RU2807963C1 - Многоканальное устройство для измерения температуры - Google Patents
Многоканальное устройство для измерения температуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807963C1 RU2807963C1 RU2023126066A RU2023126066A RU2807963C1 RU 2807963 C1 RU2807963 C1 RU 2807963C1 RU 2023126066 A RU2023126066 A RU 2023126066A RU 2023126066 A RU2023126066 A RU 2023126066A RU 2807963 C1 RU2807963 C1 RU 2807963C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- multiplexers
- connecting wires
- analog
- outputs
- inputs
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры многих объектов или на многих участках одного объекта. Предложено устройство для измерения температуры, включающее n термометров сопротивления, которое дополнительно снабжено 2n соединительными проводами, платой сбора данных измерения, состоящей из разъёма, четырёх аналоговых мультиплексоров с информационными и управляющими входами, генератора измерительного тока, дифференциального усилителя, аналогово-цифрового преобразователя, блока с функциями фильтрации управления, обработки данных измерения и их отображения. При этом каждый термометр сопротивления соединён с двумя контактами разъема платы соединительными проводами, а информационные входы первого и третьего мультиплексоров соединены с первыми соединительными проводами датчиков. Информационные входы второго и четвертого мультиплексоров соединены со вторыми соединительными проводами датчиков, причём выводы генератора измерительного тока подключены к выходам первого и второго мультиплексоров. Входы дифференциального усилителя соединены с выходами третьего и четвертого мультиплексоров, вход аналого-цифрового преобразователя соединён с выходом дифференциального усилителя. Вход блока фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходы этого блока соединены с управляющими входами четырех мультиплексоров. Технический результат - упрощение и повышение надежности устройства, а также повышение достоверности и точности измерения температуры на многих участках объекта или температуры самих объектов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры многих объектов или на многих участках одного объекта.
Известна многоканальная измерительная система, включающая набор терминальных блоков для подсоединения датчиков измерения температуры, которые связаны с модулями согласования сигналов, объединенными в шасси согласования сигналов, которое связано с платой сбора данных, взаимосвязанной, в свою очередь, через шасси управления с контроллером управления (см. патент на полезную модель № 90556,МПК (2006.01) G01K 19/00, опубл.10.01.2010 г.)
Недостатками данного устройства является недостаточная надежность и точность измерения температуры, сложность реализации в связи с применением большого числа терминальных блоков и модулей согласования.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является многоканальное устройство для измерения температуры, включающее n термометров сопротивления (см. патент РФ на изобретение №2526195, МПК (2006.01) G01K 7/16, опубл. 27.03.2014 г.).
Недостатками прототипа являются недостаточная надежность устройства, определяемая применением до восьми многопозиционных однополюсных электронных переключателей, а также использование трех проводного соединения датчиков температуры, что существенно усложняет реализацию многоканального устройства при длинных соединительных проводах датчиков температуры.
Технический результат предложенного технического решения заключается в упрощении и повышение надежности устройства, а также повышении достоверности и точности измерения температуры на многих участках объекта или температуры самих объектов.
Технический результат достигается тем, что многоканальное устройство для измерения температуры, включающее n термометров сопротивления, согласно изобретению, устройство дополнительно снабжено 2 n соединительными проводами, платой сбора данных измерения, состоящей из разъёма, четырёх аналоговых мультиплексоров с информационными и управляющими входами, генератором измерительного тока, дифференциальным усилителем, аналогово-цифровым преобразователем, блоком с функциями фильтрации управления, обработки данных измерения и их отображения, при этом каждый термометр сопротивления соединён с двумя контактами разъема платы соединительными проводами, а информационные входы первого и третьего мультиплексоров соединены с первыми соединительными проводами датчиков, а информационные входы второго и четвертого мультиплексоров соединены со вторыми соединительными проводами датчиков, причём выводы генератора измерительного тока подключены к выходам первого и второго мультиплексоров, входы дифференциального усилителя соединены с выходами третьего и четвертого мультиплексоров, вход аналогово-цифрового преобразователя соединён с выходом дифференциального усилителя, вход блока фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения соединен с выходом аналогово-цифрового преобразователя, а выходы блока фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения соединены с управляющими входами четырех мультиплексоров.
