Устройство преобразования термо-сопротивления b частоту импульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВПЛЬСТВУ

Сое1 Советских

Социалистических

Рвспубпнк оц851 1 15 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 171279 (21)2853429/18-10 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет (51)pA. Ку 3

G 01 K 7/14

Государстаениый комитет

СССР ио делан изобретеиий и открытий .

Опубликовано 30.07.81. бюллетень 89 28

Рэ) НЖ 536.53 (088.8) Дата опубликования описания 390781 (72) Авторы изобретения

A.Ã. Замятин и В.И. Мншарев (71) Заявитель

Севастопольский приборостроительны

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может использоваться при разработке цифровых термометров и в системах телеконтроля и автоматической стабилизации температуры.

Известно устройство преобразования сопротивления термометра в частоту переменного тока, содержащее блок Уп- ® равления, генератор, в частотно-зависимую цепь которого входят две пары идентичных термосопротивлений, два конденсатора, образцовые сопротивления и коммутирующие элементы. Процесс измерения осуществляется за три такта, по окончании их путем вычисления определяют величину термосопротивления с большой точностью, так как осуществляется компенсация аддитивной а мультипликационной составляющих по- 2© грешностей f1) °

Недостатками устройства является большое число идентичных термосопротивлений и образцовых сопротивлений, ограничения на скорость изменения преобразуемого параметра, так как устройство является дискретным, причем интервал дискретизации определя« ется временем измерения трех частот

f>, выполнением операций вы 30 читания, деления и коммутации образцовых сопротивлений, Известно устройство преобразования параметра в частоту, содержащее интегратор, схему сравнения, переключатель биполярных напряжений, буферный усилитель, модулирующее звено(2) .

Недостатком данного преобразователя является значительная величина мультипликативной погрешности, что препятствует использованию его в системах, работающих длительное время при значительных изменениях внешних условий.

Наиболее близким по технической сущности и.достигаемому результату к предлагаемому является преобразователь сопротивленя в частоту, содержащий циклически соединенные гистереэисный элемент, интегратор, дифференциальный усилитель постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен реэистивный делитель напряжения, содержащий термосопротивление, образцовое сопротивление ЗJ.

Недостатком преобразователя является изменение чувствительности из-эа изменения параметров схеме, вызванных влиянием внешних условий, (54)- УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ

В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВ

851115

"о

, .Ч; где R и к, и,- +ф — (1 - — )

0ф Lt Йь

Т Rp резисторы гистереэисКОГО элемента1 напряжение на выходе гистерезисного элемента; а также временным фактором. Указанный недостаток препятствует использованию преобразователя в системах телеизмерений и автоматической стабилизации температуры.

Цель изобретения повышение точности за счет снижения мультипликативной погрешности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены коммутирующий элемент, формирователь временных интервалов, реверсивный счетчик, регистр, управляемый делитель частоты и две логические схемы И, первые входы которых соединены с выходом гистерезисного элемента, второй вход первой схемы И подключен к первому выходу формирователя временных интервалов, который также соединен с

К-входом реверсивного счетчика и коммутирующим элементом, соединенным параллельно образцовому резистору и последовательно термореэистору, выход первой схемы И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, его вычитающий вход соединен с выходом другой схемы И, второй вход которой подключен ко второму выходу формирователя временных интервалов, выходы реверсивного счетчика соединены с 0-входами регистра, синхронизирующий вход которого подключен ко второму выходу формирователя временных интервалов, выходы регистра соединены со входами управляемого делителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом гистеризисного элемента.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит делитель 1 напряжения, образцовый резистор 2, коммутирующий элемент 3, дифференциальный усилитель 4 постоянного тока, гистерезисный элемент 5, интегратор 6, формирователь .7 временных интервалов (таймер), логические схемы

И 8 и 9, реверсивный счетчик 10, регистр 11, управляемый делитель 12 частоты.

Устройство работает следующим об-. разом.

Циклическое соединение гистерезисного элемента, интегратора, дифференциального усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого используется резистивный делитель, образует генератор импульсов, частота которых определяется для установившегося режима выражением

Т R„ Сэ — постоянная времени интегратора;

В,R — элементы резистивного делителя; дt — длительность полупериода импульсной последовательности.

