений термопреобразователей сопротивления 1 в каналах контроля 5 и обработку результатов измерения в центральном процессорном модуле. Процесс формирования диаграммы опроса в одном цикле включает в себя следующую последовательность действий:

- в момент времени t₀ в схему управления 12 производится запись номера опрашиваемого канала 5 (активен первый выход схемы управления 12) и требуемой точки контроля (активен второй выход схемы управления 12 для измерения текущего дифференциального напряжения ΔU_тс; активны третий и четвертый или третий и пятый выходы схемы управления 12 для измерения соответственно калибровочного напряжения ΔU_кв или ΔU_кн);

- в момент времени t₁ после установления переходных процессов в масштабирующем усилителе 14 через схему управления 12 производится запуск аналого-цифрового преобразователя 15 для начала преобразования напряжения U_му, полученного при усилении одного из трех дифференциальных напряжений ΔU_x={ΔU_тс, ΔU_кн, ΔU_кв} инструментальным усилителем 13 и масштабирующим усилителем 14, в цифровой эквивалент Y_x (активизируется на короткое время шестой выход схемы управления 12);

- в момент времени t₂ после завершения процесса преобразования в аналого-цифровом преобразователе 15 производится через буферное устройство 16 чтение цифрового эквивалента Y_x напряжения U_му на шину приема данных контроллера интерфейсов 11 (активизируется на короткое время седьмой выход схемы управления 12) и передача его через контроллер интерфейсов 11 по шине обмена 10 в центральный процессорный модуль для обработки результатов измерения.

После завершения цикла опроса предыдущего канала контроля 5 начинается новый цикл опроса следующего канала контроля 5 и процесс формирования диаграммы опроса в новом цикле повторяется.

Поскольку результат измерения текущего дифференциального напряжения ΔU_тс может содержать систематическую погрешность измерения, то ее вычисляют с помощью программных средств центрального процессорного модуля путем определения констант уравнения передаточной характеристики усилительной части измерительного тракта по результатам измерения дифференциальных напряжений ΔU_кв, ΔU_кн в верхней и нижней калибровочных точках, а результат измерения калибруют.

Действительно, в общем случае цифровой эквивалент Y_x напряжения U_му, полученного после усиления измеряемого напряжения ΔU_x, определяется отклонением реальной передаточной характеристики усилительной части измерительного тракта от идеальной и может быть получен с погрешностью из-за наличия начального смещения Y_см (аддитивная составляющая), отличия коэффициента передачи К_п от номинального (мультипликативная составляющая) и нелинейности передаточной характеристики (нелинейная составляющая). Если пренебречь последней из составляющих (линейность измерительного тракта обеспечивают выбором элементной базы), то получение результата, свободного от погрешностей, предполагает проведение трех измерений: текущего дифференциального напряжения ΔU_тс на термопреобразователе сопротивления Y_тс=К_пΔU_тс+Y_см, где ΔU_тс=(R_тс-R_оп)I_г, дифференциального напряжения ΔU_кв на эталонных резисторах верхней калибровочной точки Y_кв=K_пΔU_кв+Y_см; где ΔU_кв=(R_кв-R_оп)I_г, и дифференциального напряжения ΔU_кн на эталонном резисторе нижней калибровочной точки Y_кн=K_пΔU_кн+Y_см, где ΔU_кн=(R_кн-R_оп)I_г.

Учитывая, что измеряемыми параметрами в каналах контроля являются текущее сопротивление R_тс термопреобразователя сопротивления, сопротивление R_кн эталонного резистора нижней калибровочной точки и сопротивление R_кв эталонных резисторов верхней калибровочной точки, целесообразно приведенные соотношения выразить через эти параметры: Y_тс=αR_тс+β, Y_кв=αR_кв+β, Y_кн=αR_кн+β, где α=К_пI_г - общий коэффициент передачи измерительного тракта, β=-К_пI_гR_оп+Y_см - общее смещение измерительного тракта. Две последние операции являются калибровочными, позволяющими центральному процессорному модулю автоматически рассчитать: общий коэффициент передачи измерительного тракта α=(Y_кв-Y_кн)/(R_кв-R_кн), общее смещение измерительного тракта β=(R_квY_кн-R_кнY_кв)/(R_кв-R_кн) и значение текущего сопротивления термопреобразователя сопротивления R_тс=R_кн+(R_кв-R_кн)(Y_тс-Y_кн)/(Y_кв-Y_кн).

