Устройство для преобразования температуры в частоту следования импульсов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сеоз Соввтскмк Социапнстичесниа Респубаик(22) Заявлено 1 ы 3.76 (21) 2419194/18-10 с присоединением заявки тя(23) Приоритет С 01 К 7/22 Государственный комитет СССР ио дедам изобретений и открытийДата опубликования описания 1504.79(71) ЗаяннтЕЛЬ Владимирский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВИзобретение относится к технике .измерения температуры,Известны устройства для измерениятемпературы, содержащие в качестветермочувствительного элемента полу опроводниковый термореэистор, включенный в мостовую схему 1, 2, 3.Известные устройства необеспечивают требуемой точности измерений вовсем рабочем диапазоне терморезистора иэ-за,его нелинейной характеристики,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устрой Иство для преобразования температурыв частоту следования импульсов, содержащее полупроводниковый терморезистор,мост, усилитель постоянного тока, однопереходный транзистор и времяэа- фдающую емкость, подключенную к средней точке делителя напряжения и транзистора, подключенного базами к выходу усилителя постоянного тока, входкоторого включен в измерительную диа гональ моста 4.Устройство имеет недостаточнуюточность измерений вследствие нелинейной зависимости сопротивления терморезистора от температуры,30 Целью изобретения является порышение точности измерения.Это достигается тем, что в предла гаемое устройство для преобразования температуры в частоту :ледЬвания импульсов введены интегральный прерыватель, триггер, генератор тактовых импульсов и частотно- импульсный преобразователь, причем времяэадающая емкость эашунтирована интегральным прерывателем, управляемый вход которого соединен с единичным выходом триггера, подключенного нулевым выходом к входу частотно-импульсного преобразователя, единичный вход триггера через импульсный трансформатор соединен с резистором нагрузки в цепи базы однопереходного транэистора, а нулевой - с генератором тактовых импульсов.На фиг,1 представлена схема описы ваемого устройства; на фиг.2 и 3 графики и временные диаграммы, пояс няющие его работу.Устройство содержит полупроводниковый терморезистор 1, включенный в плечо моста 2, измерительная диагональ которого подключена к входу усилителя 3 (постоянного тока), однопереходный транзистор 4, времяэадающуюемкость 5, делитель из резисторов 6,7, интегральный прерыватель 8, импульсный трансформатор 9, триггер 10,генератор тактовых импульсов 11, частотно-импульсный преобразователь 12.Работа устройства проходит следующим образом. 5Полупроводниковый терморезистор 1,имеющий экспоненциальную температурную характеристику, описываемую выра)кением(1) где 6 температура терморезистора,К;А и В - параметры терморезистора, включается в плечо моста 2, настроен-)5 ного так, чтобы его выходное напряжение было линейной функцией сопротивления терморезистора во всем диапазоне температур:(2) где Од - выходное напряжение мостапри К=О;К сопротйвление термореэиотора при наименьшей температуре диапЫ 5 эона. Напряжение разбаланса моста подается на вход усилителя постоянноготока. Выходное напряжение усилителя 30равно О -О К(3) где К коэффициент усилениями,35 Напряжение включения однопереходного транзистора определяется выходным напряжением усилителя(4) 40В исходномсостоянии интегральный прерыватель 8 разомкнут и емкость 5 заряжается по экспоненциальному закону от источника питания через резистивный делитель напряжения (8,7) 45О =ц (1-е ), (5) где Ос - напряжение на емкости; О = Е напряжение в среднейКб87 точке делителя; С=С(%6 НК )- постоянная времени зарядной цепи,При достижении напряжением на ем,кости величины, достаточной для включения однопереходного транзистораО =Ов, последний открывается повходу й выходу. На обмотках трансформатора 9 появляется .выходной импульс,переключающий триггер 10. При этомзамыкается интегральный прерыватель8, через который, емкость 5 разряжается до нулевого напряжения. Прерыватель остается замкнутым до поступления на второй вход триггера импульсаот тактового генератора 11. Длительность цикла заряда емкости определяется выражением1:-8 п (1- )О еклОд(б)Если период следования импульсов тактового генератора 11 выбран равным1 фСЮн ф, (7) то длительность импульсов на выходе триггера 10, определяемая разностью временных интервалов 1 и 12, будет обратно пропорциональна измеряемой температуре, Действительно(9)Для получения прямо пропорциональной зависимости выход триггера 10 соединвн с входом интегрирующе"о частотно-импульсного преобразователя "постоянное напряжение - частота" 12, имеющего линейную статическую харак" теристику. Период следования выходных импульсов преобразователя 12 равенТ= (10)50 выгде 5 - крутизна статической характеристики частотно-импульсного преобразователя;О- амплитуда входных импульсов.После подстановки в выражение (10) выражения (9) получаем(11)БО СЬВЬЮто есть период выходной последовательности частотно-импульсного преобразователя 12 прямо пропорционален измеряемой температуре,Предлагаемое. устройство позволяет измерять температуру с точностью 0,1 в диапазоне 0 + 100 С. При расширении диапазона до грани рабочей Области терморезистора (+ЗООС) точность измерений снижается до 0,5.Формула изобретенияУстройство для преобразования температуры в частоту следования импульсов, содержащее полупроводниковый термореэистор, включенный в плечо моста, усилитдль постоянного тока, подключенный входом к измерительной диагонали моста, а выходом - к базам однопереходного транзистора, эмиттер которого подключен к средней точке делителя напряжения, соединенной с времязадающей емкостью и регистрирующее устрсйство, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены триГгер, подключенный единичным657275 ль Ю.Анд Келемеш янов Коррек ави,Билак Редактор С.Хейфиц равд . Тираж 765 ЦНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушз 1779/39 Подписноемитета СССРоткрытийская наб.,д.4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,входом к резистору нагрузки в цепибазы одноперекодного транзистора, генератор тактовых импульсов, подключенный к нулевому входу тРиггера, интегральный прерыватель, шунтирующийвремязадающую емкость, подключенныйуправляемым входом к единичному выходу триггера, и частотно-импульсныйпреобразователь, подключенный к нулевому выходу триггера. Источники информации, принятые вовнимание при зкспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 330355, кл,С 01 К 7/10, 01.12.70.2. Авторское свидетельство СССРР 345375, кл.6 01 К 7/16, 1970.3. Авторское свидетельство СССР9 354287, кл,О 01 К .7/16 1971.4, Патент Великобритании 91286262,кл,О 4 Н, 1968,