RU2461804C1 - Преобразователь температуры - Google Patents
Преобразователь температуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461804C1 RU2461804C1 RU2011120666/28A RU2011120666A RU2461804C1 RU 2461804 C1 RU2461804 C1 RU 2461804C1 RU 2011120666/28 A RU2011120666/28 A RU 2011120666/28A RU 2011120666 A RU2011120666 A RU 2011120666A RU 2461804 C1 RU2461804 C1 RU 2461804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- counter
- input
- output
- buffer memory
- switch
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, в частности, в термометрии. Заявлен преобразователь температуры, включающий в себя генератор с частотно-задающей цепочкой, в состав которой входят включенные электрически последовательно терморезистор и несколько резисторов, а также коммутатор и устройство управления коммутатором. Преобразователь температуры дополнительно снабжен двумя реверсивными счетчиками импульсов, одним суммирующим счетчиком импульсов, четырьмя буферными запоминающими устройствами, генератором опорной частоты и логической схемой «И». Технический результат - расширение арсенала технических средств. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, в частности, в термометрии.
Известен преобразователь температуры с частотным выходом (патент RU №2115896, кл. G01K 7/16), содержащий генератор, выполненный на двух операционных усилителях и снабженный частотно-задающей цепочкой, включающей в себя соединенные электрически последовательно терморезистор и три резистора, а также трехканальный коммутатор, выполненный с возможностью изменения способа подключения частотно-задающей цепочки.
Недостатками данного преобразователя являются использование внешнего устройства для управления коммутатором и наличие дополнительных проводников для подачи управляющего сигнала от такого внешнего устройства.
Известен также преобразователь температуры в частоту (патент RU №2200304, кл. G01K 7/16), принятый за прототип, включающий в себя генератор с частотно-задающей цепочкой, в состав которой входят включенные электрически последовательно терморезистор и несколько резисторов, а также коммутатор с возможностью изменения способа подключения частотно-задающей цепочки, дополнительно снабженный устройством управления коммутатором, выполненным в виде последовательно соединенных первого счетчика и второго счетчика по модулю три, причем вход первого счетчика подключен к выходу преобразователя, а выходы счетчика по модулю три подключены к управляющим входам коммутатора.
Недостатком прототипа является сложность измерения динамических параметров преобразователя температуры, представленных частотами следования импульсов в форме непрерывно следующих пачек импульсов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение измерений путем цифровой индикации контролируемых параметров, необходимых для расчета определяемой температуры.
В предлагаемом преобразователе температуры, содержащем генератор с частотно-задающей цепочкой, в состав которой входят включенные электрически последовательно терморезистор, первый, второй и третий резисторы, а также коммутатор с возможностью изменения способа подключения частотно-задающей цепочки и устройство управления коммутатором, выполненное в виде последовательно соединенных первого счетчика и второго счетчика по модулю три, причем вход первого счетчика подключен к выходу преобразователя, а выходы счетчика по модулю три подключены к управляющим входам коммутатора, дополнительно снабженным двумя реверсивными счетчиками импульсов, одним суммирующим счетчиком импульсов, четырьмя буферными запоминающими устройствами, генератором опорной частоты и логической схемой «И», при этом выходы счетчика по модулю три подключены первым выходом к суммирующему входу первого реверсивного счетчика и установочному входу первого буферного запоминающего устройства, вход которого связан с кодовым выходом этого счетчика, вторым выходом - к вычитающему входу первого реверсивного счетчика и его установочному входу, а также суммирующему входу второго реверсивного счетчика, при этом кодовый вход второго буферного запоминающего устройства связан с выходом первого реверсивного счетчика, а кодовый вход третьего буферного запоминающего устройства - с выходом второго реверсивного счетчика, третьим выходом - к вычитающему входу второго реверсивного счетчика и его установочному входу, а также через второй вход схемы «И» соединен с суммирующим входом второго введенного суммирующего счетчика импульсов и его установочным входом, кодовый выход этого счетчика соединен с входом четвертого буферного запоминающего устройства, причем выход генератора опорной частоты подключен к первому входу схемы «И» и счетным входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов.
