Способ преобразования температуры в напряжение и устройство для его осуществления

 

Использование: в приборостроении в составе измерительных систем. Сущность изобретения: с целью повышения точности в качестве первичного преобразователя температуры использован термореэистор, устройство также содержит звено логарифмирования экспоненциального сигнала, масштабирующий каскад, интегратор и схему сравнения, на вход которой подключены выходы двух последних каскадов. 2 с.п. флы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 5 6 01 К 7/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765888/10 (22) 20.09,89 (46) 30.05,93. Бюл. N 20 (71) Ленинградский гидрометеорологический институт (72) В.А, Степанюк (56) Авторское свидетельство СССР

N 1206628, кл. G 01 К 7/24; 1986. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В НАПРЯЖЕНИЕ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ Ег .» ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в составе измерительных систем для измерения температуры всевозможных объектов, Цель изобретения — повышение точности путем исключения нелинейности преобразования, а также формирование выходного сигнала с полной девиацией его информативного параметра в полном диапазоне измерения в шкале практических температур, Цель достигается тем, что в известном способе измерительного преобразования температуры, включающем формирование электрического сигнала с экспоненциальной зависимостью от температуры, логарифми рова ние этого сигнала с формированием электрического сигнала температуры и формирование пропорционального ему временного интервала, сигнал температуры смещают по величине, сме щенный сигнал подвергают интегрированию для формирования пилообразного напряжения, которое сравнивают с уровнем сигнала температуры, а в качестве выходно„„5Q„„1818548 А1 (57) Использование: в приборостроении в составе измерительных систем. Сущность изобретения: с целью повышения точности в качестве первичного преобразователя температуры использован термореэистор, устройство также содержит звено логарифмирования экспоненциального сигнала, масштабирующий каскад, интегратор и схему сравнения, на вход которой подключены выходы двух последних каскадов. 2 с.п. ф-. лы, 3 ил. го сигнала преобразования используют интервал от начала интегрирования до момента сравнения. при этом величину смещения электрического сигнала температуры выбирают равной произведению изменчивости последнего в диапазоне измерения на отношение абсолютной температуры начальной точки диапазона к величине последнего.

В устройстве для осуществления спасо- QQ ба цель достигается тем, что в известное; ъ устройство, содержащее последовательно .« р включенные полупроводниковый терморе- г ч зистор, преобразователь сопротивления в ф величину электрического сигнала и лога- ., + " рифмирующий каскад, двухвходовой компа1 ратор и генератор пилообразного напряжения, включающий интегратор и источник напряжения, при этом выход интег- а ратора подключен к одному из входов компаратора, к второму входу которого подключен выход логарифмирующего каскада. введен аналоговый сумматор. выход которо-го подключен к входу интегратора. источник напряжения подключен к неинвертирующему входу сумматора. а к его инвептиоующе1818548 му входу подключен выход логарифмирующего каскада, при этом функция масштабирования суммируемых сигналов осуществляется выходным усилителем лога-рифмирующего каскада.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для осуществления спосо.ба; диаграммы фиг. 2 поясняют механизм реализуемой в способе компенсации нели нейности преобразования; на фиг. 3:приведена практическая схема устройства.

Устройство для измерительного преобразования температуры (фиг. 1) содержит последовательно соединенные полупроводниковые терморезистор 1, преобразователь

2 сопротивления в напряжение, логзрифмирующий каскад 3, выход которого подключен к первому входу компаратора 4 и к инвертирующему входу сумматора 6, к неинвертирующему входу которого. подключен выход источника напряжения 5, выход сумматора 6 подключен к входуинтегратора

7, выход которого подключен к второму входу компэраторэ 4, с выхода которого снимается временной интервал, линейно зависящий от величины приращения температуры в диапазоне измерения (от практической шкалы температур, если.ее нулевым значением считать начало диапазона измерения; при выборе начальной точки диапазона в ООС формируется линейная зависимость выходного интервала от значения температуры в С).

Электрическая схема преобразователя (фиг. 3) выполнена на операционных усилителях,.в связи с чем в качестве электрического сигнала температуры выступает величина напряжения, над. которым и производятся все промежуточные функциональные преобразования. При этом в схеме осуществляется двз дополнительных функциональных преобразования — рассмотренная выше операция логарифмирования сигнала с экспоненциальной зависимостью от температуры и операция исключения иэ выходного сигнала преобразователя постоянной составляющей, определяемой различием в начальных значениях абсолютной шкалы температур и практической шкалы Цельсия. Необходимость второй операции связана с тем; что линейность сигнала температуры, формируемого на выходе логарифмирующего узла, обеспечивается, как отмечено ранее, только . в шкале абсолютных температур; соответственно, его линейное преобразование во временной интервал обеспечит малый диапазон изменчивости последнего в соответствии с величиной диапазона измерения в масштабе абсолютной шкалы. Для исключения упоминаемой постоянной составляющей в узле логарифмирования производится совместно с компенсацией неинформативной составля5 ющей напряжения, задаваемой обратным током диодов, компенсация напряжения, соответствующего нулю шкалы Цельсия в абсолютной шкале, путем выбора тока через компенсирующий диод логарифмирующего

1О узла. Поскольку в выражении для напряжения сигнала температуры последняя входит в знаменатель, то скомпенсированное раз. ностнов напряжение, подаваемое на компарвтор для формирования заднего фронта

15 выходного временного интервала, будет содержать нелинейную составляющую, кото- . рая компенсируется введением напряжения сигнала температуры в указанном выше соотношении в состав опорного

20 напряжения, подаваемого на интегратор для формирования пилообразного напряжения. Сущность данной коррекции поясняется фиг. 2.

Таким образом, благодаря смещению, 25 электрического сигнала температуры с выхода логарифмирующзго каскада и интегрированию смещенного напряжения обеспечивается коррекция крутизны пилообразного напряжения с выхода интегратоЗО ра, приводящая, в конечном счете, к полной компенсаци (исключению) нелинейной составляющей длительности выходного интервала.

Формула изобретения

85 1. Способ преобразования температуры, в напряжение включающий формирование электрического сигнала с:. . экспоненциальной зависимостью от температуры, логарифмирование этого сигнала с .

4О формированием электрического сигнала температуры и формирование пропорцио, нального емувременногоинтервала, о тл ичаю щийся тем, что, с целью повышения точности, электрический сигнал температу45 ры масштабируют, интегрируют и сравнивают полученное значение с заданным . уровнем электрического сигнала температуры, при этом в качестве выходного сигнала преобразования используют интервал от

5О начала интегрирования до момента сравнения, а масштабирование первого сигнала температуры осуществляют на основе использования абсолютной шкалы температуры, а второго — практической шкалы

55 измеряемого диапазона.

2. Устройство для преобразования температуры в напряжение, содержащее последовательно включенные полупроводниковый термореэистор, преобразователь сопротивления в величину

1818548

Фие. г электрического сигнала и логарифмирующий каскад, выход которого подключен к первому входу компаратора, и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, 5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены инвертирующий усилитель и аналоговый сумматор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника напряжения, инвертирующий вход — с выходом логарифмирующего каскада, а выход — с входом генератора пилообразного напряжения, управляющий вход которого соединен с входом инвертирующего усилителя, выход которого соединен с первым входом логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом компаратора.

1818548

Составитель В, Степанюк

Техред М,Моргентал Корректор Н. Ревская

Редактор

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

Заказ 1934 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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