RU2534384C1 - Pulse-frequency temperature variation rate meter - Google Patents

Pulse-frequency temperature variation rate meter Download PDF

Info

Publication number
RU2534384C1
RU2534384C1 RU2013136244/28A RU2013136244A RU2534384C1 RU 2534384 C1 RU2534384 C1 RU 2534384C1 RU 2013136244/28 A RU2013136244/28 A RU 2013136244/28A RU 2013136244 A RU2013136244 A RU 2013136244A RU 2534384 C1 RU2534384 C1 RU 2534384C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
thermocouple
inverter
pulse
meter
Prior art date
Application number
RU2013136244/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ашот Борисович Арутюнов
Александр Иванович Фесенко
Владимир Михайлович Строев
Константин Александрович Набатов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Priority to RU2013136244/28A priority Critical patent/RU2534384C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534384C1 publication Critical patent/RU2534384C1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: proposed meter comprises differential thermocouple 1 composed by thermocouples 2 and 3 with different time constants, amplifier 4, electronic switch 5 with memory 6 at its output. Unit for isolation of module 7 and controlled frequency generator 8 are connected to the device output and, via delay unit 9, to control input of electronic switch 5 while via generator 8, pulse standardiser 10 and inverter 11, with selectable peak detectors 12, 13, with electrodes of thermocouple 2. Output of standardiser 10 is connected via detector 13 while inverter output is connected via detector 12 Output of switch 5 with memory 6 is connected via comparator 14 with sign output of the device that controls the input of detector 12 and via logical circuit "NO" 15 with control input of detector 13.
EFFECT: higher precision and fast response.
1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области температурных измерений.The present invention relates to the field of temperature measurements.

Известен измеритель скорости изменения температуры, содержащий термодатчик, например термопару, последовательно соединенные регулируемое дифференцирующее звено, выполненное по мостовой схеме, модулятор, разделительный трансформатор, индикаторный блок и нормирующий преобразователь (Авт. свид. СССР №378732, G01K 7/02. Бюл. №19, опубл. 18.04.1973).Known measuring the rate of change of temperature, containing a temperature sensor, such as a thermocouple, connected in series with an adjustable differentiating element made according to a bridge circuit, a modulator, an isolation transformer, an indicator unit and a normalizing converter (Auth. Certificate. USSR No. 378732, G01K 7/02. Bull. No. 19, publ. 04/18/1973).

Недостатком этого устройства является сравнительно низкое быстродействие и значительная погрешность измерения.The disadvantage of this device is the relatively low speed and significant measurement error.

Известен также измеритель скорости изменения температуры, принятый за прототип, (Авт. свид. СССР №403972, G01K 7/22, опубл. 28.10.1973, Бюл. №43), содержащий термопару, горячим спаем через усилитель постоянного тока подключенную к затворам сдвоенного МОП-транзистора, один из которых коммутируется ключом и к которым также подключены запоминающие конденсаторы, а в стоковые цепи МОП-транзисторов включены нагрузочные сопротивления, между которыми подключен индикатор скорости изменения температуры.Also known is a temperature change rate meter adopted as a prototype (Auth. Certificate. USSR No. 403972, G01K 7/22, publ. 10/28/1973, Bull. No. 43), containing a thermocouple, hot sealed through a DC amplifier connected to double gates MOS transistors, one of which is switched by a key and to which storage capacitors are also connected, and load resistors are included in the drain circuits of MOS transistors, between which an indicator of the rate of change of temperature is connected.

Недостатком этого измерителя является сравнительно низкое быстродействие и точность работы.The disadvantage of this meter is the relatively low speed and accuracy.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит во введении в устройство отрицательной обратной связи для компенсации изменения температуры термопары.The technical essence of the invention consists in introducing negative feedback into the device to compensate for changes in the temperature of the thermocouple.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и точности работы устройства.The technical result of the invention is to increase the speed and accuracy of the device.

