Способ преобразования температуры в частоту

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность преобразования. Формируют первое напряжение, величина которого пропорциональна сопротивлению термопреобразователя. Затем формируют второе напряжение, изменяющееся по закону убывающей экспоненты. В момент равенства первого и второго напряжений второе напряжение начинают формировать с увеличенной постоянной времени. От этого же момента отсчитывают длительность интервала времени до момента равенства второго напряжения третьему напряжению. После этого формируют импульсную последовательность с периодом, равным измеренному интервалу времени, пропорциональному, в свою очередь, температуре. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (51)5 G 01 К 7/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Rò

0т =Uo т мин

/г

О2 = Uoe

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) .(21) 4633538/10 (22) 12.01,89 (46) 07,08.91. Бюл. ЬЬ 29 (72) Л,А.Демидов (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1278623, кл. G 01 К 7/22, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1566229, кл . G 01 К 7/22, 1987. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕМПЕ-, РАТУРЫ B ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность преобразования. Формируют первое напряжение, веИзобретение относится к термометрии и может быть использовано в измерителях температуры для преобразования температуры терморезистора в частотный сигнал.

Цель изобретения. — повышение точности преобразования за счет снижения перегрева терморезистивного преобразователя измерительным током.

На фиг.1 приведено устройство для реализации способа, пример выполнения; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, Сущность способа заключается в следующем.

Термопреобразователь с сопротивлением, изменяющимся по закону.

В

Вт= Ае где Т вЂ” температура; е — основание натуральных логарифмов;

А,В, — постоянные коэффициенты.

„„SU „„1668874 А1 личина которого пропорциональна сопротивлению термопреобразователя. Затем формируют второе напряжение, изменяющееся Ilo закону убывающей экспоненты, В момент равенства первого и второго напряжений второе напряжение начинают формировать с увеличенной постоянной . времени. От этого же момента отсчитывают длительность интервала времени до момента равенства второго напряжения третьему напряжению. После этого формируют импульсную последовательность с периодом, равным измеренному интервалу времени, пропорциональному, в свою очередь, температуре, 2 ил. 3

Формирует первое напряжение Ut, величина которого прямо пропорциональна сопротивлению Ят где U< — постоянное напряжение;

Ятмии — ВЕЛИЧИНа СОПРОТИВЛЕНИЯ тЕРМОпреобразователя при минимальном значении измеряемой температуры.

Затем формируют второе напряжение

Uz. изменяющееся по закону убывающей экспоненты где t — текущее время.

11 — постоянная времени.

Сравнивают первое и второе напряжения с момента равенства напряжений, второе формируют с увеличенной в(Тщдкс(Гптин) 1668874 раэ постоянной времени, где Тмакс, Тмин— соответственно Максимальное и минимальное значения измеряемой температуры.

После увеличения постоянной времени формирование второго напряжения осуще- 5, ствляют до момента равенства третьему на, пряжению

0з 0 т мин

1 мин

УЧЕТОМ Гг = мнн Г1, СОСтаВИт

1 макс

Т 50 —, т.е. будет пропорциональна гг-t1 В измеряемой температуре.

Способ может быть реализован с помощью устройства, приведенного на фиг 1.

Устройство содержит источник 1 опор- 55 ного напряжения, термопреобразователь 2, первый усилитель 3, резистор 4, конденсатор 5, резистор 6, первый ключ 7, резистор

S, второй ключ 9, повторитель 10 напряжегде Йтмакс — величина сопротивления термо- преобразователя при максимальном значении измеряемой температуры.

Определяют момент равенства второго 15 . и третьего напряжений и, соответственно, длительность интервала времени от момен. та начала формирования второго напряже ния до момента равенства второго и ! третьего напряжений, далее формируют им- 20, пульсную последовательность с периодом, равным определенной длительности временного интервала.

