Способ измерения температуры

 

Изобретение относится к области температурных измерений и позволяет повысить точность измерения при одновременном сокращении его длительности. Формируют первое напряжение U<SB POS="POST">1</SB> = U<SB POS="POST">0</SB>R<SB POS="POST">т.макс</SB>/R<SB POS="POST">т</SB>, где R<SB POS="POST">т</SB> = Ае<SP POS="POST">в/т</SP>, R<SB POS="POST">т.макс</SB> - максимальное значение сопротивления терморезистора при температуре T<SB POS="POST">макс</SB>

A, B - постоянные коэффициенты, сравнивают с напряжением U<SB POS="POST">2</SB> = U<SB POS="POST">0</SB>E<SP POS="POST">-T/</SP> @ , где T - текущее время

&Tgr;<SB POS="POST">1</SB> - постоянная времени, в момент ра венства напряжений изменяют в T<SB POS="POST">макс</SB>/T<SB POS="POST">мин</SB> раз значение &Tgr;<SB POS="POST">1</SB>, а затем сравнивают U<SB POS="POST">2</SB> с третьим напряжением U<SB POS="POST">3</SB> = U<SB POS="POST">0</SB> = U<SB POS="POST">0</SB>R<SB POS="POST">т.</SB> <SB POS="POST">макс</SB>/R<SB POS="POST">т.мин</SB>. Формируют импул ьсную последовательность с периодом, в T<SB POS="POST">макс</SB> - T<SB POS="POST">мин</SB> раз меньшим длительности первого интервал а времени, прошедшего с момента начала формирования напряжен ия U<SB POS="POST">2</SB> до момента его равенства напряжению U<SB POS="POST">3</SB> и в течение интервала времени от момента U<SB POS="POST">1</SB> = U<SB POS="POST">2</SB> до момента U<SB POS="POST">2</SB> = U<SB POS="POST">3</SB>, подсчитывают импульсы, число которых пропорционально температуре. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51}5 G 01 К 7/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4358071/10 (22) 27.11.87 (46) 07.07.91. Бюл. № 25 (72) Л.А.Демидов (53) 536.531 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11227788662233, кл. G 01 К 7/22, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1566229, кл, G 01 К 7/22, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к области температурных измерений и позволяет повысить точность измерения при одновременном сокращении его длительности. Формируют первое напряжение U1= Llp(), где Вт=

Rr.макс

Rr

At, йтмакс — максимальное значение соВ/т противления терморезистора при темпераИзобретение относится к области температурных измерений, а именно к способам измерения температуры с помощью терморезисторов.

Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном сокращении длительности.

На фиг,1 представлены временные диаграммы, поясняющие способ; на фиг.2 показана схема устройства для формирования первого, второго и третьего напряжений; на фиг.3 — схема устройства для формирования результата измерения; на фиг.4 — схемы формирователя импульсного сигнала.

Сущность способа заключается в следующем, Термореэистор, сопротивление которого изменяется по закону

Rl. = Ае!

Ю 1661590 А1 туре Тмакс, А,  — постоянные коэффициенты, сравнивают с напряжением

О2 = Up е,, где t — текущее время;, т1 постоянная времени, в момент равенства напряжений изменяют в Тмакс!Тмин раэ значение т1, а затем сравнивают Uz с третьRr.макс им напряжением U3 = Up — — . Формиру т.мин ют импульсную последовательность с периодом, в Тмакс — Тмин раз меньшим длительности первого интервала времени, прошедшего с момента начала формирования напряжения 02 до момента его равенства напряжению 03,и в течение интервала времени от момента 01=Us до момента 02=03 подсчитывают импульсы, число которых пропорционально температуре. 4 ил. где Т вЂ” ; е — основание натуральных логарифмов; А,  — постоянные коэффициенты, приводят в тепловой контакт со средой, температуру которой измеряют и формируют первое напряжение

R. т где Вт.макс — максимальное значение сопротивления термореэистора при максимальном значении измеряемой температуры;

Up — постоянное напряжение.

Формируют второе напряжение Uz, изменяющееся пр закону о2=о,е — r1 где t — текущее время; т1 — постоянная времени.

Сравнивают по абсолютной величине первое и второе напряжения.

1661590

Уменьшают в Тмакс!Тмин в момент их равенства постоянную времени rt, где

Тмакс и Тмин — соответственно максимальное, и минимальное значения измеряемой температуры, 5

Формируют третье напряжение

Вт,макс

Rt.мин где R,.«н — минимальное значение сопротивления терморезистора при минимальной температуре Тмин, Сравнивают второе и третье напряжения по абсолютной величине.

Определяют длительность t первого временного интервала, прошедшего с момента начала формирования второго напряжения до момента равенства абсолютных величин второго и третьего напряжений.

Формируют ймпульсную последовательность с периодом в Тмакс-Тмин раз меньше длительности первого временного интервала, где Тмакс-Тмин — значение безразмерной постоянной, равное величине диапазана измерения, Подсчитывают число импульсов в течение интервала времени от момента ра- 25 венства абсолютных величин второго и первого напряжений до момента равенства второго и третьего напряжений, число которых пропорционально измеряемой температуре, 30

На фиг,1 на диаграмме а показано изменение температуры, б — изменение напряжений Ut, U и L)a, в - формирование импульсного сигнала.

Способ может быть реализован с по- 35 мощью устройств, схемы которых приведены нафиг2,3и4.

