SU1265494A1

SU1265494A1 - Многоканальное устройство дл измерени температуры

Info

Publication number: SU1265494A1
Application number: SU853836835A
Authority: SU
Inventors: Герман Геннадьевич Филонец; Владимир Павлович Чертов; Николай Алексеевич Хлобыстов; Владимир Иванович Бачурский
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4018
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1985-01-07
Publication date: 1986-10-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при построении многоканальных систем дл намерени температуры или напр жени . Цель изобретени - повышение точности измерени и помехоустойчивости. Устройство содержит п резистивных датчиков 1.1 - l.n температуры, каждый из которых имеет четыре вывода 2.1.1-2.4.п,эталонный резистор 3, мультиплексор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, источник 6 опорного напр жени , преобразователи 7 и 8 напр жение - ток, инвертор 9, демультиплексоры 10 и 11, блок 12 управлени , масштабирующий усилитель 13 (МУ). Введение новых элементов и образование новых св зей между элементами устройства позвол ют при измерении температуры производить коррекцию вли ни дрейфа нул МУ 13 и ухода параметров аналого-цифрового преобразовател 5 и исключить вли ние сопротивлени линий св зи 2.4.1-2.4.П, 2.2.1-2,2.л и 2.3.1i 2.3.П из-за высокого входного сопротивлени МУ 13. 1 ил. (Л tc 05 Oi 4 СО 4

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения температуры, и может быть использовано при построении многоканальных систем для измерения температуры или напряжения.

Цель изобретения — повышение точности измерения и помехоустойчивости при сохранении заданного быстродействия.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Многоканальное устройство для измерения температуры содержит η резистивных датчиков 1.1 — l.n температуры, каждый из которых имеет четыре вывода 2.1.1—2.4.п, соединяющих датчики 1.1 — l.n с элементами схемы, эталонный резистор 3, мультиплексор

4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

5, источник 6 опорного напряжения, первый 7 и второй 8 преобразователи напряжение — ток, инвертор 9, первый 10 и второй 11 демультиплексоры, блок 12 управления, масштабирующий усилитель 13, блок управления связан с цифровым индикатором (не показан) .

Устройство работает следующим образом.

При опросе, например, первого датчика 1.1 по сигналу с блока 12 управления открываются соответствующие каналы мультиплексора 4 и демультиплексоров 10 и 11. При этом от первого преобразователя 7 напряжение — ток через первый вывод 2.1.1 резистивный датчик 1.1, имеющий сопротивление R_x, и четвертый вывод 2.4.1 протекает ток

1₀= —V_o k= const, где V_o— величина опорного напряжения; к — коэффициент преобразования напряжение — ток.

Через четвертый 2.4.1 и третий 2.3.1 выводы протекает компенсационный ток Ц, равный 1_о по величине, но встречно ему направленный инвертором 9. В результате на вход АЦП 5 через масштабирующий усилитель 13 подается измеряемое напряжение V_x= [—V₀-k*R_x= R₁₃.4.i(I_o- I*)]-m=-KV₀R_xгде m — коэффициент усиления масштабирующего усилителя;

К — коэффициент преобразования.

Из полученного выражения следует, что при равенстве токов 1_о— Ц погрешность измерения температуры (напряжения), обусловленная влиянием изменения сопротивления линии связи, устраняется. При этом на выходе 14 АЦП 5 формируется код температуры _N^y^_{I =} y₂KR^_I=KRxNm v_o где Νιτ — код первого такта интегрирования.

Из полученного выражения видно, что код температуры линейно зависит от сопротивления датчика и не зависит от величины опорного напряжения V_o. Величина коэффи циента преобразования А может корректироваться изменением коэффициента усиления m масштабирующего усилителя 13 с второго выхода 14 блока 12 управления. Вели₅ чина Νιτ может корректироваться с третьего выхода 15 блока 12 управления.

В исходном состоянии преобразователя по командам блока 12 управления вход масштабирующего усилителя 13 подключается к корпусу преобразователя через п+ 2 вход 10 мультиплексора 4. При этом на вход АЦП 5 подается напряжение дрейфа масштабирующего усилителя 13 и специальный конденсатор накопления запоминает напряжение,которое имеет место на выходе компаратора АЦП 5. Далее это напряжение используется как условный «нуль», относительно которого происходит интегрирование входного и опорного сигналов.

Для коррекции коэффициента преобразования преобразователя по команде с бло20 на 12 управления на вход АЦП 5 вместо датчиков подключается эталонное сопротивление 3 в качестве калибровочной меры. При этом код образцовой уставки Nyc_T.= RoNuK поступает на вход 16 блока 12 управления для последующей корректировки результатов ²⁵ измерения. Таким образом, при измерении температуры в предлагаемом многоканальном преобразователе постоянно корректируются влияния дрейфа нуля масштабирующего усилителя и ухода параметров АЦП практически исключается влияние сопротив⁰ ления четвертой (корпусной) линии 2.4.1 —

2.4.п связи; влияние сопротивления вторых 2.2.1—2.2.п и третьих 2.3.1—2.3.п линий связи также несущественно, из-за высокого входного сопротивления масштабирующего уси₃₅ лителя. Подключение вынесенных на значительные расстояния резистивных датчиков к преобразователю по четырехпроводной схеме существенно уменьшает влияние электромагнитных наводок, поэтому предлагаемое многоканальное устройство для измерения тем40 пературы обеспечивает более высокую точность измерения по сравнению с известным устройством.