На фигуре представлена схема преобразователя температуры.
Преобразователь температуры содержит операционные усилители 1 и 2, резистор 3, соединяющий выход операционного усилителя 1 с инвертирующим входом операционного усилителя 2, конденсатор 4, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 2, коммутатор 5, терморезистор 6 и резисторы первый 7, второй 8 и третий 9, включенные последовательно, точки соединений А, В, С которых поочередно подключаются с помощью коммутатора 5 к неинвертирующему входу усилителя 1, к выходу которого, являющемуся также контрольным выходом преобразователя температуры, подключен вход счетчика 10, выход которого соединен со счетчиком 11 по модулю три, выходы которого в свою очередь подключены к управляющим входам коммутатора 5, при этом выходы счетчика 11 по модулю три подключены первым выходом к суммирующему входу первого реверсивного счетчика 12 и установочному входу первого буферного запоминающего устройства 13, вход которого связан с кодовым выходом этого счетчика, вторым выходом - к вычитающему входу первого реверсивного счетчика 12 и его установочному входу, а также суммирующему входу второго реверсивного счетчика 14, при этом кодовый вход второго буферного запоминающего устройства 15 связан с выходом первого реверсивного счетчика 12, а кодовый вход третьего буферного запоминающего устройства 16 - с выходом второго реверсивного счетчика 14, третьим выходом - к вычитающему входу второго реверсивного счетчика 14 и его установочному входу, а также через второй вход схемы «И» 17 соединен с суммирующим входом счетчика импульсов 18 и его установочным входом, кодовый выход этого счетчика соединен с входом четвертого буферного запоминающего устройства 19, причем выход генератора опорной частоты 20 подключен к первому входу схемы «И» 17 и счетным входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов 12 и 14.
Устройство для измерения температуры работает следующим образом.
В положении, когда в коммутаторе 5 включен первый канал, преобразователь генерирует сигнал, частота которого равна:
где а0 - коэффициент, учитывающий неидеальность операционных усилителей, в частности, временные задержки;
а1=1/(4R1C1) - коэффициент чувствительности, зависящий от емкости С1 конденсатора 4 и сопротивления R1 резистора 3;
R2, R4 и R5 - сопротивления резисторов 7, 8 и 9 соответственно;
R3 - сопротивление терморезистора 6.
Через каждые N импульсов, поступающих с выхода операционного усилителя 1 на вход счетчика 10, на выходе данного счетчика генерируется импульс, переключающий положение счетчика 11 по модулю три и, следовательно, коммутатора 5, причем число импульсов N есть коэффициент деления счетчика 10. При включении второго и третьего каналов в коммутаторе 5 преобразователь генерирует сигнал, частота которого соответственно будет равна для второго и третьего положений:
Таким образом, на выходе операционного усилителя 1 генерируется три пачки импульсов с частотами F0, F1, F2, причем в каждой пачке число импульсов строго равно N.
Нестабильность данного датчика можно определить как изменения коэффициентов а0, а1 под действием дестабилизирующих факторов, в качестве которых может выступать долговременная (в течение нескольких лет) нестабильность параметров электрических элементов, влияние изменения напряжения питания, изменение емкости конденсатора 4 под действием температуры и т.д.
Таким образом, точность измерения температуры можно повысить, контролируя и учитывая значения коэффициентов а0, а1.
Сопротивление терморезистора 6 в произвольный момент времени:
где К0 - коэффициент, равный:
При представлении частот соответствующими периодами формула (5) преобразуется к виду:
По значению сопротивления R3 определяют температуру Т по формуле:
где R0 - сопротивление терморезистора при нулевой температуре;
α - температурный коэффициент терморезистора.
