Способ преобразования температуры в частоту

 

Изобретение относится к температурным измерениям, может быть использовано в различных цифровых измерителях температуры и позволяет повысить крутизну преобразования. Способ заключается в формировании первого напряжения U<SB POS="POST">1</SB>=U<SB POS="POST">0</SB>R<SB POS="POST">т</SB> <SB POS="POST">макс</SB>/R<SB POS="POST">т</SB>, где U<SB POS="POST">0</SB> - постоянное напряжение, R<SB POS="POST">т</SB>=A<SB POS="POST">E</SB><SP POS="POST">B/т</SP>, A,B - постоянные коэффициенты, T - температура, R<SB POS="POST">макс</SB> - максимальное значение сопротивления термопреобразователя

формировании второго напряжения U<SB POS="POST">2</SB>=U<SB POS="POST">0</SB>E-<SP POS="POST">T</SP>/&Tgr;<SB POS="POST">1</SB>, где &Tgr;<SB POS="POST">1</SB> - постоянная времени, T - время

определении первого интервала времени T<SB POS="POST">1</SB> от момента начала формирования напряжения U<SB POS="POST">2</SB> до момента равенства напряжений U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB>

формировании второго интервала времени T<SB POS="POST">2</SB> от момента равенства напряжений U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB> до момента равенства напряжений U<SB POS="POST">2</SB>=E<SP POS="POST">-T</SP>/ и U<SB POS="POST">3</SB>=U<SB POS="POST">0</SB>R<SB POS="POST">макс</SB>/R<SB POS="POST">мин</SB>, где &Tgr;<SB POS="POST">2</SB>=T<SB POS="POST">мин</SB>/T<SB POS="POST">макс</SB><SP POS="POST">.</SP>&Tgr;<SB POS="POST">1</SB>, T<SB POS="POST">мин</SB>, T<SB POS="POST">макс</SB> - минимальное и максимальное значение температуры

R<SB POS="POST">мин</SB> - минимальное значенние сопротивления термопреобразователя и в формировании импульсной последовательности с частотой F<SB POS="POST">и</SB>=1/T<SB POS="POST">1</SB>+T<SB POS="POST">2</SB>, прямо пропорциональной температуре.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 К 7/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Термопреобразователь, сопротивление R которого изменяется по зат кону

В/т

R =Ае

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4296700/24-10 (22) 18. 08. 87 (46) 23.05.90. Бюл. Р- 19 (72) Л.А.Демидов (53) 536,53(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1068738, кл. G 01 I 7/22, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1278623, кл, Г 01 К 7/22, 1985. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к температурным измерениям, может быть использовано в различных цифровых измерителях температуры и позволяет повысить крутизну преобразования, Способ заключается в формировании первого наЕт м> пряжения П„=11 — — — —, где Ц„

Т В/ постоянное напряжение, R =Ae

А, — постоянные коэффициенты, Т—

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в различных измерителях температуры, преобразующих температуру в частотный сигнал.

Целью изобретения является повышение крутизны преобразования.

На фиг. 1 приведено устройство для реализации способа; на фиг. 2— графики, поясняющие его работу.

Сущность способа заключается в следующем.

„.SU„„) 566229 А 1 температура, К 1- — максимальное т макс значение сопротивления термопреобразователя;формировании второго напря-е/с

1 ния Uz=Uî е,Где i! постоянная времени, t — время;определении первого интервала времени t, от.момента начала формирования напряжения Uz до момента равенства напряжений tI, 1 и Uz, формировании второго интервала времени t от момента равенства напряжений П, и ITz до момента равенства напряжений

-ЕЯ К гас,л Тмин

U<=e и U =U ° „где

- мин Т мс кс

Т„„нн, Т „„,„„ — минимальное и максимальное значения температуры;

К 4„ — минимальное значение сопротивления термопреобразователя, и в формировании импульсной последователь1 ности с частотой f = ††â€, прямо про4 ti+tz порциональной температуре. 2 ил. где Т вЂ” температура; е — основание натуральных логарифмов

А, — постоянные коэффициенты, приводят в тепловой контакт со средой, температуру которой измеряют, 1566229

Формируют первое напряжение ц величина которого обратно пропорциональна сопротивлению R ë

Rr aKc

U U — - —— 5

4R

1 т где U — постоянное напряжение;

R — величина сопротивления тер1мак4 яопреобразователя при максимальном значении измеряемой 10 температуры.

Формируют второе напряжение U, изменяющееся по закону убывающей экспоненты:

-ь/е, 15

П «е где t " "текущее время;

, — постоянная времени.

Сравнивают первое и второе напряжения. Определяют первый интервал времени t îò момента начала формирования второго напряжения до момента равенства первого и второго напряжений, С момента равенства напряжений второе напряжение формируют с уменьшенной в Т „ /Т „„ раз постоянной времени,. где Тмакс,Тмин — соответственно максимальное и минимальное значения измеряемой температуры.

