Алгоритм работы

В рабочем состоянии переключатели П1 и П2 находятся в положении 1. При этом на линейный усилитель подается напряжение питания, а на вход АЦП – усиленное напряжение с датчика. Выбор канала измерения осуществляется счетчиком, который управляет мультиплексором. Мультиплексор подает на вход линейного усилителя сигнал с одного из датчиков. Далее усиленный сигнал подается на вход АЦП и компаратора. В компараторе он сравнивается со значением напряжения стабилизации. Если температура вышла за пределы допустимых значений, то вырабатывается сигнал, поступающий через дешифратор на соответствующее исполнительное устройство, осуществляющее коррекцию температуры. Номер канала измерения отображается на ЦИ1 , а температура на ЦИ2.

К недостаткам этой схемы можно отнести то, что для всех каналов устанавливается одна и та же температура стабилизации. Для исправления этого момента необходимо вместо одного делителя напряжения стабилизации иметь восемь делителей, плюс дешифратор для выбора рабочего канала. Необходима также возможность ручной установки канала.

Процедура настройки структурно-модульного устройства измерения и стабилизации температуры.

1. Установить максимальную крутизну характеристики АЦП.

2. Перевести переключатель П1 в положение 2 , а переключатель П2 в положение 1.

3. Добиться нулевого Потенциала Uт, при этом убедиться, что показания на индикаторе соответствуют 0°С.

4. Поместить термодатчик в среду с нулевой температурой, перевести переключатель П1 в положение 1. При этом показания на цифровом индикаторе должны быть 0°С.

5. Поместить термодатчик в среду с максимальной температурой в требуемом диапазоне измерений. Добиться, чтобы показания на цифровом индикаторе соответствовали верхнему значению температуры. После этого проверить, что Uоп остается в пределах технических условий для данного АЦП.

6. Перевести переключатель П2 в положение 2 и установить требуемое напряжение стабилизации температуры. После этого вернуть переключатель П2 в положение 1.

7. Провести контрольную проверку режима измерения и стабилизации и убедиться, что верхнее значение стабилизируемой температуры не превышает заданного значения, а нижнее значение – допустимому требованию (ниже верхнего на определенную величину). В случае необходимости произвести регулировку гистерезисной характеристики компаратора.

В качестве ограничения структурно-модульного подхода к построению устройств измерения и стабилизации температуры видится меньшая возможность унификации, причем любые функции дополнительного сервиса, линеаризация характеристик первичного датчика, возможность изменения типа датчика температуры потребуют дополнительных изменений в структуре устройства и соответствующих затрат на дополнительную аппаратуру. Поэтому данному варианту следует отдать предпочтение при создании простых и дешевых терморегуляторов невысокой серийности.

Структурная схема многоканального микропроцессорного устройства измерения и стабилизации температуры.

В связи с очень быстрым развитием микроэлектроники и микропроцессорной техники, все большее распространение получают микропроцессорные устройства измерения и стабилизации температуры. Можно отметить следующие их преимущества:

1. высокий уровень сервиса, возможность показывать на индикаторах не только температуру, но и дату, время и другую необходимую информацию;

2. возможность передачи информации по последовательному интерфейсу персональной ЭВМ для последующей обработки и систематизации;

3. возможность программной линеаризации выходной характеристики первичного датчика температуры;

4. возможность программного изменения во времени температуры стабилизации.

С точки зрения схемотехники микропроцессорная система делится на аналоговую и цифровую части. К аналоговой части относятся элементы, фиксирующие изменяющиеся параметры датчиков, необходимые для измерения температуры в соответствии с алгоритмом работы устройства. В данном случае это генератор тока, блоки дешифраторов и мультиплексоров, а также усилитель. Дешифраторы и мультиплексоры управляются однокристальной микроЭВМ. К аналоговой части относится и блок питания, преобразующий напряжение питания устройства (~220 В, 50 Гц) в уровни питания цифровых и аналоговых элементов, а также реле, отключающее контролируемое устройство в случае аварии.

Задачей цифровой части является вычисление температуры, ее индикация на ЖКИ, проверка значения температуры на принадлежность заданному диапазону, управление исполнительными устройствами и аналоговой частью схемы, интерфейс с персональным компьютером через последовательный порт, а также взаимодействие с оператором посредством клавиатуры. Ядром всего устройства является однокристальная микроЭВМ, осуществляющая контроль за всеми элементами аналоговой и цифровой частей, вычисляющая непосредственное значение температуры.

К недостаткам микропроцессорных устройств измерения и стабилизации температуры можно отнести применение при их разработке специальных дорогостоящих средств вычислительной техники – компьютеров, эмуляторов и других средств поддержки разработки программного обеспечения. Кроме того, необходимы высококвалифицированные специалисты – программисты со знанием архитектурных особенностей однокристальной микроЭВМ и ее ассемблера. Поэтому создание таких устройств измерения и стабилизации температуры оправдано при достаточно большой серийности, разнообразии первичных датчиков и диапазонов измеряемых температур, необходимости стыковки с автоматизированными системами управления или многоканальными устройствами обработки информации, а также при широком внедрении разнообразных сервисных функций.