CS259930B1

CS259930B1 - Connection of input unit for microcomputer measurements contactless temperature

Info

Publication number: CS259930B1
Application number: CS87333A
Authority: CS
Inventors: Ivan Stransky; Antonin Glanc
Original assignee: Ivan Stransky; Antonin Glanc
Priority date: 1987-01-19
Filing date: 1987-01-19
Publication date: 1988-11-15
Also published as: CS33387A1

Abstract

Řešení patří do oboru spektrálního měření teplot, je zaměřeno na problém měření teploty na několika místech současně a vztahuje se na zapojení vstupní jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, obsahující pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, poháněnou krokovým motorem nebo podobným ústrojím, impedanční převodník, dva vzorkovací zesilovače, synchronizační závoru a referenční snímač teploty okolí clony, přičemž výstup synchronizační závory je napojen jednak přes první monostabilní klopný obvod na ovládací vstup prvního vzorkovacího zesilovače a současně přes invertor a druhý monostabilní klopný obvod na ovládací vstup druhého vzorkovacího zesilovače. Problém je řešen tím, že na výstup prvního vzorkovacího zesilovače je napojen na první datový vstupní kanál počítače, výstup druhého vzorkovacího zesilovače na druhý datový vstupní kanál počítače a výstup referenčního snímače teploty okolí clony na třetí datový vstupní kanál počítače, přičemž monostabilní klopný obvod je svým výstupem napojen též na první synchronizační vstupní obvod počítače a druhý monostabilní klopný obvod na druhý synchronizační vstup počítače.The solution belongs to the field of spectral temperature measurement, is focused on the problem of measuring temperature at several places simultaneously and relates to the connection of an input unit for microcomputer temperature measurement without contact, comprising a pyrodetector, a rotating or oscillating diaphragm, driven by a stepper motor or similar device, an impedance converter, two sampling amplifiers, a synchronization gate and a reference sensor of the temperature of the ambient temperature of the diaphragm, whereby the output of the synchronization gate is connected both via the first monostable flip-flop to the control input of the first sampling amplifier and simultaneously via the inverter and the second monostable flip-flop to the control input of the second sampling amplifier. The problem is solved by connecting the output of the first sampling amplifier to the first data input channel of the computer, the output of the second sampling amplifier to the second data input channel of the computer and the output of the reference sensor of the ambient temperature of the diaphragm to the third data input channel of the computer, whereby the monostable flip-flop is also connected by its output to the first synchronization input circuit of the computer and the second monostable flip-flop to the second synchronization input of the computer.

Description

Zapojení patří do oboru měření teplot a vztahuje se na zapojení vstupní jednotky pro mikropočítačové měřeni teploty bezkontaktně, obsahující pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, poháněnou krokovým motorem, nebo podobným ústrojím, impedanční převodník, dva vzorkovací zesilovače, synchronizační závoru a referenční snímač teploty okolí clony, přičemž výstup synchronizační závory je napojen jednak přes první monostabilní klopný obvod na ovládací vstup prvního vzorkovacího zesilovače a současně přes invertor a druhý monostabilní klopný obvod na ovládací vstup druhého vzorkovacího zesilovače. Vynález řeší problém zapojeni vhodného pro měření teploty souběžně na několika místech, případně i ve vztahu k souběžnému měřeni jiných veličin, přičemž soubor měřených hodnot vyhodnocuje mikropočítač, výhodně v reálném čase.The wiring belongs to the temperature measuring field and relates to the contactless input of the microcomputer temperature measuring unit, including a pyrodetector, a rotating or oscillating orifice, driven by a stepper motor or similar device, an impedance converter, two sampling amplifiers, wherein the output of the sync bar is coupled both through the first monostable flip-flop to the control input of the first sampling amplifier and simultaneously through the inverter and the second monostable flip-flop to the control input of the second sampling amplifier. The invention solves the problem of wiring suitable for measuring temperature simultaneously at several locations, possibly also in relation to the simultaneous measurement of other variables, wherein the set of measured values evaluates the microcomputer, preferably in real time.

Použití pyrodetektorů k bezdotykpvému měření teploty je známo. Na pyrodetektor je napojeno vyhodnocovací zapojení, jež transformuje údaje o intenzitě či napětí pyrodetektorů na údaje o teplotě.The use of pyrodetectors for contactless temperature measurement is known. An evaluation circuit is connected to the pyrodetector, which transforms the pyrodetector intensity or voltage data into temperature data.