Данное многоканальное устройство для измерения температуры позволит значительно упростить и повысить надёжность устройства, а также повысить достоверность и точность измерения температуры.
Сущность многоканального устройства поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена его структурная схема.
Структурная схема состоит из n датчиков температуры, а именно, термометров сопротивления Rt1… Rtn, соединительных проводов R1… 2Rn, разъёма 1 с числом контактов 2n, четырех аналоговых мультиплексоров 2, 3, 4, 5; генератора измерительного тока 6, дифференциального усилителя 7, аналого-цифрового преобразователя 8 и блока с функциями фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения 9. Функционально датчики температуры и соединительные провода представляют одну часть устройства, а разъём 1 с контактами, четыре аналоговых мультиплексора 2, 3, 4, 5, генератор измерительного тока 6, дифференциальный усилитель 7, аналого-цифровой преобразователь 8, блок с функциями фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения 9 – другую часть, представляющую плату сбора данных измерения. При этом каждый датчик п температуры соединен с двумя контактами разъёма 1 двумя соединительными проводами, так датчик Rt1 с первой парой контактов разъёма 1 соединен проводами R1 и R2, датчик Rt2 – проводами R3 и R4 со второй парой контактов разъёма 1 и т.д., последний датчик Rtn соединен с последней парой контактов разъёма 1 проводами, обозначенными 2R(n-1) и 2Rn. Контакты разъёма с нечетными номерами, а именно 1, 3, …, 2R(n-1) проводами 1', 3',…,2R(n-1) соединены с информационными входами аналоговых мультиплексоров 2 и 4, контакты разъёма с чётными номерами, а именно, 2, 4, …, 2Rn проводами 1', 3'..., 2Rn соединены с информационными входами аналоговых мультиплексоров 3 и 5. Выводы генератора измерительного тока 6 соединены с выходами аналоговых мультиплексоров 2 и 3, а выходы аналоговых мультиплексоров 4 и 5 соединены со входами дифференциального усилителя 7, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 8. Выход аналого-цифрового преобразователя 8 соединен с входом блока фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения 9, выходы которого от 1'' до к соединены с управляющими входами всех мультиплексоров 2, 3, 4, 5. Число управляющих входов аналоговых мультиплексоров 2, 3, 4, 5 равно числу выходов от 1'' до к блока 9. Число к определяется двоичным логарифмом от числа используемых датчиков температуры (термометров сопротивления), к примеру, если число датчиков температуры, используемых в устройстве равно 16 (n=16), то к=4 и т.д.
Многоканальное устройство для измерения температуры работает следующим образом.
По цифровым сигналам, подаваемым с выходов от 1'' до к блока 9, происходит последовательное подключение во времени к датчикам Rt1-Rtn выводов генератора измерительного тока 2, как с помощью мультиплексоров 2 и 3, так и с помощью контактов разъёма 1 платы и соединительных проводов. К контактам разъёма 1 платы в то же время подключены входы дифференциального усилителя 7 с помощью мультиплексоров 4 и 5. На выходе дифференциального усилителя 7 формируется аналоговый сигнал, пропорциональный с определенной точностью измеряемой датчиком температуре и, тем самым, обеспечивается раздельное измерение падения напряжения на каждом из n термометров сопротивления. Аналоговый сигнал с выхода дифференциального усилителя 7 преобразуется в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя 8. Раздельно во времени цифровые сигналы, соответствующие измеряемым температурам по всем датчикам n, с выхода аналого-цифрового преобразователя 8 подаются на блок 9, в котором эти сигналы обрабатываются, отображаются и хранятся. По числу информационных входов, а значит и по управляющим входам, все четыре мультиплексоры одинаковы, что дополнительно упрощает реализацию устройства.