В момент появления на выходе счетчика 10 импульса, переключающего счетчик 11 по модулю три в состояние, когда включен первый канал коммутатора 5, фронтом данного импульса происходит переключение реверсивного счетчика 12 в режим счета импульсов опорной частоты в течение времени NT0, а спадом - запись значения на кодовом выходе реверсивного счетчика 12 в буферное запоминающее устройство 13. При переключении счетчика 10 в состояние, в котором включен второй канал коммутатора 5, фронтом импульса со второго выхода счетчика 11 по модулю три происходит переключение реверсивного счетчика 12 в режим вычитания импульсов опорной частоты в течение времени NT1 и одновременно переключение реверсивного счетчика 14 в режим счета импульсов опорной частоты в течение времени NT1, спадом импульса со второго выхода счетчика 11 по модулю три происходит запись в буферное запоминающее устройство 15 значения N(T0-T1) с последующим обнулением реверсивного счетчика 12 (блок задержки на чертеже условно не показан). При переключении счетчика 10 в состояние, в котором включен третий канал коммутатора 5, фронтом импульса с третьего выхода счетчика 11 по модулю три происходит переключение реверсивного счетчика 14 в режим вычитания импульсов опорной частоты в течение времени NT2 и одновременно включение логического элемента «И» 17, с выхода которого происходит подача импульсов опорной частоты на счетный вход счетчика 18 в течение времени NT2. Спадом импульса с третьего выхода счетчика 11 по модулю три происходит запись в буферные запоминающие устройства 16 и 19 значений N(T1-T2) и NT2 соответственно с последующим обнулением реверсивного счетчика 14 и суммирующего счетчика 18 (блоки задержки на чертеже условно не показаны).
Определение коэффициента К0 по формуле (6) может быть осуществлено на основании информации, представленной в цифровом виде и записанной в буферные запоминающие устройства 13, 15, 16, 19.
Рассчитанное значение R3 на основании (4) зависит только от величин сопротивлений R4 и R5, которые следует выбирать прецизионными в отличие от других элементов схемы.
Значение N выбирается из длительности интервалов времени на входах 1, 2, 3 (или 1', 2', 3') коммутатора 5. При этом на значении коэффициента К0 в формуле (6) количество импульсов не отражается. Временные интервалы на входах 1', 2', 3' прямо пропорциональны числу N и в формуле (6) сокращаются.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет производить измерение температуры с цифровой индикацией контролируемых параметров преобразователя, необходимых для выполнения расчетов.
Claims (1)
- Преобразователь температуры, включающий в себя генератор с частотно-задающей цепочкой, в состав которой входят включенные последовательно терморезистор, первый, второй и третий резисторы, а также коммутатор с возможностью изменения способа подключения частотно-задающей цепочки и устройство управления коммутатором, выполненное в виде последовательно соединенных первого счетчика и второго счетчика по модулю три, причем вход первого счетчика подключен к выходу преобразователя, а выходы счетчика по модулю три подключены к управляющим входам коммутатора, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя реверсивными счетчиками импульсов, одним суммирующим счетчиком импульсов, четырьмя буферными запоминающими устройствами, генератором опорной частоты и логической схемой «И», при этом выходы счетчика по модулю три подключены первым выходом к суммирующему входу первого реверсивного счетчика и установочному входу первого буферного запоминающего устройства, вход которого связан с кодовым выходом этого счетчика, вторым выходом - к вычитающему входу первого реверсивного счетчика и его установочному входу, а также суммирующему входу второго реверсивного счетчика, при этом кодовый вход второго буферного запоминающего устройства связан с выходом первого реверсивного счетчика, а кодовый вход третьего буферного запоминающего устройства - с выходом второго реверсивного счетчика, третьим выходом - к вычитающему входу второго реверсивного счетчика и его установочному входу, а также через второй вход схемы «И» соединен с суммирующим входом второго введенного суммирующего счетчика импульсов и его установочным входом, кодовый выход этого счетчика соединен с входом четвертого буферного запоминающего устройства, причем выход генератора опорной частоты подключен к первому входу схемы «И» и счетным входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120666/28A RU2461804C1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Преобразователь температуры |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120666/28A RU2461804C1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Преобразователь температуры |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2461804C1 true RU2461804C1 (ru) | 2012-09-20 |