Технический результат достигается тем, что частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры, содержащий термопару, усилитель, запоминающую емкость и электронный ключ, дополнительно снабжен второй термопарой, блоком выделения модуля, генератором управляемой частоты, блоком задержки, стандартизатором импульсов по длительности и амплитуде, инвертором, двумя селектируемыми пиковыми детекторами, компаратором и логической схемой «НЕ», при этом вторая термопара встречно включена с первой с подключением дифференциальной термопары к входу усилителя, выход которого через последовательно соединенные электронный ключ с запоминающей емкостью на выходе, блок выделения модуля и генератор управляемой частоты соединен с выходом измерителя и через блок задержки подключен к управляющему входу электронного ключа, а также через последовательно соединенные генератор управляемой частоты, стандартизатор импульсов по длительности и амплитуде и инвертор связаны через первый и второй селектируемые пиковые детекторы с электродами второй термопары, при этом выход стандартизатора связан через второй пиковый селектируемый детектор, а выход инвертора - через первый пиковый селектируемый детектор, причем выход электронного ключа с запоминающей емкостью на выходе соединен через последовательно включенный компаратор со знаковым выходом измерителя, управляющим входом первого селектируемого пикового детектора и через логическую схему «НЕ» с управляющим входом второго селектируемого пикового детектора.The technical result is achieved by the fact that the frequency-pulse meter of the rate of change of temperature, containing a thermocouple, an amplifier, a storage capacitance and an electronic key, is additionally equipped with a second thermocouple, a module allocation unit, a controlled frequency generator, a delay unit, a pulse standardizer for duration and amplitude, an inverter, two selectable peak detectors, a comparator and a logic circuit “NOT”, while the second thermocouple is counterclockwise connected to the first with the connection of a differential term pairs to the input of the amplifier, the output of which through a series-connected electronic key with a storage capacity at the output, the module allocation unit and the controlled frequency generator is connected to the meter output and, through the delay unit, connected to the control input of the electronic key, as well as through a series-connected controlled frequency generator, standardizer pulses in duration and amplitude and the inverter are connected through the first and second selectable peak detectors with the electrodes of the second thermocouple, while the output is standard the isator is connected through the second peak selectable detector, and the inverter output is through the first peak selectable detector, and the output of the electronic key with the storage capacitance at the output is connected through a series-connected comparator with the sign output of the meter that controls the input of the first selectable peak detector and through the logic circuit “NOT” with the control input of the second selectable peak detector.

Структурная схема частотно-импульсного измерителя скорости изменения температуры приведена на фиг.1.The structural diagram of a pulse-frequency meter of the rate of change of temperature is shown in figure 1.

Измеритель содержит дифференциальную термопару 1 из двух встречно включенных термопар 2 и 3 с различными постоянными времени, связанную с входом усилителя 4, выход которого через последовательно соединенные электронный ключ 5 с запоминающей емкостью 6 на выходе, блок выделения модуля (БВМ) 7 и генератор управляемой частоты (ГУЧ) 8 соединен с выходом измерителя и через блок задержки (БЗ) 9 подключен к управляющему входу электронного ключа 5, а также цепь отрицательной обратной связи через последовательно соединенные выход генератора управляемой частоты 8, стандартизатор импульсов по длительности и амплитуде (САД) 10 и инвертор 11, связанные через селектируемые пиковые детекторы (СПД) 12 и 13 с электродами термопары 2 и входом усилителя 4, при этом выход САД 10 связан через СПД 13, а выход инвертора 11 - через СПД 12, причем выход электронного ключа 5 с запоминающей емкостью 6 соединен через последовательно включенный компаратор 14 со знаковым выходом измерителя, управляющим входом СПД 12 и через логическую схему «НЕ» 15 с управляющим входом СПД 13.The meter contains a differential thermocouple 1 of two counterclockwise thermocouples 2 and 3 with different time constants, connected to the input of the amplifier 4, the output of which is through a series-connected electronic key 5 with a storage capacity 6 at the output, a module allocation unit (BVM) 7 and a controlled frequency generator (GUCH) 8 is connected to the output of the meter and through the delay unit (BZ) 9 is connected to the control input of the electronic key 5, as well as the negative feedback circuit through the series-connected output of the generator frequency 8, a pulse and pulse standardizer (SAD) 10 and an inverter 11 connected through selectable peak detectors (SPD) 12 and 13 to the electrodes of the thermocouple 2 and the input of amplifier 4, while the output of SAD 10 is connected through SPD 13, and the output inverter 11 through SPD 12, and the output of the electronic key 5 with a storage capacity of 6 is connected through a sequentially connected comparator 14 with the sign output of the meter, the control input of the SPD 12 and through the logic circuit “NOT” 15 with the control input of the SPD 13.