При этом время с, прошедшее с начала формирования второго напряжения до мо- 25

1 мента равенства абсолютных значений пер вого и второго напряжений, определяемое из уравнения U1 = Uz с учетом Втмин = — /т =Ае; 01=0с —, Uz= Uo, 30

"мин т мин (1 11

I составит11= г1 В (—. Тмин Т /

Время tz, прошедшее с момента равен| ства абсолютных значений первого и второI ro напряжений до момента равенСтва

35 ! абсолютных значений второго и третьего ,, напряжений, определяемое из уравнения 0z = 0з с учетом, что второе напряжение в, это время начинает изменяться по закону

0г =0<

Вт В е 1 Рт.;;. =- Ае —, соRT мин Тмакс

1 1 ставит tz =гг В (— — ).

Т Тмакс

При этом частота импульсного сигнала, 45

1 определяемая выражением f = + с

11+12 ния„первый компаратор 11, второй компаратор 12, потенциометр 13, второй усилитель 14, резисторы 15 и 16, третий усилитель

17 и резистор 18.

Ка фиг.2 представлены временные диаграммы, где 19 — временная диаграмма измеряемой температуры; 20 — временная диаграмма процесса формирования второго напряжения и формирования первого и третьего напряжений; 21 — диаграмма сигнала на выходе компаратора 11; 22 — временная диаграмма сформированной импульсной последовательности.

Устройство работает следующим образом.

Преобразование сопротивления термопреобразователя в первое напряжение 01 осуществляется при помощи источника 1 опорного напряжения, подключенного через резистор 4 к входу усилителя 3, с термопреобразователем 2 в цепи отрицательной обратной связи, при этом напряжение усилителя 3 равно

Йт

U1 =- U0 —, R4 где R4-сопротивление резистора 4, которое выбирается равным Втмин, формирование второго напряжения осуществляют с помощью RC-цепи, состоящей из конденсатора 5 с емкостью С, обкладки которого зашунтированы ключом 9, при замкнутом ключе 7 на выходе повторителя 10 формируется напряжение

Сравнение напряжений 01 и Uz осуществляется компаратором 11, В момент равенства напряжений по сигналу компаратора 11 размыкается ключ 7, отключая от резистора 6 резистор 8 с сопротивлением И8, при этом постоянная времени становится равной величине Tг = R66 при выполнении условия

Ф 8 Тмин Тмакс

= —, rZ= — r1

<6 + RB Тмакс Тмин

Формирование напряжения осуществляется с помощью потенциометра 13. Момент равенства второго и третьего напряжений фиксируется компаратором 12.

При срабатывании компаратора 12 происходят замыкание ключа 9 и, соответственно, разряд конденсатора 5, что ведет к повторному срабатыванию компараторов 11,12, размыканию ключа 9 и замыканию ключа 7

1668874 и т.д. Г1ри этом на выходе компаратора 11 формируется импульсная последовательТ ность с частотой f — В, пропорцио(т2 т11 нальной измеряемой температуре; 5

Формула изобретения

Способ преобразования температуры в частоту, заключающийся в формировании первого напряжения U >, формировании вто- 10 рого напряжения U2, сравнении по абсо-. лютной величине первого и второго напряжений, изменении в момент их равен-. ства постоянной времени второго напряжвния и формировании импульсной 15 последовательности с определенным периодом, отличающийся тем. что, с целью повышения точности преобразования, формирование первого напряжения осуществRr ляют по закону U> = Uo, где 0о— пт мин постоянное напряжение; Вт — текущее сопротивление термопреобразователя; Rzm» — сопротивление термопреобразователя при минимальной температуре, а постоянную времени при формировании второго напряжения в момент равенства абсолютных значений первого и второго напряжений

Тмакс увеличивают в раз, где TM8Kc TMMH—

Тмин соответственно максимальное и минимальное значение измеряемой температуры, 1668874 и Внии е

6/= Г1В(-i — — — !

Фиг. 2

Составитель В.Ярыч

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор Г,Наджарян

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 265Q Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5