Pro zajištění pracovních požadavků a přesnosti měření se pyrodetektor střídavě zaměřuje na měřený předmět či prostředí a předmět se známou referenční teplotou. To se uskutečňuje obvykle pomocí závěrky, nejlépe rotující nebo kmitající clony, takže pyrodetektor snímá střídavě teplotu měřeného předmětu a teplotu povrchu clony, čímž vzniká pulsující proud, či napětí.To ensure work requirements and measurement accuracy, the pyrodetector alternately focuses on the object or environment being measured and the object with a known reference temperature. This is usually done by a shutter, preferably a rotating or oscillating orifice, so that the pyrodetector senses alternately the temperature of the object to be measured and the orifice surface temperature, thereby generating a pulsating current or voltage.

Z popisu k čs. autorskému osvědčení č. 257 614 je známo zařízení k spektrálnímu měření teploty, jež je opatřeno dvěma vzorkovacími zesilovači, z nichž jeden uchovává údaje odpovídající teplotě měřeného předmětu či prostředí a druhý údaje odpovídající teplotě clony. Zároveň se snímá teplota okolí clony a zařízení je opatřeno zapojením pro posunutí absolutní nuly.From description to MS. No. 257,614 discloses a spectral temperature measurement device having two sampling amplifiers, one of which stores data corresponding to the temperature of the object or environment being measured and the other to the aperture temperature. At the same time the ambient temperature of the orifice is sensed and the device is equipped with an absolute zero offset connection.

Dále jsou v zařízení uspořádány členy pro linearizaci teplotní závislosti, digitalizaci analogových údajů a podobně.Further, members are provided in the apparatus for linearizing the temperature dependence, digitizing analog data, and the like.

Toto zařízení je velmi výhodné, pokud se měří a vyhodnocuje teplota jen na jednom, nebo několika málo místech. V praxi se někdy vyskytuje potřeba měřit teplotu na rozměrných zařízeních na větším počtu míst. Rovněž vzniká někdy potřeba souběžně měřit i jiné veličiny, jako například tlak, rychlost, vodivost a podobně a vyhodnocovat jejich vzájemné vztahy podle zadaného programu a to mnohdy i v reálném čase. Tyto požadavky může splnit pouze přímé napojení měřicích aparatur na počítač. V tom případě však může počítač převzít i řadu funkcí, pro jejichž plnění jsou ve zmíněném zařízení vytvořeny speciální členy a tím celé zapojeni významně zjednodušit.This device is very advantageous if the temperature is measured and evaluated at only one or a few places. In practice, there is sometimes a need to measure temperature on large installations at multiple locations. There is also sometimes a need to simultaneously measure other variables, such as pressure, speed, conductivity and the like, and evaluate their mutual relationships according to the specified program, often even in real time. These requirements can only be met by directly connecting the measuring devices to the computer. In this case, however, the computer can also take on a number of functions for which special elements are created in the said device and thus greatly simplify the whole connection.

Úkolem vynálezu je vytvořit ekonomické zapojení pro bezkontaktní měření teplot napojené na počítač.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to provide an economical circuit for contactless temperature measurement connected to a computer.

Úloha je řešena vytvořením zapojení vstupní jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, jež obsahuje pyrodetektor, rotující nebo kmitající clonu, poháněnou krokovým motorem nebo podobným ústrojím, impedanční převodník, dva vzorkovači zesilovače, synchronizační závoru a referenční snímač teploty okolí clony, přičemž výstup synchronizační závory je napojen jednak přes první monostabilní klopný obvod na ovládací vstup prvního vzorkovacího zesilovače a současně přes invertor a druhý monostabilní klopný obvod na ovládací vstup druhého vzorkovacího zesilovače, jehož podstata spočívá v tom, že výstup prvního vzorkovacího zesilovače je napojen na první datový vstupní kanál počítače, výstup druhého vzorkovacího zesilovače na druhý datový výstupní kanál počítače a výstup referenčního snímače okolí teploty clona na třetí vstupní kanál počítače, přičemž první monostabilní klopný obvod je svým výstupem napojen též na první synchronizační vstupní kanál počítače a druhý monostabilní klopný obvod na druhý synchronizační vstup počítače.The problem is solved by creating contactless input unit for microcomputer temperature measurement, which includes pyrodetector, rotating or oscillating orifice, driven by stepper motor or similar device, impedance converter, two amplifier samplers, synchronization barrier and reference orifice temperature sensor. connected both through the first monostable flip-flop to the control input of the first sampling amplifier and simultaneously through the inverter and the second monostable flip-flop to the control input of the second sampling amplifier, which is based on the output of the first sampling amplifier connected to the first data input channel a second sampling amplifier to a second computer data output channel and an ambient temperature reference sensor output to a third computer input channel, the first monostable the flip-flop is also connected to the first synchronizing input channel of the computer and the second monostable flip-flop is connected to the second synchronizing input of the computer.