Назначение вновь введенных элементов: термопары 2, блока выделения модуля 7, генератора управляемой частоты 8, блока задержки 9, стандартизатора импульсов по длительности и амплитуде 10, инвертора 11, селектируемых пиковых детекторов 12 и 13, компаратора 14, логической схемы «НЕ» 15 попятно из их названий.The purpose of the newly introduced elements: thermocouple 2, allocation unit 7, controlled frequency generator 8, delay unit 9, pulse standardizer for duration and amplitude 10, inverter 11, selectable peak detectors 12 and 13, comparator 14, logical circuit “NOT” 15 backward from their names.

Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры работает следующим образом.Frequency-pulse measuring rate of temperature changes is as follows.

С точки зрения динамики переходных процессов термопары 2 и 3 являются апериодическими звеньями первого порядка. Постоянная времени T3 термопары 3 больше постоянной времени T2 термопары 2 (T3>T2), а коэффициенты чувствительности K2 и K3 обеих термопар одинаковы K2=K3=K.In terms of transient dynamics, thermocouples 2 and 3 are first-order aperiodic links. The time constant T 3 of thermocouple 3 is greater than the time constant T 2 of thermocouple 2 (T 3 > T 2 ), and the sensitivity coefficients K 2 and K 3 of both thermocouples are the same K 2 = K 3 = K.

При изменяющейся контролируемой температуре ϑ выходной сигнал дифференциальной термопары 1 в форме Лапласа имеет видWhen the controlled temperature ϑ varies, the output signal of the differential thermocouple 1 in the Laplace form has the form

ϑ ( p ) ( K T 2 p + 1 K T 3 p + 1 ) = ϑ ( p ) ( T 3 T 2 ) p ( T 2 p + 1 ) ( T 3 p + 1 ) K

Figure 00000001
, ϑ ( p ) ( K T 2 p + one - K T 3 p + one ) = ϑ ( p ) ( T 3 - T 2 ) p ( T 2 p + one ) ( T 3 p + one ) K
Figure 00000001
,

где p - оператор Лапласа.where p is the Laplace operator.

Таким образом, на входе усилителя 4 действует выходной сигнал дифференцирующе-сглаживающего звена второго порядка (дифтермопары).Thus, at the input of the amplifier 4, the output signal of the differentiating-smoothing link of the second order (difermopair) acts.

Выходной сигнал усилителя 4 через замкнутый ключ 5 запоминается емкостью 6 и через БВМ 7 управляет частотой Fвых ГУЧ 8. Импульсы с выхода ГУЧ 8 стандартизируются по длительности и амплитуде САД 10 и инвертируются инвертором 11. В зависимости от знака напряжения (полярности) на запоминающей емкости 6 компаратор, второй вход которого соединен с корпусом (условно не показан), формирует на своем выходе логическую единицу «1» или «0», открывая этим СПД 12 для прохождения импульсов отрицательной полярности или через логическую схему «НЕ» 15 СПД 13 для прохождения импульсов положительной полярности. При этом через горячий спай термопары 2 протекает импульсный ток от САД 10 в одну сторону или от инвертора 11 - в другую. На основании эффекта Пельтье при протекании тока в одну сторону происходит нагрев горячего спая, а в другую - его охлаждение. Значение выходного сигнала компаратора 14 несет информацию о знаке производной температуры по времени s i g n d ϑ d τ

