Время-импульсный функциональный преобразователь температуры Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

(54) ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к преобразователям сигналов терморезисторов, и может быть использовано в измерительной технике и автоматике: аналого-цифровых преобразователях, приборах, измеряюгцих температуру, разность температур, а также выполняющих функциональное преобразование в форме дробно-рациональной функции.

Известен -Функциональный преобразователь 1 , содержащий четыре элемента с управляемой проводимостью, включенных в плечи моста, одна диагональ которого подключена к источнику опорного напряжения, а другая - к блоку уравновешивания. В состав преобразователя также входят коммутатор, запоминающий блок и блок управления.

Схема такого преобразователя для ряда конкретных практических применений неоправданно слохсна.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является функциональный преобразователь для воспроизведения дробно-рациональных функций f2, который состоит из .шестиплечевого моста с резисторами,

входная малая диагональ которого, ограничивающая два плеча., подключена к источнику опорного тока, противоположно симметричная малая диагональ подключена к управляемому источнику тока, вход которого подключен К выходной (большой)диагонали моста.

Выходным сигналом этого преобра10зователя является постоянный ток, т.е. аналоговый сигнал. Следовательно, он может быть использован только как аналоговый прибор. При построении цифрового прибора преобра15зователь должен быть дополнен преобразователем аналогового сигнала в дискретный, что усложняет структуру приборов.Погрешность источника опорного тока целиком входит в вы20ходную величину. При этом предъяв- , ляется жесткое требование к выполнению источника тока. Кроме того, реализация устройства возможна только тогда, когда опорный (D) и ком25пенсирующий (Э,-) токи направлены встречно, что, являясь условием развязки источников по нагрузке, ограничивают функциональные возможности преобразователя.

30 Целью изобретения является расширение области применения и повышеHj e тоь-ности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что время-импульсный Функционал ный преобразователь температуры, содержа ций шестиплечевой измерительный мост, выходная диагональ которого подключена к интегратору, последовательно с которым включен нуль-орган источник опорного тока и формир ;1ватель прямоугольных импульсов, вход синхронизации и информационны вход которого подключены соответственно к генератору опорной частоты и выходу нуль-органа, а выход является выходом преобразователя, содержит два синхронно коммутируемых переключателя, подвижные контакты которых подключены к источнику опорного тока неподвижные контакты подсоединены соответственно к двум парам смежных по отношению к выходной диагонали шестиплечевого измерительного моста его вершин, а управляющие входы синхронно коммутируемых переключателей соединены с выходами формирователя прямоугольных импульсов. На чертеже показана функциональная схема преобразователя. Преобразователь содержит шестиплечевой измерительный мост с вершинами 1 и 6. Источник опорного тока 7 посредством двух синхронно коммути руемых переключателей 8,9 подключен к вершинам 1, 3,4,6 моста, не лежащим на выходной диагонали, образован ной вершинами 2,5. Выходная диагональ подключена к интегратору 10, последовательно с которым включен нуль-орган 11. Управляющие входы переключателей 8 и 9 подключены к выхо дам формирователя прямоугольных импульсов 12, вход синхронизации и информационный вход которого подключены соответственно к нуль-органу 11 и генератору 13 опорной частоты. Преобразователь работает в режиме двухтактного интегрирования. В первом такте интегрирования через переключатели 8,9 генератор 7 производит заряд интегратора 10. Первый такт длится стабильное время Т1, определяемое формирователем 12 и частотой генератора 13. По истечении времени Т1 переключатели 8 и 9 переключаются в противоположное состояние и генератор 7 подключается к другой диагонали моста. С этого момента начинается разряд интегратора 10. Момент разряда инт-егратора фиксируется нуль-органом 11, который через формирователь 12 выключает переключатели 8 и 9. Время разряда интегратора, т.е. длительность второго такта, является выходным параметром преобразователя. Вид воспроизводимой функции зависит от того, к каким диагоналям подключены неподвижные контакты переключателей и от соотношения сопротивлений резисторов моста.Когда подвижные контакты переключателей подключены к противоположно симметричным малым диагоналям моста с вершинами 4,6, длительность второго такта определяется выражениемR4.5()-R56CRlb- R34-) Ra3()-R-12.(R34.+ R45) сопротивления резисторов, включенных между вершинами i,j(,2,3, 4,5,6) (j 1,2,3,4,5,6) Функция вида i т ()()-ft2aЯ56 , R-i2.R-4.5-(Rfe1- R56)() воспроизводится преобразователем, когда подвижные контакты переключателей 8 и 9 подключены к большой диагонали моста с диаметрально противоположными вершинами 6 и 3. Из выражений (1) и (2) видно, что длительность импульсов выходного сигнала Т2 не зависит от тока источника 7 и, следовательно, его погрешность не влияет на результат преобразования. Выходным сигналом преобразователя является время-импульсный сигнал Т2 или пакеты импульсов длительностью Т2 и заполненные частотой генератора 1-3. Начало следующего цикла преобразования начинается по сигналу формирователя 12. Предложенный преобразователь проще известных и обладает достаточно широкими функциональк|з1ми возможностями. Преобразователь может быть реализован как цифровой термометр, когда нужна линеаризация характеристики датчика, например платинового термометра. В этом случае возможно формирование, например. Функции вида -1Шкоторая практически с достаточной точностью аппроксимирует реальную характеристику платинового термометра в конкретном рабочем диапазоне температур. Эта реализация устройства достигнута при условии ,R mRab, tn R5b|R45, tl ft5b- -R, i R56Ct -R5b), R-ia 0, a niR54-. , T -T-iKl где fi - сопротивление термометраj 0 - добавочный резистор, включенный последовательно с R . Возможна реализаг.ин цифрового прибора для измерения ра-пюс-ти температур, залаваег их платиновыми термометрами, для которого из Л)ормулы (1), получено

ftfi ti

(+)

-гг К1

IV Ч)

сгде fli , R. С 34 - датчики темпера тур,

K-iC- постоянные величины.

Выражение (4) получено из выражения (1) при условиях R45 R., R , Kl R56/Rii,

, «56 861 Ria.

Для линейных, например, медных

термометров получено

°-5itlV4

при условии R-я :о, ,

КЫ И56,

4V

сопротивления термометров .

С помощью предложенного устройства возможно функциональное преобразование температур вида

-- ; шь75ррт,

где R56/fi-4-5 - сопротивления термметров , например прямой и обратной сетевой воды.

Эта реализация получена из выражения (1) при обратном направлении тока в первом такте. При этом постоянные коэффициенты равны i) Rb1-CRMliTi), Ki Rb-t/R-flK-l.

Формула изобретения

Время-импульсный функциональный преобразователь температуры, содержащий шестиплечевой измерительный мост, выходная диагональ которого подсоединена к интегратору, последовательно с которым включен нульорган, источник опорного тока и формирователь прямоугольных импульсов, вход синхронизации и информационный вход которого подключены соответственно к генератору опорной частоты и выходу нуль-органа, а выход является выходом преобразователя, отличающийся тем,

5 что, с целью расширения области применения и повышения точности работы, он содержит два синхронно коммутируемых переключателя, подвижные контакты которых подключены к источнику опорного тока, неподвижные кон-t

0 такты подсоединены соответственно к двум парам смежных по отношению к выходной диагонали шестиплечевого измерительного моста его вершин, а управляющие входы синхронно коммути5pyeivttjx переключателей соединены с -выходами формирователя прямоугольных импульсов.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 591872, кл.б 06 G 7/26, 1975 (прототип).