ЭЛЕКТРОННЫЙ ТЕРМОРЕГИСТРАТОР

Полезная модель относится к области измерительной техники и может использоваться в электронных терморегистраторах, преимущественно для контроля температурного режима хранения и транспортирования донорской крови, органов, лекарственных средств и вакцин.
Известен электронный терморегистратор, содержащий встроенные температурные датчики, соединенные с электронным блоком, включающим измерительный преобразователь, вычислительный блок, цифровой индикатор, звуковой сигнализатор и вспомогательные функциональные блоки (RU 2073217 С1, 1997).
Такой электронный терморегистратор, выполненный в виде компактного термометра, позволяет измерять температуру, например, жидких и сыпучих веществ. Однако он недостаточно информативен.
Из известных устройств наиболее близким к заявленному является электронный терморегистратор, содержащий выносные датчики температуры, соединенные с первым основным входом аналого-цифрового преобразователя, соединенный с его вторым основным входом встроенный датчик температуры, связанный с аналого-цифровым преобразователем блок преобразования и сравнения, соединенный с блоком энергонезависимой памяти, дисплеем, клавиатурой и блоком сопряжения, выход которого соединен с выводом подключения персонального компьютера (RU 21092 U1, 2001).
Такой терморегистратор обеспечивает достаточно высокую точность многоканальных измерений в широком интервале температур при высокой достоверности получаемой информации. Однако он имеет недостаточно высокие функциональные возможности. Он не позволяет, в частности, эффективно анализировать результаты контроля состояния объектов с повышенной чувствительностью к температурным изменениям внешней среды, например, донорской крови, органов, лекарственных средств и вакцин.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании электронного терморегистратора, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в расширении функциональных возможностей электронного терморегистратора.
Это достигается тем, что электронный терморегистратор, содержащий выносные датчики температуры, соединенные с первым основным входом аналого-цифрового преобразователя, соединенный с его вторым основным входом встроенный датчик температуры, связанный с аналого-цифровым преобразователем блок преобразования и сравнения, соединенный с блоком энергонезависимой памяти, дисплеем, клавиатурой и блоком сопряжения, выход которого соединен с выводом подключения персонального компьютера, и встроенный источник питания со стабилизатором напряжения, соединенный с выводом подключения внешнего питания, дополнительно содержит генератор сигналов опроса, вход которого соединен с соответствующим выходом блока преобразования и сравнения, а выход - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, вывод подключения датчика доступа и контрольный контакт разъема выносных датчиков температуры, связанные через коммутатор с блоком преобразования и сравнения, датчик температуры блока преобразования и сравнения, соединенный с дополнительным входом аналого-цифрового преобразователя, и связанные с блоком преобразования и сравнения блок памяти уставок, блок оперативной памяти и часы реального времени, а вывод подключения персонального компьютера выполнен с возможностью дополнительного подключения термопринтера. Соединение клавиатуры с блоком преобразования и сравнения может быть выполнена через шифратор. Связь между блоком преобразования и сравнения и блоком энергонезависимой памяти и часами реального времени может быть выполнена через интерфейсный блок. Между выводом подключения внешнего питания и стабилизатором напряжения может быть включен блок согласования напряжения.
На чертеже показана структурная блок-схема предпочтительного варианта выполнения электронного терморегистратора.
Он содержит: встроенный источник питания 1, преимущественно с напряжением от 2 до 3,5 В, например, в виде двух сухих элементов типа АА;
выносные датчики температуры 2, преимущественно в количестве трех, например в виде активных полупроводниковых датчиков температуры типа ТМР 36 фирмы Analog Devices; датчик 3 температуры блока преобразования и сравнения; коммутатор 4 (коммутатор контактных датчиков); блок памяти у ставок 5; стабилизатор напряжения 6; блок согласования напряжения 7; блок энергонезависимой памяти 8, выполненный преимущественно в виде микросхемы флэш-памяти, например, фирмы Atmel; блок интерфейсный 9; встроенный датчик температуры 10, преимущественно того же типа, что и датчики 2; аналого-цифровой преобразователь 11; блок преобразования и сравнения 12, выполненный преимущественно в виде микроконтроллера; часы реального времени 13; блок оперативной памяти 14; генератор сигналов опроса 15; шифратор 16; блок сопряжения 17, выполненный, например, в виде согласующей микросхемы типа RS232; дисплей 18, преимущественно в виде 2-х строчного 16-ти знакового жидкокристального дисплея; клавиатуру 19, преимущественно в виде 12-ти кнопочной функциональной клавиатуры; вывод 20 подключения датчика доступа; контрольный контакт 21 разъема выносных датчиков температуры; вывод подключения внешнего питания 22, преимущественно в виде источника постоянного тока с напряжением от 9 до 24 В; вывод 23 подключения персонального компьютера и термопринтера. Соединения указанных блоков между собой в полной мере раскрыты на приведенной структурной блок-схеме. Микроконтроллер, реализующий функцию блока преобразования и сравнения 12, может также реализовывать одновременно и функции ряда других функциональных блоков, например, блока памяти у ставок 5, блока оперативной памяти 14, шифратора 16.
Электронный терморегистратор позволяет: визуально и документально контролировать температурный режим преимущественно в четырех контролируемых объектах посредством встроенного 10 и выносных 2 датчиков температуры; анализировать результаты контроля путем вычисления интервалов времени выхода температуры за установленные по усмотрению оператора верхнее и нижнее предельные значения температуры; отображать результаты измерений с привязкой к реальному времени и результатов анализа на дисплее 18; выводить результаты измерений на персональный компьютер для более полного анализа
температурных режимов; регистрировать результаты анализа на термопринтере; регистрировать несанкционированный доступ к контролируемому объекту.