После уменьшения постоянной времени формирование второго напряжения осуществляют до момента равенству третьему напряжению

RHIOIKC

U =У вЂ” ——

11 мин где К „„ — величина сопротивления термопреобразователя при минимальном значении измеряемой температуры.

Определяют момент равенства второ"

ro и третьего напряжений и длительность второго интервала времени от

;.::..: ента равенства первого и второго напрк;жений до момента равенства втор=,ãо и третьего напряжений„ Далее фо,. „, мируют импульсную последовательность с периодом, равным сумме длительностей первого t, и второго t временных интервалов. При этом частота формируеМаго импульсного сигнала пропорциональна измеряемой температуре:

1 T Тмин л л Ь1 °

+ (Д - ) .В Т ма,с

Способ может быть реализован с помощью устройства (фиг. 1), которое содержит источник 1 опорного напряжения, термопреобразователь 2, первый усилитель 3, резистор 4, конденсатор

5 резистор 6, первый ключ 7, резистор 8, второй ключ 9, повторитель 10 напряжения, первый 11 и второй 12 компараторы, потенциометр 13, второй

I усилитель 14, резисторы 15 и 16, тре" тий усилитель 17 и резистор 18 °

Диаграмма 19 (фиг,2) — временная диаграмма измеряемой температуры, диаграмма 20 — временная диаграмма процесса формирования второго напряжения и формирования первого и третьего напряжений, диаграмма 21 — диаграмма первого и второго временных интервалов, диаграмма 22 — временная диаграмма сформированной импульсной последовательности.

Устройство работает следующим образом.

Преобразование сопротивления термопреобразователя в первое напряжение

U осуществляется при помощи источника 1 опорного напряжения, подключенного через термопреобразоватьль 2 к входу усилителя 3, при этом выходное напряжение усилителя 3

Ry

U1= «, у

R где R< - сопротивление резистора 4, которое выбирается равным мо кс

Формирование второго напряжения осуществляют с помощью RC-цепи, состоящей из конденсатора 5 с емкостью С, обкладки которого занунтированы ключом 9, и резистора 6 с сопротивлением R . При размыкании ключа 9, при разомкйутом ключе 7, на выходе повторителя 10 формируется напряжение

«1=«б е 1=R6 С. л

Сравнение напряжений U и U осу- ществляется к-сепаратором 11. В момент равенства напр,;жений по сигналу паратора 11 змжкается ключ 7 вк.:::, чая параллельно ре истору 6 ре .=стсг

8 с сопротивлением R1. При этом постоянная времени становится равной величине л RaRl ьФ=-= —.С.

R8+R6

При выполнении условия

R8 Тмии

R + g Т факс получают

Тмин л

Ь

Т w>KC

Формирование напряжения U3 ocymeствляется с помощью потенциометра 13.

5 15662?

Момент равенства второго и третьего напряжений фиксируется компаратором 12, При срабатывании последнего происходит замыкание клячей 9 и 7и

5 разряд конденсатора 5, что ведет к повторному срабатыванию компараторов

11 и 12 и размыканию ключей 7 и 9 и т.д. При этом на выходе компаратора 11 формируется импульсная после1 довательность с частотой

Т г пропорциональной измеряе"г мой температуре, 15

Формула изобретения

Способ преобразования температуры в частоту, заключающийся в формироваR ч мок с нии первого напряжения Ц, =11

el T т где Кт=Ае — сопротивление термопреобразователя, А и  — постоянные коэффициенты, T — температура, e — Ос- 25 нование натуральных логарифмов, U постоянное напряжение,R т — значение сопротивления термопреобразователя при максимальной измеряемой температуре, формировании второго напряжения л

Б =Б е ", где t — время,,— постоянная времени, сравнении по абсолют9 6 ной величине первого и второго напряжений, определении длительности и первого временного интервала от момента начала формирования второго напряжения до момента равенства его первому напряжению, формировании второго временного интервала длительностью tz от момента равенства первого и второго напряжений и формировании импульсной последовательности с периодом t равным суммарной длительности первого и второго интервалов времени, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения крутизны преобразования, после достижения момента равенства первого и второго напряжений второе напряжение формируют с постоянной вреп Т л нн мени = — — —, где Т „„и Т макс соответственно минимальное и максимальное значения измеряемой температуры, при этом формирование второго временного интервала осуществляют до момента равенства второго напряжения по абсолютному значению третьему наКт исюкс пряжению U =U †- ---, где К

З еК мин т мин значение сопротивления термопреобраэователя при минимальной измеряемой температуре.

1566229

Составитель В.Куликов

Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Редактор Н.Бобкова

Заказ 1216

Тираж 504

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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