Family
ID=47077537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011120666/28A RU2461804C1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Преобразователь температуры |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2461804C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631018C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-09-15 | Георгий Афанасьевич Бибик | Многоканальное устройство контроля температуры |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1583757A1 (ru) * | 1988-06-06 | 1990-08-07 | Предприятие П/Я М-5727 | Цифровой измеритель температуры |
SU1642270A1 (ru) * | 1988-12-23 | 1991-04-15 | Научно-производственное объединение "ЭНЕРГИЯ" | Устройство дл измерени температуры |
RU2200304C2 (ru) * | 2000-02-08 | 2003-03-10 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Преобразователь температуры |
RU2260778C1 (ru) * | 2004-04-28 | 2005-09-20 | Сафьянников Николай Михайлович | Устройство для измерения средней температуры |
US7331708B2 (en) * | 2006-02-23 | 2008-02-19 | National Semiconductor Corporation | Frequency ratio digitizing temperature sensor with linearity correction |
-
2011
- 2011-05-20 RU RU2011120666/28A patent/RU2461804C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1583757A1 (ru) * | 1988-06-06 | 1990-08-07 | Предприятие П/Я М-5727 | Цифровой измеритель температуры |
SU1642270A1 (ru) * | 1988-12-23 | 1991-04-15 | Научно-производственное объединение "ЭНЕРГИЯ" | Устройство дл измерени температуры |
RU2200304C2 (ru) * | 2000-02-08 | 2003-03-10 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Преобразователь температуры |
RU2260778C1 (ru) * | 2004-04-28 | 2005-09-20 | Сафьянников Николай Михайлович | Устройство для измерения средней температуры |
US7331708B2 (en) * | 2006-02-23 | 2008-02-19 | National Semiconductor Corporation | Frequency ratio digitizing temperature sensor with linearity correction |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631018C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-09-15 | Георгий Афанасьевич Бибик | Многоканальное устройство контроля температуры |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2391677C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код | |
CN103604525A (zh) | 一种基于校验数据的热电阻温度测量仪 | |
RU2461804C1 (ru) | Преобразователь температуры | |
CN103411699A (zh) | 一种高精度测温仪 | |
JPS5833490B2 (ja) | 温度測定装置 | |
RU2392629C1 (ru) | Устройство микроконтроллерное для измерения емкости и сопротивления | |
RU2502076C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код с генератором, управляемым напряжением | |
RU2453854C1 (ru) | Энергосберегающий микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных датчиков | |
RU2312315C1 (ru) | Цифровой термометр | |
RU2214610C2 (ru) | Устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками | |
RU105477U1 (ru) | Устройство для измерения метеорологических величин и формирования сигнала телеметрии аэрологического радиозонда | |
RU2519860C2 (ru) | Цифровой термометр | |
RU2309415C1 (ru) | Устройство для измерения емкости конденсаторного датчика | |
RU2552749C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с функцией измерения тока в цепи резистивного датчика | |
RU2546713C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код | |
CN204301886U (zh) | 测温电路 | |
RU2622490C1 (ru) | Устройство для измерения температуры | |
RU2506599C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста | |
RU2623712C1 (ru) | Устройство для измерения температуры | |
CN203385494U (zh) | 一种高精度测温仪 | |
RU2200304C2 (ru) | Преобразователь температуры | |
RU2565813C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления, емкости и напряжения в двоичный код | |
RU2784409C1 (ru) | Способ и устройство определения установившегося периода ядерного реактора | |
RU2561998C2 (ru) | Цифровой измеритель температуры | |
RU76717U1 (ru) | Устройство для измерения скорости движения контролируемого объекта |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130521 |