Для выполнения своего назначения электронный терморегистратор обеспечивает работу в нескольких режимах, в том числе: тестирование; ввод данных для регистрации и просмотр текущих значений; регистрацию текущих значений температуры; анализ зарегистрированных значений температуры по максимальному и минимальному уровням; контроль аварийных состояний датчиков температуры 2; анализ состояния вывода 20 подключения датчика доступа; совместную работу с персональным компьютером; совместную работу с термопринтером.
При тестировании проверяется: работоспособность аналого-цифрового преобразователя 11 путем подачи на него запускающего и останавливающего сигнала от блока преобразования и сравнения 12; напряжение питания путем его измерения; сохранность служебной информации в блоке энергонезависимой памяти 8, при этом блок интерфейсный 9 отправляет кодированную информацию в блок энергонезависимой памяти 8 и затем проверяет ее сохранность с помощью блока преобразования и сравнения 12; выравнивание температуры между отдельными частями электронного термоиндикатора путем сравнения температуры, измеряемой встроенным датчиком температуры 10 и датчиком температуры 3 блока преобразования и сравнения (микроконтроллера); возможность сохранения регистрируемых данных в блоке энергонезависимой памяти 8. Результаты всех проверок отображаются соответствующими символами на дисплее 18.
Ввод данных для регистрации осуществляется после выбора в главном меню соответствующей команды и выполнения действий по подсказкам на дисплее 18. При этом шифратор 16 сканирует клавиатуру 19, определяет код нажатой клавиши и передает ее для сопоставления с кодами, предварительно занесенными в блок преобразования и сравнения 12, который выводит информацию на дисплей 18 для оператора. По соответствующим командам устанавливаются часы реального времени 13 и периодичность измерения и регистрации температуры генератором сигналов опроса 15. Для просмотра введенных данных и наблюдения текущих значений напряжения питания и измеряемых температур используют
соответствующую команду, при этом шифратор 16 сканирует клавиатуру 19, передает ее уникальный код в блок преобразования и сравнения 12, который в соответствии с программой выводит информацию на дисплей 18.
При регистрации текущих значений температуры аналоговые сигналы от датчиков температуры 2, 10, являющихся преобразователями "температура-электрическое напряжение", поступают на основные входы аналого-цифрового преобразователя 11, который преобразует поступающее напряжение в цифровой код и при опросе подает его в блок преобразования и сравнения 12. Блок преобразования и сравнения 12, используя информацию, записанную в блоке энергонезависимой памяти 8, обрабатывает поступившие сигналы, вычисляет значения температуры, формирует в блоке оперативной памяти 14 пакет информации о температуре и времени регистрации и, в соответствии с выбранным количеством каналов измерения и периодом регистрации, периодически отправляет информацию в блок энергонезависимой памяти 8, а также на дисплей 18.
Анализ зарегистрированных значений температуры по экстремальным уровням проводят по соответствующей команде. В соответствии с выбранным значением верхнего предела температуры, хранящемся в блоке памяти у ставок 5, и номером канала блок преобразования и сравнения 12 считывает соответствующие данные из блока энергонезависимой памяти 8 и выводит на дисплей 18 из блока оперативной памяти 14 вычисленную продолжительность выхода температуры за верхний предел, с указанием количества участков, на которых зарегистрирован такой выход. Аналогичным образом выводится информация о продолжительности и количестве участков для выбранного номера канала при наличии зарегистрированной температуры ниже установленного нижнего предела. При необходимости более детального анализа на дисплей 18 может выводиться информация о дате и времени начала и конца каждого участка.
В режиме контроля аварийных состояний датчиков температуры при появлении обрыва или короткого замыкания в цепи выносных датчиков температуры 2 происходят изменения напряжения на первом основном входе аналого-цифрового преобразователя 11, которые воспринимаются блоком преобразования и сравнения 12 как значительное изменение температуры,
вырабатывающего сигналы "обрыв" или "замкнут". При отключении разъема выносных датчиков 2 происходит срабатывание контрольного контакта 21, что приводит к изменению состояния коммутатора 4, которое преобразуется блоком преобразования и сравнения 12 в сигнал "отключен". Указанные сигналы выводятся на дисплей 18, одновременно происходит анализ отдельных отрезков времени, на которых происходили аварии датчиков с указанием их начала и конца в масштабе реального времени, также как при анализе температуры. Аналогично происходит анализ состояния контакта датчика контроля доступа (вывод 20).
Совместная работа электронного терморегистратора с персональным компьютером и термопринтером осуществляется через блок сопряжения 17.
Пример реализации. Электронный терморегистратор ТЭ-4 - "Т-конт МК" имеет диапазон регистрируемых температур от -5 до +45°С. Количество выносных датчиков температуры 2 - три, встроенный датчик температуры 10 - один. Время непрерывной работы от встроенного источника питания 1 - не менее 120 ч. Электронный терморегистратор обеспечивает многофункциональный контроль температурного режима хранения и транспортирования донорской крови, органов, лекарственных средств и вакцин.
Электронный терморегистратор, выполненный в соответствии с полезной моделью, имеет более высокие функциональные возможности по сравнению с известными аналогичными, обеспечивая получение всей необходимой информации для эффективного контроля температурного режима хранения и транспортирования объектов, в том числе особо чувствительных к изменениям внешней среды.