Figure 00000002
, а частота Fвых - о величине этой производной. Время задержки БЗ 9 выбирается из условия замыкания ключа 5 во время паузы между импульсами с выходов САД 10 или инвертора 11. Генератор ГУЧ 8 изменяет свою частоту так, чтобы ликвидировать разность напряжений на выходе дифференциальной термопары 1.The output signal of the amplifier 4 through a closed key 5 is stored with a capacity of 6 and through the BVM 7 controls the frequency F of the output of the GUCH 8. The pulses from the output of the GUCH 8 are standardized for the duration and amplitude of the CAD 10 and are inverted by inverter 11. Depending on the sign of the voltage (polarity) on the storage capacitance 6, the comparator, the second input of which is connected to the case (not shown conditionally), forms a logical unit “1” or “0” at its output, opening SPD 12 for passing pulses of negative polarity or through the logic circuit “NOT” 15 SPD 13 for ozhdeniya pulses of positive polarity. In this case, a pulsed current flows from the SAD 10 to one side through the hot junction of the thermocouple 2 or from the inverter 11 to the other. Based on the Peltier effect, when the current flows in one direction, the hot junction is heated, and in the other, it is cooled. The value of the output signal of the comparator 14 carries information about the sign of the temperature derivative with respect to time s i g n d ϑ d τ
Figure 00000002
And the frequency F O - on the value of this derivative. The delay time BZ 9 is selected from the condition of closing the key 5 during a pause between pulses from the outputs of the CAD 10 or inverter 11. The generator GUCH 8 changes its frequency so as to eliminate the voltage difference at the output of the differential thermocouple 1.

СПД 12 и 13 конструктивно могут быть выполнены подобно электронному ключу 5.SPD 12 and 13 can structurally be performed like an electronic key 5.

Таким образом, предложенная следящая система автоматического управления обеспечивает высокие точность и быстродействие работы измерителя скорости изменения температуры за счет поддержания равенства температур горячих спаев термопар 2 и 3 при их различных значениях постоянной времени с погрешностью, определяемой статической ошибкой следящей системы (обратно пропорциональной ее коэффициенту усиления).Thus, the proposed automatic control tracking system provides high accuracy and speed of the temperature change speed meter by maintaining the temperature equalities of the hot junctions of thermocouples 2 and 3 at their different values of the time constant with an error determined by the static error of the tracking system (inversely proportional to its gain) .

Claims (1)

Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры, содержащий термопару, усилитель, запоминающую емкость и электронный ключ, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен второй термопарой, блоком выделения модуля, генератором управляемой частоты, блоком задержки, стандартизатором импульсов по длительности и амплитуде, инвертором, двумя селектируемыми пиковыми детекторами, компаратором и логической схемой «НЕ», при этом вторая термопара включена по дифференциальной схеме с первой с подключением встречно включенных термопар к входу усилителя, выход которого через последовательно соединенные электронный ключ с запоминающей емкостью на выходе, блок выделения модуля и генератор управляемой частоты соединен с выходом измерителя и через блок задержки подключен к управляющему входу электронного ключа, причем измеритель также содержит цепь отрицательной обратной связи через последовательно соединенные генератор управляемой частоты, стандартизатор импульсов по длительности и амплитуде и инвертор, связанные через первый и второй селектируемые детекторы с электродами второй термопары, при этом выход стандартизатора связан через второй пиковый детектор, а выход инвертора - через первый пиковый детектор, выход электронного ключа с запоминающей емкостью на выходе соединен через последовательно включенный компаратор со знаковым выходом измерителя, управляющим входом первого селектируемого пикового детектора и через логическую схему «НЕ» - с управляющим входом второго селектируемого пикового детектора. A pulse-frequency temperature change rate meter containing a thermocouple, an amplifier, a storage capacitance and an electronic key, characterized in that it is additionally equipped with a second thermocouple, a module selection unit, a controlled frequency generator, a delay unit, a pulse standardizer in duration and amplitude, an inverter, two selectable peak detectors, a comparator and a logic circuit “NOT”, while the second thermocouple is connected in a differential circuit with the first with the connection of counterclockwise a jar to the input of the amplifier, the output of which through a series-connected electronic key with a storage capacity at the output, the module selection unit and the controlled frequency generator is connected to the output of the meter and through the delay unit is connected to the control input of the electronic key, the meter also contains a negative feedback circuit through series connected by a controlled frequency generator, a standardizer of pulses in duration and amplitude and an inverter connected through the first and second selectable detectors with the electrodes of the second thermocouple, while the standardizer output is connected through the second peak detector, and the inverter output is connected through the first peak detector, the output of the electronic key with the storage capacitance at the output is connected through a sequentially connected comparator with the sign output of the meter controlling the input of the first selectable peak detector and through logic circuit “NOT” - with the control input of the second selectable peak detector.
RU2013136244/28A 2013-08-01 2013-08-01 Pulse-frequency temperature variation rate meter RU2534384C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013136244/28A RU2534384C1 (en) 2013-08-01 2013-08-01 Pulse-frequency temperature variation rate meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013136244/28A RU2534384C1 (en) 2013-08-01 2013-08-01 Pulse-frequency temperature variation rate meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2534384C1 true RU2534384C1 (en) 2014-11-27

