Устройство преобразования термо-СОпРОТиВлЕНия B чАСТОТу иМпульСОВ Советский патент 1981 года по МПК G01K1/14 

(54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕРМОСОПРОТИВЛБНИЯ Изобретение относится к контрольн измерительной технике и может исполь зоваться при разработке цифровых термометров и в системах телеконтроля и автоматической стабилизации тем пературы. Известно устройство -преобразовани сопротивления термометра в частоту переменного тока, содержащее блок уп равления, генератор, в частотно-зависимую цепь которого входит две пары идентичных термосопротивлений, дв 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 осу ществляется компенсация аддитивной и мультипликационной составляющих погрешностейНедостатками устройства является большое число идентичных термосощютивлений и Образцовых сопротивлеиий, ограничения на скорость изменения преобразуекюго параметра, так как устройство является дискретным, причем интервал дискретизации определяется временем измерения трех частот fi fa ъ выполнением опергщий В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВ читания, деления и коммутации образцовых сопротивлений. Известно устройство преобразования параметра в частоту, содержащее интегратор, схему сравнения, переключатель биполярных напряжений, буферный усилитель, модулиругацее звеноГ2. Недостатком данного преобразователя является значительная величина мультипликативной погрешности, что препятствует использованию его в системах, работающих длительное время щж значительных изменениях внешних условий. Наиболее близким по технической сущности и.достигаемому результату к предлагаемому является преобразователь сопротивленя в частоту, содержащий циклически соединенные гистерезисный элемент, интегратор, дифференциальный усилитель постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резистивный делитель напряжения, содержащий термосопротивление, образцовое сопротивление Г31. Недостатком преобразователя является изменение чувствительности из-за изменения параметров схемы, шязванных влиянием внешних условий. а также временным фактором. Указанный недостаток препятствует использованию преобразрвателя 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 коммутирую щий элемент, формирователь временных интервалов, реверсивный счетчик, ре гистр, управляемый делитель частоты и две логические схемы И, первые вх ды которых соединены с выходом гистерезисного элемента, второй вход первой схемы И подключен к первому выходу формирователя временных -интервгшов, который также соединен с К-входом реверсивного счетчика и коммутирующим элементом, соединенным параллельно образцовому резисто ру и последовательно терморезистору выход первой схемы И подключен к суммирующему входу реверсивного сче чика, его вычитакяций вход соединем выходом другой схемы И, второй вход которой подключен ко второму выходу формирователя временных интервалов, выходы реверсивного счетчика соединены с О-входами регистра, синхронизирующий вход которого подключен ко второму выходу формирователя вре менных интервалов, выходы регистра соединены со входами управляемого делителя частоты, счетный вход кото рЬго -соединен с выходом гистеризисного элемента. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит делитель 1 н пряжения, образцовый резистор 2, ко мутирующий элемент 3, дифференциёшь ный усилитель 4 постоянного тока, гистерезисный элемент 5, интегратор 6, формирователь«7 временных ин тервалов (таймер), логические И 8 и 9, реверсивный счетчик 10, ре гистр 11, управляемый делитель 12 частоты. Устройство работает следукяцим об разом. Циклическое соединение гистерези ного элемента, интегратора, диффере циального усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого используется резистивный делитель, об разует генератор импульсов, частота которых определяется для установившегося режима выражением yoLM (, Rb) JJ R R, RO где R, и R, - резисторы гистервзис ного элемента j o-Ultl - напряжение на выходе гистерезисного элемента;Т RMCj - постоянная времени интегратора ; R,RQ - элементы резистивного делителя; At - длительность полупериода импульсной последовательности. Из выражения (1) определяют частоу импульйов f в L .(i.4) nxuti „ и 2iit 2Т R, RO - К(1 +-) которая в случае RQ-const определяется значением терморезистора. При длительной эксплуатации величина К изменяется в результате действий внешних условий и старения аналоговых элементов схемы. Скорость измерения чувствительности преобразования значительно меньше, чем у измеряемого параметра температуры. Поэтому через определенные промежутки времени формирователь временных интервалов выдает два импульса равной длительности ut, следующих один за другим. В течение первого размыкается шунтирующий контакт коммутирующего элемента и последовательно терморезистору включается образцовое сопротивление ,.что приводит к увеличению f, Одновременно с включением коммутирующего элемента реверсивный счетчик устанавливается в ноль передним фронтом первого импульса и на его сумиирующий вход поступает f . По окончании первого импульса в реверсивном счетчике хранится код N - л t За время действия второго импульса, рри. котором R{,5 з.ашунтировано, из N вычитается число N,j « ы f , пропорциональное ff , и в реверсивном счетчике формируется код разности N, -N,i-K(1- )м - К{1 - |)utK. Кр 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. Частота на выходе делителя, которая и является выходной частотой преобразователяу определяется выражением RO Ftt. « Выбирая при измерении частоты f временной интервал, кратный &t получают код, соответствующий fi (В выражение для N не входит основной источник мультипликативной погрешности - коэффициент К. Требование стабильности номинального значения предъявляется только к двум элементам схемы и Rg. Такое выполнение устройства позво ляет повысить точность измерения тем пературы при длительной непрерывной эксплуатации преобразователя и эна- чительных изменениях внешних условий устранить возникающую нелинейность, вызванную уходом режимов операционны усилителей, обеспечивает надежную пе редачу 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, дифференцисшьный усилитель постоянного тока,, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резистивный делитель напряжения, содержащий термосопротивление, образцовое сопротивление, отличающеес я тем, что с целью повышения точности за счет уменьшения мультипликативной погрешности измерения температуры, 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 cxei«i 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 терморезистору, 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 D-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 iso внимание при экспертизе 1.Бромберг Э.М. и др. Тестовые методы повьвиения точности измерений. М., Энергия, 1978, с. 131. 2.Авторское свидетельство СССР 332570, кл. Н 03 К 13/20. 3.Мартяшина А.И. и др. Преобразователи электрических паргинетррв ля систем контроля и измерения. М. , Энергия, 1976, с. 295 (прототип).