SU1753383A2 - Устройство цифрового программного управлени дл измерени теплофизических характеристик материалов - Google Patents

Abstract

Назначение: изобретение относитс  к области измерений теплофизических характеристик материалов и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отрасл х народного хоз йства. Сущность изобретени : устройство состоит из распределительного блока 1, блока 2 управлени  микропроцессором,генератора 3 тактовых импульсов, перепрограммируемого блока 4 пам ти, мультиплексора 5, аналого-цифрового преобразовател  6, блока 7 индикации и регистрации, посто нного запоминающего блока 8, усилител  9 посто нного тока, исполнительного блока 10, формировател  11 команд, коммутатор 12 каналов, блока 13 хранени  программ, блока 14 стабилизации напр жени , блока 15 аналоговой пам ти, блока 16 управл емых ключей и измерительного зонда 17.1 ил. (Л С

Description

ел со ы

00

СА)

Изобретение относитс  к области измерений теплофизических характеристик материалов , в частности к устройствам дл  измерени  и непрерывного контрол  коэффициентов теплопроводности, температуропроводности , теплоемкости сыпучих, жидких и твердых материалов, может быть использовано в машиностроительной, химической и других отрасл х народного хоз йства и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт св. № 1298713

Известно устройство цифрового программного управлени  дл  измерени  теплофизических характеристик материалов, содержащее последовательно соединенные блок хранени  программ, распределительный блок, перепрограммируемый блок пам ти, мультиплексор и блок управлени , а также усилитель посто нного тока, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразовател , блок индикации и регистрации, посто нно запоминающий блок, перва  шина которого соединена с второй шиной мультиплексора, блок стабилизации напр жени , измерительный зонд и исполнительный блок, генератор тактовых импульсов, коммутатор каналов и формирователь команд, первый выход которого соединен с исполнительным блоком, второй выход - с входом блока стабилизации напр жени , третий выход - с первым входом коммутатора каналов, второй вход которого подключен к выходу измерительного зонда, а выход - к входу усилител  посто нного тока, первый выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразовател , выход которого соединен с третьим входом мультиплексора, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к второму входу блока управлени , группа входов блока индикации и регистрации соединена с первой группой выходов посто нного запоминающего блока,втора  группа выходов которого подключена к группе входов формировател  команд.

Принцип работы устройства основан на программно управл емом опросе системы датчиков, последовательно подключенных через блок коммутации к каналу оцифровки, предварительной обработки и в последующем выполнении расчетов по вычислению параметров по формулам математической модели, запоминании результатов расчетов и выработке по результатам расчетов управл ющих команд на исполнительный механизм , измен ющий по команде тепловой режим измерительного зонда. Это достигаетс  путем использовани  программируемого микропроцессора, программно

управл емого коммутатора, блоков программируемой и посто нной пам ти дл  хранени  программ управлени  экспериментом и расчетов их по математическим

модел м, а также блоков аналого-цифрового преобразовани  и управл емого исполнительного устройства, обеспечивающего установку образцов и необходимый тепловой режим эксперимента.

0 Основным достоинством устройства  вл етс  возможность путем замены посто нного запоминающего блока измен ть математическую модель, задающую св зь между измеренными физическими величи5 нами и исследуемыми параметрами образца , а также возможность путем подключени  различных датчиков одновременно проводить измерение различных физических величин на исследуемом образце.

0 Недостатком устройства  вл етс  последовательный характер опроса системы датчиков через блок коммутации. Это приводит к тому, что оцифрованные данные, фиксируемые в запоминающем устройстве,

5 отображают значени  параметров, измеренные в различные моменты времени. Между тем, дл  достоверного суждени  о состо нии исследуемого образца необходимо знание значений различных параметров,

0 отнесенных к одному моменту времени.

Цель изобретени  - повышение точности и достоверности результатов измерений за счет возможности съема информации от различных датчиков измерительного зонда,

5 отнесенной к одному моменту времени.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство цифрового программного управлени  дл  измерени  теплофизических характеристик материалов дополнительно

0 введены блок аналоговой пам ти и блок управл емых ключей, причем выход блока аналоговой пам ти соединен с третьим входом коммутатора, а информационные входы блока аналоговой пам ти подключены к ин5 формационным выходам блока управл емых ключей, информационные входы которого соединены с выходами измерительного зонда, а управл ющий вход блока ключей подключен к второму выходу форми0 ровател  команд.

На чертеже изображена блок-схема описываемого устройства.

Устройство цифрового программного управлени  дл  измерени  теплофизиче5 ских характеристик материалов состоит из распределительного блока 1, блока 2 управлени  микропроцессором, генератора 3 тактовых импульсов, перепрограммируемого блока 4 пам ти (ППЗБ), мультиплексора 5, аналого-цифрового преобразовател  (АЦП)

б, блока 7 индикации и регистрации (БИР) посто нного запоминающего блока 8, усилител  9 посто нного тока исполнительного блока 10, формировател  11 команд, коммутатора 12 каналов, блока 13 хранени  программ, блока 14 стабилизации напр жени , блока 15 аналоговой пам ти, блока 16 управл емых ключей и измерительного зонда 17.

Блок 1 содержит распределители импульсов , организованные на регистрах, позвол ющие вводить в ППЗБ 4 программу, записанную на  зыке команд микропроцессора .

Блок 2 управлени  микропроцессором последовательно отрабатывает команды программы, хран щейс  в блоке 4, выполн   при этом некоторые служебные операции (например, выдает команду мультиплексору 5 передать очередной оператор программы на обработку или прочитать в блоке 4 содержимое некоторой  чейки и передать его в блок 8 на обработку ).