Family

ID=53383036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013136244/28A RU2534384C1 (en) 2013-08-01 2013-08-01 Pulse-frequency temperature variation rate meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534384C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622486C1 (en) * 2016-05-31 2017-06-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" Device for measuring the temperature

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU378732A1 (en) * 1971-05-03 1973-04-18 OS? SUSTAINABLE ^ and [t't
SU403972A1 (en) * 1972-03-31 1973-10-26 DEVICE FOR MEASURING AND SIGNALING THE SPEED CHANGE OF TEMPERATURE
SU528459A2 (en) * 1975-01-03 1976-09-15 Тамбовский институт химического машиностроения Device for measuring and signaling the rate of change of temperature
SU572662A2 (en) * 1976-04-16 1977-09-15 Предприятие П/Я Г-4554 Device for measuring and indicating temperature variation rate
RU2300743C1 (en) * 2006-01-31 2007-06-10 Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище радиоэлектроники (военный институт) Arrangement for measuring and signaling the speed of temperature changing
US20120008662A1 (en) * 2010-07-06 2012-01-12 David Phillip Gardiner Method and Apparatus for Measurement of Temperature and Rate of Change of Temperature

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU378732A1 (en) * 1971-05-03 1973-04-18 OS? SUSTAINABLE ^ and [t't
SU403972A1 (en) * 1972-03-31 1973-10-26 DEVICE FOR MEASURING AND SIGNALING THE SPEED CHANGE OF TEMPERATURE
SU528459A2 (en) * 1975-01-03 1976-09-15 Тамбовский институт химического машиностроения Device for measuring and signaling the rate of change of temperature
SU572662A2 (en) * 1976-04-16 1977-09-15 Предприятие П/Я Г-4554 Device for measuring and indicating temperature variation rate
RU2300743C1 (en) * 2006-01-31 2007-06-10 Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище радиоэлектроники (военный институт) Arrangement for measuring and signaling the speed of temperature changing
US20120008662A1 (en) * 2010-07-06 2012-01-12 David Phillip Gardiner Method and Apparatus for Measurement of Temperature and Rate of Change of Temperature

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622486C1 (en) * 2016-05-31 2017-06-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" Device for measuring the temperature

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2640089C2 (en) System and method of monitoring working condition of igbt device in real time
US20130272341A1 (en) Temperature sensor and temperature measurement method thereof
US8419274B2 (en) Fully-on-chip temperature, process, and voltage sensor system
EP1279964B1 (en) Resistance measuring circuit
CN105510793B (en) A kind of self-calibrating method of current transformer IGBT power module junction temperature measurement
CN102970007B (en) For the method and apparatus of time current conversion
CN103235189A (en) High-precision micro resistor measurement method based on double-current voltage ratio method and measurement system for realizing method
US10935507B2 (en) Thermal conductivity detector for gas mixtures having at least three components
RU2534384C1 (en) Pulse-frequency temperature variation rate meter
Murrieta-Rico et al. Acceleration measurement improvement by application of novel frequency measurement technique for FDS based INS
CN104236743A (en) One-point calibration temperature measuring system
Prasanna et al. An embedded read-out for GM counter
Yumagulov et al. Reference generator with load-dissipated power control system
RU2545322C1 (en) Device for temperature measurement
US2953748A (en) Transistor testing
US3470388A (en) Differential amplifier circuits
RU2561998C2 (en) Digital temperature gage
RU2548925C1 (en) Method to measure series resistance of crystal diode base
RU2562002C2 (en) Temperature meter
RU2568972C1 (en) Device to determine dynamic characteristics of temperature detector
RU2661457C1 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits
Zoran et al. Computer controlled system for differential thermal analysis
Chen et al. The design of millimeter-level ultrasonic distance measurement circuit
Wei et al. Analysis & Study of harmonics’ impact on analog integrator’s Calibration
SU853566A1 (en) Comrlex resistance component transducer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150802