Výhoda zapojení podle vynálezu je v tom, že při měření teplot na větším počtu míst je značně jednodušší a proto i levnější, než by bylo při vytvoření stejného počtu měřicích a vyhodnocovacích aparatur a zároveň umožňuje uvádět naměřené údaje o teplotě v souvislost i s údaji aparatur pro měření jiných veličin, napojených na společný počítač.The advantage of the connection according to the invention is that when measuring temperature at a plurality of places it is considerably simpler and therefore cheaper than it would be if creating the same number of measuring and evaluation apparatuses and at the same time makes it possible to correlate measured temperature data with data of measuring apparatus. other quantities connected to a common computer.

Příklad zapojení podle vynálezu je uveden na připojeném výkresu.An example of a connection according to the invention is given in the attached drawing.

Na měřený předmět P je zaměřena optická soustava 2» která soustředuje tepelné paprsky na pyrodetektor 2· Mezi optickou soustavou 2 a pyrodetektorem £ je umístěna clona, poháněná krokovým motorem 2 nebo podobným ústrojím. Pyrodetektor £ snímá tak střídavě teplotu předmětu P a povrchu clony 2· ^Ve znázorněném příkladném provedení je clona 2 rotační, mechanická modulace má frekvenci cca 10 Hz. Výstup pyrodetektoru £ je přes impedanční převodník 5, zesilovač 6, proudový booster T_ a pásmový filtr 2 napojen na signální vstupy jak prvního vzorkovacího zesilovače 2» tak i druhého vzorkovacího zesilovače 12· Výstup prvního vzorkovacího zesilovače 2 je napojen na první datový kanál al počítače 20, kam předává signály odpovídající teplotě měřeného předmětu P. Výstup druhého vzorkovacího zesilovače 10 je napojen na druhý datový kanál a2 počítače 20, kam předává signály odpovídající teplotě clony 2.An optical system 2 which focuses the heat beams on the pyrodetector 2 is aimed at the object to be measured. Pyrodetektor £ alternately reads and temperature of the object P and the surface of the aperture 2 · ^In the illustrated embodiment, the diaphragm 2 rotary mechanical modulation has a frequency of about 10 Hz. The output of the pyrodetector 6 is connected to the signal inputs of both the first sampling amplifier 2 and the second sampling amplifier 12 via the impedance converter 5, the amplifier 6, the current booster T and the bandpass filter 2. The output of the first sampling amplifier 2 is connected to the first data channel a The output of the second sampling amplifier 10 is connected to the second data channel a2 of the computer 20, where it transmits the signals corresponding to the temperature of the orifice 2.

Pro synchronizaci činnosti clony 2 ^s prvním vzorkovacím zesilovačem 2 ^a druhým vzorkovacím zesilovačem 10 sloučí synchronizační závora 11, jež snímá průchod hrany clony 2. Výstup synchronizační závory 11 je napojen jednak přes první monostabilní klopný obvod 12 na ovládací vstup prvního vzorkovacího zesilovače 9, jednak paralelně přes invertor 13 a druhý monostabilní klopný obvod 14 na ovládací vstup druhého vzorkovacího zesilovače 10.To synchronize the operation of the diaphragm 2 ^{with the} first sampling amplifier 2 ^{and the} second sampling amplifier 10, the synchronization barrier 11 senses the passage of the orifice edge 2. The output of the synchronization barrier 11 is connected via the first monostable flip-flop 12 to via an inverter 13 and a second monostable flip-flop 14 to the control input of the second sampling amplifier 10.