Из последнего выражения видно, что значение текущего сопротивления R_тс термопреобразователя сопротивления определяется по значениям сопротивлений R_кв и R_кн эталонных резисторов верхней и нижней калибровочных точек, которые хранятся в памяти центрального процессорного модуля. Влияние же общего коэффициента передачи α измерительного тракта и общего смещения β измерительного тракта, изменяющихся в процессе длительного срока эксплуатации, на результат вычисления исключается.

Учитывая, что в верхней калибровочной точке сопротивление R_кв=R_кн+ΔR_кв, выражение для вычисления значения текущего сопротивления R_тс термопреобразователя сопротивления приобретает упрощенный вид: R_тс=R_кн+ΔR_кв(Y_тс-Y_кн)/(Y_кв-Y_кн).

Значение текущей температуры Т_тс, соответствующее измеренному значению текущего сопротивления R_тс термопреобразователя сопротивления, либо пересчитывается по градуировочной характеристике используемого типономинала термопреобразователя сопротивления, либо сразу вычисляется по расчетным соотношениям, аналогичным приведенным выше для текущего сопротивления R_тс, в которых константами являются калибровочные температуры Т_кв и Т_кн вместо калибровочных сопротивлений R_кв и Р_кн, т.е. Т_тс=Т_кн+(Т_кв-Т_кн)(Y_тс-Y_кн)/(Y_кв-Y_кн) или с учетом того, что в верхней калибровочной точке сопротивление R_кв=R_кн+ΔК_кв, в упрощенном виде Т_тс=Т_кн+ΔТ_кв(Y_тс-Y_кн)/(Y_кв-Y_кн).

Эффективность автокалибровок, проводимых программными средствами центрального процессорного модуля, зависит от стабильности сопротивлений R_кв и R_кн эталонных резисторов верхней и нижней калибровочных точек в течение всего срока эксплуатации интерфейсного модуля, поэтому они реализуются на прецизионных резисторах. Так, при использовании прецизионных резисторов типа С2-29В класса точности ±0,05% нестабильность, гарантируемая техническими условиями на резисторы (см. ОЖО.467.099 ТУ), при суммарном времени включения менее 2000 ч составляет ±0,05%, а при превышении этого времени в течение срока эксплуатации интерфейсного модуля может возрасти до ±0,5%. Поэтому для повышения точности измерения эталонные резисторы верхней и нижней калибровочных точек включаются на короткое время, при котором суммарное время включения не превышает 2000 ч. Использование последовательного соединения эталонных резисторов верхней калибровочной точки, при котором R_кв=R_кн+ΔR_кв, дополнительно повышает стабильность измерения, т.к. при условии R_кн>>ΔR_кв погрешность измерения текущего сопротивления R_тс термопреобразователя сопротивления будет определяться нестабильностью только одного сопротивления R_кн, при этом разность сопротивлений ΔR_кв=R_кв-R_кн, определяющая рабочий диапазон шкалы аналого-цифрового преобразователя, будет оставаться практически неизменной.

Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом интерфейсном модуле техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерения при различных условиях эксплуатации.