Генератор 3 тактовых импульсов формирует тактовые импульсы опорной частоты дл  синхронизации функционировани  блока 2 управлени  микропроцессора и преобразовани  аналогового сигнала в код АЦП б. Перепрограммируемый блок 4 пам ти служит дл  хранени  рабочей программы блока 2 дл  записи и хранени  числовой информации , вводимой дл  начала выполнени  программы через распределительный блок 1, а в процессе выполнени  программы через мультиплексор 5 из АЦП 6. По командам блока 2 здесь же может производитьс  перезапись этой информации из одного регистра пам ти в другой.

Мультиплексор 5 представл ет собой управл емый по командам блока 2 электронный коммутатор, обеспечивающий передачу информации от входных к выходным каналам.

В аналого-цифровом преобразователе б аналогова  информаци  переводитс  в цифровые коды.

БИР 7 служит дл  визуального наблюдени  вводимой программы, констант и результатов расчета, а также дл  регистрации расчетных значений в протоколах измерений . Основу блока составл ют цифровой индикатор и цифропечатающее устройство.

В посто нно запоминающем блоке 8 жестко прошиты сервисные подпрограммы , выполнение которых по командам из блока 2 управлени  обеспечивает отработку р да специальных процедур, необходимых дл  управлени  работой блоков 7 и 11. Здесь же прошита подпрограмма, управл юща  работой канала предварительной обработки и записи исходной измерительной информации.

Усилитель 9 посто нного тока обеспечивает усиление сигналов, поступающих от датчиков измерительного зонда 17 до нормированного уровн  АЦП 6.

Исполнительный блок 10 представл ет собой электромеханические устройства, со0 пр женные в измерительным зондом 17, обеспечивающие выполнение несложных механических манипул ций (замену образцов , перемещение зонда и т.п.). К ним относ тс  и дополнительные охранные

5 нагреватели системы термостатировани  образцов.

Формирователь 11 команд, получа  из блока 8 некоторые цифровые коды, дешифрирует их с помощью дешифратора и фор0 мирует управл ющие электрические сигналы необходимого уровн  на блок 14, коммутатор 12 каналов, блок 16 ключей и исполнительный блок 10.

Коммутатор 12 каналов обеспечивает

5 последовательное подключение каналов с измерительным зондом 17 к входу усилител  9 посто нного тока по управл ющим сигналам , поступающим в него из формировател  11 команд.

0 Блок 13 хранени  программы служит дл  долговременного хранени  пакета программ , записанных на  зыке микропроцессора и реализующих тот или иной способ определени  теплофизических характери5 стик (ТФХ). Хранение возможно на механических , магнитных или электронных носител х,  вл ющихс  периферийным устройством микропроцессора.

Блок 14 стабилизации напр жени 

0, представл ет собой источник напр жени , содержащий электронные реле, управл емые сигналами, поступающими от формировател  11 команд.

Блок 15 аналоговой пам ти обеспечива5 ет запоминание аналоговых сигналов от датчиков измерительного зонда 17. Запоминание производитс  одновременно по всем датчикам измерительного зонда.

Блок 16 управлени  выделенным разр 0 дом команды управлени , поступающей из формировател  11 команд.

Устройство ориентировано на работу с различными измерительными зондами 17, конструкци  которых зависит от реализуе5 мого устройством способа определени  ТФХ, свойств исследуемого вещества (жидкое , твердое), целей эксперимента (единичные измерений, непрерывный контроль) и других условий. В общем случае измерительный зонд может содержать несколько

датчиков исходной информации (термопары , датчики теплового потока и др.), иметь один или несколько рабочих нагревателей, охранные нагреватели, а также другие исполнительные блоки 10.

Устройство работает следующим образом .

Claims (1)

1. Процедура управлени  каналом предварительной обработки и записи измерительной информации, прошита  в запоминающем блоке 8, обеспечивает выдачу в формирователь 11 команд цифровых кодов, по которым он выдает сигналы на коммутатор 12 и блок 16 ключей. Под действием этих команд происходит либо пр ма  передача сигна лов от датчиков измерительного зонда через коммутатор 12 на усилитель 9 посто нного тока, либо через блок 16 ключей на блок 15. В первом случае происходит последовательный опрос датчиков из- мерительного зонда 17, информаци  от которых затем поступает через усилитель 9 в канал предварительной обработки (дл  оцифровки и запоминани ). Во втором случае информации одновременно от всех дат- чиков измерительного зонда через ключи поступает в блок 15 аналоговой пам ти и запоминаетс  там, затем под действием последующих команд правлени  происходит последовательный опрос  чеек аналоговой пам ти и передача информации через коммутатор 12 и усилитель 9 в канал предварительной обработки аналогично первому случаю . Таким образом, во втором случае происходит обработка сигналов от датчиков измерительного зонда, относ щихс  к одному моменту времени измерений, в отличие от первого случа , когда с различных датчиков из-за последовательного способа опроса снимаетс  информаци , относ ща с  к различным моментам измерени . Формула изобретени  Устройство цифрового программного управлени  дл  измерени  теплофизиче- ских характеристик материалов по авт.св. № 1298713, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и достоверности результатов измерений путем съема информации от различных датчиков измерительного зонда, отнесенной к одному моменту времени, в него дополнительно введены блок аналоговой пам ти и блок управл емых ключей, причем выход блока аналоговой пам ти соединен с третьим входом коммутатора, а информационные входы блока аналоговой пам ти подключены к информационным выходам блока управл емых ключей, информационные входы которого соединены с выходами измерительного зонда, а управл ющий вход блока ключей подключен к второму выходу формировател  команд.