Claims

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к устройствам измерени температуры, и может быть использовано нри построении многоканальных систем дл измерени температуры или напр жени . Цель изобретени - повышение точности измерени и помехоустойчивости при сохранении заданного быстродействи . На чертеже представлена функциональ;на схема предлагаемого устройства. Многоканальное устройство дл измерени температуры содержит п резистивных датчиков 1.1 - 1.П температуры, каждый из которых имеет четыре вывода 2.1.1-2.4.п, соедин ющих датчики 1.1 - l.n с элементами схемы, эталонный резистор 3, мультиплексор 4,аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5,источник 6 опорного напр жени , первый 7 и второй 8 преобразователи напр жение - ток, инвертор 9, первый 10 и второй 11 де:мультиплексоры , блок 12 управлени , масштабирующий усилитель 13, блок управлени св зан с цифровым индикатором (не показан ) . Устройство работает следующим образом. При опросе, например, первого датчика 1.1 по сигналу с блока 12 управлени открываютс соответствующие каналы мультиплек сора 4 и демультиплексоров 10 и 11. При этом ОТ первого преобразовател 7 напр жение - ток через первый вывод 2.1.1 резистивный датчик 1.1, имеющий сопротивление R, и четвертый вывод 2.4.1 протекает ток 1о -Vo k const, где Vo - величина опорного напр жени ; k - коэффициент преобразовани напр жение - ток. Через четвертый 2.4.1 и третий 2.3.1 выводы протекает компенсационный ток Ik, равный 1о по величине, но встречно ему направленный инвертором 9. В результате на вход АЦП 5 через масштабирующий усилитель 13 подаетс измер емое напр жение V. -Vo-k-R, R,3.4.1 (lo- I)-m -KVoRx где m - коэффициент усилени масштабирующего усилител ; К - коэффициент преобразовани . Из полученного выражени следует. что при равенстве токов 1о Ь погрешность измерени температуры (напр жени ), обусловленна вли нием изменени сопротивлени линии св зи, устран етс . При этом на выходе 14 АЦП 5 формируетс код температуры тл V.NII VoKR.N,T ;.р л К; N 1Г, V(j где NIT - код первого такта интегрировани . Из полученного выражени видно, что код температуры линейно зависит от сопротивлени датчика и не зависит от величины опорного напр жени Vo. Величина коэффициента преобразовани К может корректироватьс изменением коэффициента усилени m масштабирующего усилител 13 с второго выхода 14 блока 12 управлени . Величина NjT может корректироватьс с третьего выхода 15 блока 12 управлени . В исходном состо нии преобразовател по командам блока 12 управлени вход масщтабирующего усилител 13 подключаетс к корпусу преобразовател через п+ 2 вход мультиплексора 4. При этом на вход АЦП 5 подаетс напр жение дрейфа масштабирующего усилител 13 и специальный конденсатор накоплени запоминает напр жение ,которое имеет место на выходе компаратора АЦП 5. Далее это напр жение используетс как условный «нуль, относительно которого происходит интегрирование входного и опорного сигналов. Дл коррекции коэффициента преобразовани преобразовател по команде с блока 12 управлени на вход АЦП 5 вместо датчиков подключаетс эталонное сопротивление 3 в качестве калибровочной меры. При этом код образцовой уставки NycT. RoNnK поступает на вход 16 блока 12 управлени дл последующей корректировки результатов измерени . Таким образом, при измерении температуры в предлагаемом многоканальном преобразователе посто нно корректируютс вли ни дрейфа нул масштабирующего усилител и ухода параметров АЦП практически исключаетс вли ние сопротивлени четвертой (корпусной) линии 2.4.1 - 2.4.rt св зи; вли ние сопротивлени вторых 2.2.1-2.
2.П и третьих 2.3.1-2.
3.П линий св зи также несущественно, из-за высокого входного сопротивлени масштабирующего усилител . Подключение вынесенных на значительные рассто ни резистивных датчиков к преобразователю по четырехпроводной схеме существенно уменьшает вли ние электромагнитных наводок, поэтому предлагаемое многоканальное устройство дл измерени температуры обеспечивает более высокую точность измерени по сравнению с известным устройством. Формула изобретени Многоканальное устройство дл измерени температуры, содержащее резистивные датчики, источник напр жени , эталонный резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, блок управлени , мультиплексор , управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока управлени , два демультиплексора и аналогоцифровой преобразователь, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени и помехоустойчивости при сохранении заданного быстродействи , в него введены два преобразовател напр жение- ток, инвертор, масштабирующий усилитель, причем источник напр жени соединен с входом первого преобразовател напр жение- ток, выход которого подключен к входу первого демультиплексора, к выходам которого подключены первые токовые выводы резнстнвных датчиков, измерительные выводы которых соединены соответственно с входами мультиплексора, первый дополнительный вход которого подключен к выходу первого демультиплексора и к выводу эталонного резистора, при этом резистивные датчики через потенциальные выводы соединены с входами второго демультиплексора, а через вторые токовые выводы - с общей шиной и с вторым дополнительным входом мультиплексора , выход которого через масштабирующий усилитель соединен с входом аналого-цифрового преобразовател , к опорному входу которого подключен источник напр жени , соединенный через инвертор и второй преобразователь напр жение - ток с выходом второго демультиплексора, управл ющий вход которого, а также управл ющий вход первого демультиплексора соединены с первым выходом блока управлени , второй выход которого подключен к

управл ющему входу масштабирующего усилител , а третий - к корректирующему входу аналого-цифрового преобразовател , выходна шина которого подключена к входу блока управлени .