Устройство для формирования первого, второго и третьего напряжений может быть выполнено по схеме, приведенной на фиг,2, 40

Оно содержит термореэистор 1, операционный усилитель 2 с резистором 3 в цепи обратной связи, равным сопротивлению R т.макс терморезистора при максимальной температуре Т»кс, источник 4 напряжения с вы- 45 ходным напряжением Оо, ключи 5, 6, конденсатор 7, резисторы 8, 9 с сопротивлением Rz и R> и потенциометр 10.

При размыкании ключа 5 конденсатор 7 с емкостью С заряжается через резистор 8 от 50 источника 4, в результате чего формируется

« t напряжение Uz = Оо е т где rt = RtC, Изменение постоянной времени х1 в

Тмакс!Тмин раз осуществляется путем вклю55 чения с помощью ключа 6 параллельно резистотру 8 резистора 9 с сопротивлением, в макс Тмин

""" раз большим сопротивления 8, Тмин

Третье напряжение формируют с помощью потенциометра 10.

Сравнение первого и второго напряжений, а также второго и третьего нап ряжений может осуществляться с помощью компара- торов, Формирование импульсного сигнала можно осуществить при помощи формирователя 11 (фиг,З), на первом и втором входах которого формируют импульс в момент начала и окончания первого временного интервала путем, например, мгновенного замыкания-размыкания в указанные моменты времени соответственно аналоговых ключей 12 и 13, входы которых подключены к клемме источника опорного напряжения

0и. Длительность первого временного интервала (фиг, 1б)

Rl

t=tt+tz — + С В вЂ” °

Подсчет импульсов осуществляется, например, счетчиком 14, подключенным к формирователю 11 через ключ 15, который замыкается на время, равное интервалу времени от момента равенства абсолютных значений второго и первого напряжений до момента равенства второго и третьего напряжений. Подсчитанное число импульсов, пропорциональное измеряемой температуре, отображается блоком 16 цифровой индикации.

Формирователь 11 (фиг.4) содержит импульсный генератор 17, делител ь 18 частоты с коэффициентом деления Кя, суммирующий счетчик 19, схему 20 памяти и реверсивный счетчик 21.

В момент, соответствующий началу формирования первого временного интервала, импульс на первом .входе формирователя 11 устанавливает в исходное нулевое состояние делитель 18 частоты и суммирующий счетчик 19. С этого момента до момента окончания длительности первого временного интервала на суммирующий вход счетчика 19 через делитель 18 частоты поступает! = fot/Kg импульсов, где fo — значение частоты генератора 17, и в счетчике 19 оказывается записанным число Мт = fat/Kg.В момент окончания первого временного интервала импульс на втором входе формирователя 11, поступая на вход записи схемы 20 памяти, переписывает содержимое счетчика 19 в схему 20 памяти. В результате после окончания первого временного интервала в схеме 20 памяти оказывается записанным также число Nt.

При появлении первого после этого момента времени импульса с выхода опорожнения реверсивного счетчика 21 он, 1661590

Фиг. f поступая на вход записи счетчика 21, переписывает в него содержимое схемы 20 памяти, при этом на вычитающий вход реверсивного счетчика 21 поступает импульсный сигнал с выхода генератора 17, Поэтому через время t>, определяемое из равенства f ptp = fpt/Kg, происходит опорожнение реверсивного счетчика 21. Импульс с выхода опорожнения счетчика 21, поступая на его вход записи, вновь переписывает содержимое схемы 20 памяти, а так как это содержимое не изменилось, то очередной импульс на выходе опорожнения реверсивного счетчика появляется снова через время ти. Таким образом, на выходе формирователя формируется импульсный сигнал с периОДОМ 1и = t/Kg. ПРи Kg =-(TMBKc Тмин) 1и =

t/РМВкс Тмин)

Число импульсов, подсчитанное счетчиком 14 за интервал времени tz, равно N =

t2/ти = Т Тмин. ПРИ Тмин = То, где To— значение температуры по шкале Кельвина, соответствующее нулевой температуре по шкале Цельсия, N = О, где О- значение температуры по шкале Цельсия.

Формула изо. бретения

Способ измерения температуры, заключающийся в формировании первого напряжения 01 = UORTYBKc/Кт, где йт = Ае

В/т сопротивление терморезистора, А,  — постоянные коэффициенты; Т вЂ” температура; е — основание натуральных логарифмов;

Втмакс — максимальное значение сопротивления терморезистора при максимальной температуре; U — постоянное напряжение, формировании второго напряжения U2-Upe, где t — время; т1 — постоянная времени, сравнении по абсолютной величине первого и второго напряжений, уменьше5 нии в Тмакс/Тмин раз в момент их равенства постоянной времени1,второго напряжения, где Тмакс и Тмин — соответственно максимальное и минимальное значения измеряемой температуры, формировании третьего

10 напряжения Оз = Uo Втмакс/R термин, где Втмин— значение сопротивления терморезистора при минимальной температуре, сравнении второго и третьего напряжений по абсолютной величине, .определении длительности

15 первого временного интервала, прошедшего с момента начала формирования второго напряжения до момента равенства абсолютных величин второго и третьего напряжений, формировании импульсной

20 последовательности и подсчете числа импульсов, пропорционального измеряемой температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном сокращении длитель25 ности, период формирования импульсной последовательности выбирают в Тмакс — Тмин раз меньшим длительности первого временного интервала, где Тмдк,-Т ин — значение безразмерной постоянной, равное величи30 не диапазона измерения, а подсчет числа импульсбв ведут в течение интервала времени от момента равенства абсолютных величин второго и первого напряжений до равенства абсолютных величин второго и

35 третьего напряжений, 1661590

Составитель В. Куликов

Редактор Т. Юрчикова Техред M.Ìîргентал Корректор С. Черни

Заказ 2116 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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