Устройство для преобразования температуры в частоту следования импульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Соввтскюк

Сециапнстичесник

Респубник

<1н657275 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.1176 (21) 2419194/18-10 с присоединением заявки ¹

{23) Приоритет

G 01 К 7/22

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытии

Опубликовано1504.79. Бюллетень № 14 (ВЗ) УЛК 536.531 (088.8) Дата опубликования описания 150479 (72) Авторы изобретения

В.Г. Чернов и Е.Н. Кокорев

p3) ЗаяннтЕЛЬ Владимирский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к технике измерения температуры, Известны устройства для измерения температуры, содержащие в качестве термочувствительного элемента полу проводниковый термореэистор, включенный в мостовую схему (1), (2), (3).

Известные устройства не обеспечи вают требуемой точности измерений во всем рабочем диапазоне терморезистора иэ-за .его нелинейной характеристики, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой и ство для преобразования температуры в частоту следования импульсов, содер жащее полупроводниковый терморезистор, мост, усилитель постоянного тока, однопереходный транзистор и времяэа- ® дающую емкость, подключенную к средней точке делителя напряжения и транзистора, подключенного базами к выходу усилителя постоянного тока, вход которого включен в измерительную диа- 5 гональ моста (4).

Устройство имеет недостаточную точность измерений вследствие нелинейной зависимости сопротивления .терморезистора от температуры, 30

Целью изобретения является порышение точности измерения.

Это достигается тем, что в предла гаемое устройство для преобразования температуры в частоту .ледЬвания импульсов введены интегральный прерыватель, триггер, генератор тактовых импульсов и частотно- импульсный преобразователь, причем времяэадающая емкость эашунтирована интегральным прерывателем, управляемый вход которого соединен с единичным выходом триггера, подключенного нулевым выходом к входу частотно-импульсного преобразователя, единичный вход триггера через импульсный трансформатор соединен с резистором нагрузки в цепи базы однопереходного транэист ора, а нулевой — с генератором тактовых импульсов, На фиг.1 представлена схема описы ваемого устройства; на фиг.2 и 3 графики и временные диаграммы, пояс няющие его работу.

Устройство содержит полупроводниковый терморезистор 1, включенный в плечо моста 2, измерительная диагональ которого подключена к входу усилителя 3 (постоянного тока), однопереходный транзистор 4, времязадающую

657275 емкость 5, делитель из резисторов 6, 7, интегральный прерыватель 8, импульсный трансформатор 9, триггер 10, генератор тактовых импульсов 11, частотно-импульсный преобразователь 12.

Работа устройства проходит следую щим образом. 5

Полупроводниковый терморезистор 1, имеющий экспоненциальную температурную характеристику, описываемую выражением

% =АЕхР б»Е, l0 (1) где 9 температура терморезистора, к;

A и  — параметры терморезистора, включается в плечо моста 2, настроен-)5 ного так, чтобы его выходное напряжение было линейной функцией сопротивления терморезистора во всем диапазоне температур: (2) где U „ — выходное напряжение моста при

Я сопротйвление термореэис тора при наименьшей температуре диапЫ5 эона.

Напряжение разбаланса моста пода ется на вход усилителя постоянного тока. Выходное напряжение усилителя 30 равно

О =О К„, (3) где К вЂ” коэффициент усиления», J

Напряжение включения однопереходного транзистора определяется выходным напряжением усилителя (4) 40

В исходном состоянии интегральный прерыватель 8 разомкнут и емкость 5 заряжается по экспоненциальному закону от источника питания через резистивный делитель напряжения (6,7) 45

U = u (»-е ), (5) где 0с — напряжение на емкооти;

U =Е напряжение в средней 6

*- 8" 7 точке делителя;

<=С5(R< НЯ )- постоянная времени зарядной цепи.

При достижении напряжением на ем,кости величины, достаточной для вклю- 55 чения однопереходного транзистора

0=0 „, последний открывается по входу и выходу. На обмотках трансформатора 9 появляется .выходной импульс, переключающий триггер 10. При этом 0 замыкается интегральный прерыватель

8, через который, емкость 5 разряжается до нулевого напряжения. Прерыватель остается замкнутым до поступления на второй вход триггера импульса от тактового генератора 11.

Длительность цикла заряда емкости определяется выражением

+ =-zen(»- — )

U щи

1 Ug (6)

Если период следования импульсов тактового генератора 11 выбран равным

,=СО ф, (7) то длительность импульсов на выходе триггера 10, определяемая разностью временных интервалов 1» и 2, будет обратно пропорциональна измеряемой температуре. Действительно =<,-à„=ñ(å д en(- — „ " )1 <а>

После подстановки в выражение (8) выражений (4), (3), (2) и (1) получаем (9)

Для получения прямо пропорциональной зависимости выход триггера 10 соединен с входом интегрирующе .о частотно-импульсного преобразователя

"постоянное напряжение — частота" 12, имеющего линейную статическую харак" теристику. Период следования выходных импульсов преобразователя 12 равен

Т= —

Ф (10)

5(»вы Д где S — крутизна статической характеристики частотно-импульсного преобразователя;

ОВ„,„- амплитуда входных импульсов.

После подстановки в выражение (10) выражения (9) получаем

tg (11)

50 65 оЫХ то есть период выходной последовательности частотно-импульсного преобразователя 12 прямо пропорционален измеряемой температуре.

Предлагаемое. устройство позволяет измерять температуру с точностью 0,1% в диапазоне 0 + 100 С. При расширении диапазона до грани рабочей Области терморезистора (+300ОC) точность измерений снижается до 0,5%.

Формула изобретения

Устройство для преобразования температуры в частоту следования импульсов, содержащее полупроводниковый термореэистор, включенный в плечо моста, усилит ль постоянного тока, подключенный входом к измерительной диагонали моста, а выходом — к базам однопереходного транзистора, эмиттер которого подключен к средней точке делителя напряжения, соединенной с времязадающей емкостью и регистрирующее устрсйство, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены триГгер, подключенный единичным

657275

Составитель Ю.Андриянов

Техред .М.Келемеш Корректор D.Билак

Редактор С.Хейфиц

Тираж 765 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1779/39

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4 входом к резистору нагрузки в цепи базы одноперекодного транзистора, генератор тактовых импульсов, подключенный к нулевому входу триггера, интегральный прерыватель, шунтирующий времязадающую емкость, подключенный управляемым входом к единичному вы- 8 ходу триггера, и частотно-импульсный преобразователь, подключенный к нулевому выходу триггера.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 330355, кл.G 01 К 7/10, 01.12.70.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 345375, кл ° G 01 K 7/16, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

9 354287, кл,G 01 К .7/16) 1971

4. Патент Великобритании 91286262, кл.G 4 Н, 1968,