Рассмотренный интерфейсный модуль контроля температур найдет применение в аппаратуре системы терморегулирования космических аппаратов. В настоящее время такой модуль находится на стадии внедрения в конструкторскую документацию различных изделий предприятия и реализован на следующих элементах: электронные коммутаторы - на микросхемах 1127КН6, аналоговые устройства - на операционных усилителях 140УД1701А, образцовые элементы в аналоговых устройствах - на прецизионных резисторах С2-29В и высокостабильных стабилитронах 2С198Е, АЦП - на микросхеме 1113ПВ1А, цифровые устройства схемы управления - на микросхемах серии 1554, контроллер интерфейсов - на большой интегральной схеме Н5503ХМ5-171.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Claims (3)

1. Интерфейсный модуль контроля температур, содержащий термопреобразователь сопротивления, опорный резистор и эталонные резисторы нижней и верхней калибровочных точек первого канал контроля, общая точка которых соединена с общей шиной питания, первую группу электронных коммутаторов (ЭК) с тремя ключами - A, B, D, вторую группу ЭК с четырьмя ключами - A, B, C, D, первый генератор стабильного тока, который подключен между общей шиной питания и объединенными входами ключей A, B первой группы ЭК, причем первый выход ключа A первой группы ЭК соединен с первым входом ключа A второй группы ЭК и термопреобразователем сопротивления первого канала контроля, первый выход ключа B первой группы ЭК соединен с первым входом ключа B второй группы ЭК и эталонным резистором верхней калибровочной точки первого канала контроля, первый вход ключа C второй группы ЭК соединен с эталонным резистором нижней калибровочной точки первого канала контроля, первый выход ключа D первой группы ЭК соединен с первым входом ключа D второй группы ЭК и опорным резистором первого канала контроля, выходы ключей A, B, C второй группы ЭК объединены в общую точку, отличающийся тем, что в него введены термопреобразователи сопротивления, опорные резисторы и эталонные резисторы нижней и верхней калибровочных точек дополнительных каналов контроля, общая точка которых соединена с общей шиной питания, второй генератор стабильного тока, интерфейсная шина обмена, контроллер интерфейсов, схема управления и последовательно соединенные инструментальный усилитель, первый вход которого соединен с точкой объединения выходов ключей A, B, C второй группы ЭК, а второй вход которого соединен с выходом ключа D второй группы ЭК, масштабирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь и буферное устройство, причем второй генератор стабильного тока подключен между общей шиной питания и входом ключа D первой группы ЭК, дополнительные выходы ключа A первой группы ЭК соединены с соответствующими дополнительными входами ключа A второй группы ЭК и термопреобразователями сопротивления соответствующих дополнительных каналов контроля, дополнительные выходы ключа B первой группы ЭК соединены с соответствующими дополнительными входами ключа B второй группы ЭК и эталонными резисторами верхней калибровочной точки соответствующих дополнительных каналов контроля, дополнительные входы ключа C второй группы ЭК соединены с эталонными резисторами нижней калибровочной точки соответствующих дополнительных каналов контроля, дополнительные выходы ключа D первой группы ЭК соединены с соответствующими дополнительными входами ключа D второй группы ЭК и опорными резисторами соответствующих дополнительных каналов контроля, интерфейсная шина обмена подключена к входу/выходу контроллера интерфейсов, шина приема данных которого соединена с выходами буферного устройства, а шина выдачи данных и выходы синхронизации которого соединены с соответствующими входами схемы управления, первый выход которой соединен с адресными входами всех ключей первой и второй групп ЭК и масштабирующего усилителя, второй выход которой соединен с входами разрешения ключей A первой и второй групп ЭК, третий выход которой соединен с входом разрешения ключа B первой группы ЭК, четвертый и пятый выходы которой соединены соответственно с входами разрешения ключей B и C второй группы ЭК, шестой и седьмой выходы которой соединены соответственно с входами запуска аналого-цифрового преобразователя и буферного устройства.

2. Интерфейсный модуль контроля температур по п. 1, отличающийся тем, что эталонный резистор верхней калибровочной точки во всех каналах контроля выполнен в виде последовательного соединения эталонного резистора нижней калибровочной точки и добавочного эталонного резистора.

3. Интерфейсный модуль контроля температур по п. 1, отличающийся тем, что ключи A, B, D первой группы ЭК выполнены в виде аналоговых демультиплексоров, а ключи A, B, C, D второй группы ЭК выполнены в виде аналоговых мультиплексоров.