Результат каждого измерения или измеренное падение напряжения на термометре сопротивления и на соединительных проводах, полученный блоком 9, соответствует формуле:
Uti=Iизм(Rti+Ri1+Ri2),
где: Uti - измеренное суммарное падение напряжения на i-том термометре сопротивления и на его соединительных проводах; Iизм - измерительный ток, подаваемый генератором тока на термометр сопротивления; Rti - сопротивление i-того термометра сопротивления; Ri1, Ri2 – сопротивления первого и второго соединительных проводов i-того термометра сопротивления.
Как видно из приведенной формулы, величины сопротивлений соединительных проводов Ri1+Ri2 датчика вносят погрешности в измерение, поэтому важно применение соединительных проводов с минимальными сопротивлениями и с мало изменяющимися сопротивлениями.
Зная величины измерительных токов и, определив заранее зависимость сопротивлений соединительных проводов от протекания через них измерительного тока, что способствует разогреву соединительных проводов, приводящего к увеличению сопротивлений проводов, при обработке данных измерения вносят поправку на увеличение сопротивлений соединительных проводов от разогрева.
Определив длину, толщину и материал соединительных проводов, а также зависимость сопротивления этих проводов от температуры, корректируют результаты измерения и сводят к минимуму зависимость погрешности измерения от сопротивлений соединительных проводов. Практическую реализацию этих двух процедур по корректировке результата измерения производят на основе программного обеспечения, закладываемого в блок 9 предлагаемого устройства.
После измерения в первом такте падения напряжения на первом термометре сопротивления во втором такте блок 9 формирует новый цифровой сигнал, который подается на все управляющие входы мультиплексоров 2, 3, 4, 5 и, тем самым, обеспечивают соединение второго датчика Rt2 через соединительные провода R3 и R4, два контакта разъёма 1 платы и проводами 3' и 4' со вторыми информационными входами мультиплексоров 2 и 3 к выводам генератора измерительного тока 5. Одновременно вторые информационные входы мультиплексоров 4 и 5 также подключены к этим же контактам разъёма 1 платы проводами 3' и 4' и обеспечивают соединение указанных контактов с входами дифференциального усилителя 7, на выходе которого формируют падение напряжения, соответствующее падению напряжения на втором датчике температуры Rt2 и на его соединительных проводах R3 и R4. Это падение напряжения определяют выражением – Ut2=Iизм(Rt2+R3+R4). Из этого падения напряжения блоком 9 определяют точное значение температуры, замеренное с помощью второго термометра сопротивления Rt2.
После чего производят подключение третьего, четвертого и т.д. термометров сопротивления. На n - такте измеряют температуру, определяемую n-ым термометром сопротивления. Таким образом, полный цикл измерения температуры состоит из n- тактов, что равно числу используемых термометров сопротивления. Далее цикл измерения повторяют.
Таким образом, использованием только одного измерительного тока и одного канала измерения обеспечивают одинаковые условия измерения по всем датчикам температуры, что дополнительно приводит к высокой достоверности и точности результатов измерения.
Использование многоканального устройства для измерения температуры позволит по сравнению с прототипом значительно упростить и повысить надёжность устройства, а также повысить достоверность и точность измерения температуры.