Из выражения (1) определяют частоту импульсов

i0 f - — - — (1--) (1 )1 1 R R

2ht 2Т Q Rо

К(1 + — ) йь

Во которая в случае R con s t определяется значением терморезистора.

При длительной эксплуатации величина К изменяется в результате действий внешних условий и "старения" аналоговых элементов схемы.

Скорость измерения чувствительнос20 ти преобразования значительно меньше, чем у измеряемого параметра температуры. Поэтому через определенные промежутки времени формирователь временных интервалов выдает два импульса

25 равной длительности b,t, следующих

К один за другим. В течение первого размыкается шунтирующий контакт коммутирующего элемента и последовательно терморезистору включается образцовое сопротивление Rpg что приводит к увеличению f. Одйовременно с включением коммутирующего элемента реверсивный счетчик устанавливается в ноль, передним фронтом первого импульса и на его сумиирующий вход поступает fn . По окончании первого импульса в реверсивном счетчике хранится код й1 b tK п„ . За время действия второго импульса, при котором К„я зашунтировано, из и вычита40 ется число и д1;, 1„,, пропорциональное f, и в реверсивном счетчике формируется код разности й, - й„ -й К(1+ - †- )д

R R

Rî к

К(1 - + ) дtK.

Rp

Задним фронтом второго импульса это число записывается в регистр 9, после чего поступает на управляющие ® входы делителя 10 частоты. Коэффициент деления управляемого делителя обратно пропорционален коду, поданному на его входы. Часто а на выходе делителя, которая и является

Я выходной частотой преобразователя, определяется выражением

R + 1 — при R R об к о (1ФЬ.). 1 й.б ht, Выбирая при измерении частоты Еь временной интервал, кратный д t„, получают код, соответствующий ft, и Q n дик (1 + — )n

Кь аоб

851115

B выражение для йь не входит основной источник мультипликативной погрешности — коэффициент К. Требование стабильности номинального значения предъявляется только к двум элементам схемы Й 8 и к„.

Такое выполнение устройства позволяет повысить точность измерения температуры при длительной непрерывной эксплуатации преобразователя и значительных изменениях внешних условий, устранить возникающую нелинейность, вызванную уходом режимов операционных усилителей, обеспечивает надежную передачу информации по каналам связи за счет ЧИМ, может быть легко реализовано на интегральных схемах, например, К155 и К133.

Формула изобретения

Устройство преобразования термосопротивления в частоту импульсов, содержащее. циклически соединенные гистерезисный элемент, интегратор, р5 дифференциальный усилитель постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резистивный делитель напряжения, содержащий термосопротивление, образцовое сопротивление, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности за счет уменьшения мультипликативной погрешности измерения температуры, в устройство введены коммутирующий элемент, формирователь

I временных интервалов, реверсивный счетчик, регистр, управляемый делитель частоты и две логические схемы

И, первые входы которых соединены с выходом гистерезисного элемента, второй вход первой схемы И подключен к первому выходу формирователя временных интерваЛов, который также сбединен с К-входом реверсивного счетчика и коммутирующим элементом, соединенным параллельно образцовому резистору и последовательно термореэистору, выход первой схемы И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, его вычитающий вход соединен с выходом другой схемы И, второй вход которой подключен ко второму выходу формирователя временных интервалов, выходы реверсивного счетчика соединены с 0-входами регистра, синхронизирующий вход которого подключен ко второму выходу формирователя временных интервалов, выходы регистра соединены со входами управляемого делителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом гистерезисного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бромберг Э.М. и др. Тестовые методы повышения точности измерений.

М., "Энергия", 1978, с. 131.

2. Авторское свидетельство СССР

М 332570, кл. Н 03 К 13/20.

3. Мартяшина А.И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М., "Энергия", 1976, с. 295 (прототип).

851115

Составитель Н. Горшкова

Ф

Редактор В. Петраш Техред А. Савка Корректор И. Шарсши

Заказ 6316/55

Тираи 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП "Патент", х . Уигород, Ул. Проектная, 4