Многофункциональный тепловычислитель-теплосчетчик с повышенными метрологическими характеристиками и диагностическими возможностями

• Автор: Квеглис, Сергей Валентинович
• Шифр специальности: 05.11.16, 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 124 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. УВЕЛИЧЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ АЦП ВСТРОЕННЫХ В МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ МСБ

1.1 Особенности МС 6. Встроенный АЦП

1.2 Расширение функциональных возможностей встроенных АЦП микроконтроллеров применительно к многоканальным теплосчетчикам

1.3 Повышение разрешающей способности АЦП при использовании метода накопления

ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТЕПЛОСЧЕТЧИКА НА БАЗЕ МСБ

2.1 Уменьшение температурной погрешности при многоканальном измерении температуры

2.2 Структурная схема многофункционального теплосчетчика

2.3 Особенности программного обеспечения многофункционального теплосчетчика

ГЛАВА 3. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТА1ШЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТЕПЛОСЧЕТЧИКА
3.1 Диагностика обрывов и коротких замыканий
3.2 Диагностика нештатных ситуаций при определении тепловой энергии
3.3 Результаты испытаний многофункционального теплосчетчика Тепло
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ИНФОРМАЦИЯ О ВНЕДРЕНИИ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВВЕДЕНИЕ


Разработаны алгоритм и структурная схема многоканального измерения температур и разности температур теплоносителя, обеспечивающие уменьшение соответственно до и 5 раз дополнительной погрешности от изменения температуры окружающей среды от 5 до С. Разработаны алгоритмы обнаружения различных нештатных ситуаций, возникающих при работе теплосчетчика, основанные на использовании информации, получаемой теплосчетчиком в процессе выполнения им основных функций. Создан теплосчетчик на базе микроконтроллера МСБ 6 Тепло2, который прошел испытания для целей утверждения типа и включен в Государственный реестр средств измерений под 7. Реализация результатов работы в НГТУ и ООО Фирма СЭМ с участием АОЗТ БСКБ организовано производство теплосчетчиков Тепло1. Изготовлено и поставлено на объекты свыше 0 Тешю2. ГЛАВА 1. Особенности МС 6. Семейство МС 6 фирмы 1тс1 состоит из нескольких десятков микросхем с однотипным разрядным процессорным ядром и разнообразной периферией. Процессорное ядро относится к группе Сопроцессоров и выполнено с использованием архитектуры регистррегистр до середины х оно лидировало по производительности среди разрядиых микроконтроллеров общего назначения 1. Рисунок 1. Встроенная периферия включает в себя таймерную секцию со средствами измерения временных интервалов и формирования цифровых сигналов с заданными временными параметрами разрядный АЦП поразрядного уравновешивания с входным аналоговым мультиплексором и схемой
выборки и хранения последовательный порт выходы ШИМ дискретные порты вводавывода масочное или однократно программируемое ПЗУ микропрограммный обработчик прерываний и др. Время выполнения процессором большинства арифметических и логических команд, команд переходов не превышает 1. МГц, и 4. На рисунке 1. С 6К1 2. Встроенный АЦП обеспечивает измерение однополярных сигналов в диапазоне 0. Интегр. Дифф. Смещение нуля, квантов 0. Погрешность полн. Температ. Время преобразования, мке при Розс МГц мин. Первые микроконтроллеры с интегрированным АЦП появились в начале х гг. I 5. В них использовались АЦП поразрядного уравновешивания с разрешением бит. На фоне внушительного прогресса в развитии цифровой части микроконтроллеров, появления разнообразных высокопроизводительных процессорных ядер, смены технологий изготовления кристаллов микросхем и изменения на порядки технологических норм, прогресс встроенных в микроконтроллеры АЦП кажется существенно более скромным. До середины х гг. АЦП поразрядного уравновешивания семейства НС фирмы 6, 3xx фирмы x I 7 и др. АЦП этого же типа I , 6. Такой длительный застой объясняется трудностью изготовления
на одном кристалле прецизионных элементов аналоговой части и сложной цифровой, а также влиянием помех от цифровой части микроконтроллера на аналоговую. Только с середины х 8разрядные АЦП начинают вытесняться разрядными. Конец х отмечен появлением микроконтроллеров с более чем разрядными АЦП и окончанием монополии АЦП поразрядного уравновешивания. АЦП. Изменение технологии также сопровождалось снижением напряжения питания и потребления микросхем, что повлекло снижение уровня помех цифровой части. Результатом стало появление, например, семейства микропотребляющих микроконтроллеров 0 фирмы x I с разрядным АЦП поразрядного уравновешивания 8 и семейства микросхем iv 2 фирмы vi с разрядным АЦП поразрядного уравновешивания 9. Технологический прогресс позволил синтезировать недорогие аппаратные цифровые фильтры на кристаллах, что вызвало появление однокристальных дельтасигма АЦП сверхвысокой разрядности бита, а затем и микроконтроллеров с такими АЦП в своем составе разрядные дельтасигма ЛЦГ1 микропотребляющих микроконтроллеров ХЕ фирмы Xi . На сегодняшний день, однако, вычислительная мощность и цифровая периферия микроконтроллеров с АЦП высокой и выше разрядности не отвечает требованиям, необходимым для построения многофункциональных теплосчетчиков. Особенности технологий изготовления цифровых микросхем, к которым относятся микроконтроллеры, не позволяли и не позволяют подключать к их входам отрицательные напряжения и, соответственно, проводить с их помощью измерение двуполярных сигналов.