V tělese, v němž je uložena clona 2,- je uspořádán referenční snímač 15 teploty okolí clony 2, jehož výstup přes předzesilovač 12, zesilovač 17, druhý proudový booster 18 a dolní propust 19 zapojen na·třetí datový vstupní kanál a3 počítače 20.In the housing in which the orifice 2 is stored, a reference temperature sensor 15 of the orifice 2 is arranged, the output of which is connected via preamplifier 12, amplifier 17, second current booster 18 and low pass filter 19 to the third data input channel a3 of computer 20.

Dále je výstup prvního monostabilního klopného obvodu 12 napojen na první synchronizační vstupní kanál bl počítače 20 a výstup druhého monostabilního klopného obvodu 14 na druhý synchronizační vstupní kanál b2 počítače 20Further, the output of the first monostable flip-flop 12 is connected to the first synchronization input channel b of the computer 20 and the output of the second monostable flip-flop 14 is connected to the second synchronization input channel b2 of the computer 20

Zapojení vstupní jednotky pro mikropočítačové měření teploty bezkontaktně, vytvořený podle vynálezu, pracuje takto:The connection of the contactless microcomputer temperature measuring unit designed according to the invention works as follows:

Optická soustava 2 soustředí tepelné paprsky z předmětu P a promítá je na aktivní plochu pyrodetektoru 2· Clona 2, opatřená výřezy, rotuje, jsou poháněna krokovým motorem 2· Clona 2 přerušuje rytmicky proud tepelných paprsků, vysílaných předmětem P s modulací cca 10 Hz. Pyrodetektor 2 tak vysílá nepřetržitě pulsující signál a dvou napětových úrovních, z nichž jedna je odvozena od teploty předmětu P a druhá od teploty povrchu clony 2. Synchronizační závora 11 řídi činnost vzorkovacích zesilovačů tak, že první vzorkovací zesilovač 2 zaznamenává signály, odpovídající teplotě měřeného předmětu P, druhý vzorkovací zesilovač 10 pak signály odpovídající teplotě clony 2.The optical system 2 concentrates the heat rays from the object P and projects them on the active surface of the pyrodetector 2 · Aperture 2, provided with cut-outs, rotates, is driven by a stepper motor 2 · Aperture 2 interrupts rhythmically the flow of heat rays emitted by object P with modulation approx. Thus, the pyrodetector 2 emits a continuously pulsing signal and two voltage levels, one of which is derived from the temperature of the object P and the other from the surface temperature of the orifice 2. The synchronization bar 11 controls the operation of the sampling amplifiers. P, the second sampling amplifier 10 then signals corresponding to the orifice temperature 2.

Odaje na datových vstupních kanálech se digitalizují, aby je počítač 20 mohl zpracovat. Počítač 20 zpracovává datové signály tak, že linearizuje bikvadratickou závislost intenzity záření na absolutní teplotě, respektuje emisivitu měřeného předmětu P a clony 2, provádí posuv absolutní v závislosti na teplotě zjištěné referenčním snímačem 15 teploty okolí clony 2. Zpracování datových signálů provádí počítač 20 na základě programu, který je do něj vložen.The extracts on the data input channels are digitized so that the computer 20 can process them. The computer 20 processes the data signals by linearizing the biquadratic dependence of the radiation intensity on the absolute temperature, respecting the emissivity of the measured object P and the orifice 2, performs an absolute displacement depending on the temperature detected by the orifice ambient temperature reference sensor 15. program that is inserted into it.

Claims

E D M 'E T

OF THE INVENTION

Connection of input unit for microcomputer temperature measurement contactless, comprising pyrodetector, rotating or oscillating orifice, driven by stepper motor or similar device, impedance converter, two sampling amplifiers, synchronization barrier and reference sensor of ambient curtain temperature, the output of synchronization barrier is connected through the first a monostable flip-flop on the control input of the first sampling amplifier and simultaneously through an inverter to the second monostable flip-flop on the control input of the second sampling amplifier, characterized in that the output of the first sampling amplifier (9) is connected to the first data input channel (a1) ), output of the second sampling amplifier (10) to the second data input channel (a2) of the computer (20), and the output of the orifice ambient temperature reference sensor (15) to the third data input channel (a3) of the computer (20), the monostable flip-flop (12) is also connected to the first synchronization input channel (b1) of the computer (20) and the second mono-stable flip-flop (19) to the second synchronization input channel (b1) of the computer (20).