Способ преобразования температуры в частоту Советский патент 1990 года по МПК G01K7/22 

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.

Термопреобразователь, ление RT которого изменяется кону

сопротив- по заR Ае

В/Т

ел

Од О5 1C

ю

со

где Т - температура;

е - основание натуральных логарифмов Ј

А,В - постоянные коэффициенты, приводят в тепловой контакт со средой, температуру которой измеряют.

Формируют первое напряжение IL, величина которого обратно пропорциональна сопротивлению Rr:

u,-u,,5

к г где Ue - постоянное напряжение;

Rr - величина сопротивления термопреобразователя при максимальном значении измеряемой 10 температуры.

Формируют второе напряжение иг, изменяющееся по закону убывающей экспоненты:

т, и f 5

,

где t - текущее время;

Ј,- постоянная времени.

Сравнивают первое и второе напряжения. Определяют первый интервал времени t., от момента начала формирования второго напряжения до момента равенства первого и второго напряжений, С момента равенства напряжений второе напряжение формируют с умень- 25 шенной в TMe)4t/TWMW раз постоянной времени, где ТМЯ((С ,Т мин - соответственно максимальное и минимальное значения измеряемой температуры.

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

20

3

IT и .

3 6R 3

где RWMH величина сопротивления термопреобразователя при минимальном значении измеряемой температуры.

Определяют момент равенства второ- го и третьего напряжений и длительность второго интервала времени от г. «.лента равенства первого и второго напряжений до момента равенства вто рсго и третьего напряжений. /|алее фо ь мируют импульсную последовательность с периодом, равным сумме длительностей первого t, и второго t временных интервалов. При этом частота формируемого импульсного сигнала пропорциональна измеряемой температуре: f . „ p

f-tl + 4-( W B Тмлс 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, резис

0

5

5

0

0

5

. .,.

тор 8, второй ключ 9, повторитель 10 напряжения, первый 11 и второй 12 компараторы, потенциометр 13, второй усилитель 14, резисторы 15 и 16, третий 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 термопреобразователь 2 к входу усилителя 3, при этом выходное напряжение усилителя 3

..|-;.

где R. - сопротивление резистора 4 которое выбирается равным

&МСХКС

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

,

,.е

я

,VC ,.

0

Сравнение напряжений U1 и Uz осуществляется к -мпаратором 11. В момент равенства напряжений по сигналу паратора 11 заг-акается ключ 7г вкгг чая параллельно резистору 6 8 с сопротивлением Rg. При этом постоянная времени становится равной величине

,БаИ с VR

При выполнении условия

Rg Т еек-с получают

л л Ч т°i

J- Л«кС

Формирование напряжения U3 осуществляется с помощью потенциометра 13.

Момент равенства второго и третьего напряжений фиксируется компаратором 12, При срабатывании последнего происходит замыкание ключей 9 и 7 и 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 последовательность с частотой

Тt«+tz

7 Г-1Г7 в пропорциональной измеряемой температуре.

Формула изобретения

Способ преобразования температуры в частоту, заключающийся в формирова-

нии первого напряжения U U0 ,

в/ткт

где - сопротивление термопреобразователя, А и В - постоянные коэффициенты, Т - температура, е - основание натуральных логарифмов, постоянное напряжение ,R т-- значе

„U°

Т ЛЛ«КС

ние сопротивления термопреобразователя при максимальной измеряемой температуре, формировании второго напряжения

где t - время,

0 мени

ной величине первого и второго напряжений, определении длительности Ц первого временного интервала от момента начала формирования второго напряжения до момента равенства его первому напряжению, формировании второго временного интервала длительностью tt от момента равенства первого и второ0 го напряжений и формировании импульсной последовательности с периодом tp, равным суммарной длительности первого и второго интервалов времени, отличающийся тем, что, с целью

5 повышения крутизны преобразования, после достижения момента равенства первого и второго напряжений второе напряжение формируют с постоянной вреТ длин

v

г«е

макс

5

макс

соответственно минимальное и максимальное значения измеряемой температуры, при этом формирование второго временного интервала осуществляют до момента равенства второго напряжения

по абсолютному значению третьему нагде R

пряжению U U

БлГ.

Т мик

мин

значение сопротивления термопреобра- 30 зователя при минимальной измеряемой температуре.

Изобретение относится к температурным измерениям, может быть использовано в различных цифровых измерителях температуры и позволяет повысить крутизну преобразования. Способ заключается в формировании первого напряжения U₁=U₀R_тмакс/R_т, где U₀ - постоянное напряжение, R_т=A_E^B/т, A,B - постоянные коэффициенты, T - температура, R_макс - максимальное значение сопротивления термопреобразователя

формировании второго напряжения U₂=U₀E-^T/Τ₁, где Τ₁ - постоянная времени, T - время

определении первого интервала времени T₁ от момента начала формирования напряжения U₂ до момента равенства напряжений U₁ и U₂

формировании второго интервала времени T₂ от момента равенства напряжений U₁ и U₂ до момента равенства напряжений U₂=E^-T/ и U₃=U₀R_макс/R_мин, где Τ₂=T_мин/T_макс^.Τ₁, T_мин, T_макс - минимальное и максимальное значение температуры

R_мин - минимальное значенние сопротивления термопреобразователя и в формировании импульсной последовательности с частотой F_и=1/T₁+T₂, прямо пропорциональной температуре.

янная времени, сравнении по абсолютСоставитель В.Куликов Редактор Н.Бобкова Техред М.Дидых Корректор Н.Король

Заказ 1216

Тираж 504

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

Фиг. 2

Подписное