Claims (1)
- Многоканальное устройство для измерения температуры, включающее n термометров сопротивления, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено 2n соединительными проводами, платой сбора данных измерений, состоящей из разъёма, четырёх аналоговых мультиплексоров с информационными и управляющими входами, генератором измерительного тока, дифференциальным усилителем, аналого-цифровым преобразователем, блоком с функциями фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения, при этом каждый термометр сопротивления соединён с двумя контактами разъема платы соединительными проводами, а информационные входы первого и третьего мультиплексоров соединены с первыми соединительными проводами датчиков, а информационные входы второго и четвертого мультиплексоров соединены со вторыми соединительными проводами датчиков, причём выводы генератора измерительного тока подключены к выходам первого и второго мультиплексоров, входы дифференциального усилителя соединены с выходами третьего и четвертого мультиплексоров, вход аналого-цифрового преобразователя соединён с выходом дифференциального усилителя, вход блока фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходы блока фильтрации, управления, обработки данных измерения и их отображения соединены с управляющими входами четырех мультиплексоров.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2807963C1 true RU2807963C1 (ru) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU717566A1 (ru) * | 1977-10-21 | 1980-02-25 | Grinets Vladimir D | Устройство дл измерени температуры |
SU1753307A1 (ru) * | 1989-11-22 | 1992-08-07 | Специальное Конструкторское Бюро "Электротермометрия" | Многоканальный сигнализатор температуры |
RU90556U1 (ru) * | 2009-09-23 | 2010-01-10 | Открытое акционерное общество "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Вымпел" им. И.И. Торопова | Многоканальная измерительная система |
RU2447412C2 (ru) * | 2010-06-18 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Устройство для измерения температуры |
RU2526195C2 (ru) * | 2012-09-21 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Многоканальное устройство для измерения температуры |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU717566A1 (ru) * | 1977-10-21 | 1980-02-25 | Grinets Vladimir D | Устройство дл измерени температуры |
SU1753307A1 (ru) * | 1989-11-22 | 1992-08-07 | Специальное Конструкторское Бюро "Электротермометрия" | Многоканальный сигнализатор температуры |
RU90556U1 (ru) * | 2009-09-23 | 2010-01-10 | Открытое акционерное общество "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Вымпел" им. И.И. Торопова | Многоканальная измерительная система |
RU2447412C2 (ru) * | 2010-06-18 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Устройство для измерения температуры |
RU2526195C2 (ru) * | 2012-09-21 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Многоканальное устройство для измерения температуры |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6612737B1 (en) | System and method for self-calibrating measurement | |
Wu | Scanning approaches of 2-D resistive sensor arrays: A review | |
KR101375363B1 (ko) | 서미스터를 이용한 온도 측정 장치 | |
US6048094A (en) | Method for measuring temperature using a negative temperature coefficient sensor, and corresponding device | |
RU2807963C1 (ru) | Многоканальное устройство для измерения температуры | |
CN211347140U (zh) | 一种多量程铂电阻测温电路 | |
CN111141406B (zh) | 一种pt100测温***和测温方法 | |
CN110207730B (zh) | 一种电阻式位移传感器温度自补偿方法 | |
CN107561147B (zh) | 一种血糖仪电流的检测电路、校准方法及装置 | |
RU2722084C1 (ru) | Способ дистанционного преобразования сопротивления резисторного датчика в напряжение постоянного тока и устройство для его осуществления | |
JP3937364B2 (ja) | 電圧・抵抗発生測定装置 | |
CN116858405B (zh) | 压敏电阻矩阵的压力测量方法 | |
SU1273739A1 (ru) | Многоканальна измерительна система с устройством коррекции измерительной характеристики | |
CN219641115U (zh) | 一种抗温漂的采样装置和测温装置 | |
CN215893819U (zh) | 多通道温度检测电路及装置 | |
RU2229692C2 (ru) | Способ определения температуры | |
RU2811329C2 (ru) | Квазираспределенный RC датчик и способ измерения распределенных физических полей | |
SU1755070A1 (ru) | Устройство дл измерени и контрол температуры | |
CN213874701U (zh) | 一种三线制电阻传感器的测量电路 | |
RU2549255C1 (ru) | Цифровой измеритель температуры | |
CN115452179B (zh) | 一种多通道实时自校准的热电偶冷端温度测量方法 | |
US11774302B2 (en) | Sensor apparatus | |
CN112438714B (zh) | 压阻式压力感测电路 | |
CN112595428A (zh) | 一种三线制电阻传感器的测量电路及方法 | |
RU2025675C1 (ru) | Устройство для измерения температуры и разности температур |