Применение пассивных время-импульсных преобразователей в системах измерения температуры подвижных объектов

Виктор Александрович Куликов; Виктор Никонович Сяктерев; Виктория Викторовна Сяктерева

doi:10.22213/2410-9304-2022-4-9-19

Авторы

В. А. Куликов УдГУ
В. Н. Сяктерев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
В. В. Сяктерева ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-4-9-19

Ключевые слова:

измерение температуры, термопреобразователь сопротивления, время-импульсный преобразователь

Аннотация

Рассмотрен вариант реализации время-импульсного преобразователя в составе системы измерений температуры человека, в котором формирующая информационный временной интервал цепь первого порядка образована термопреобразователем сопротивления и конденсатором. Инициализация и регистрация длительности переходного процесса осуществляются МДП-ключами и интегральным компаратором. Дана оценка дифференциальной чувствительности преобразователя в зависимости от постоянной времени формирующей цепи для ключей среднего быстродействия. Представлена схема многоканального преобразователя, в которой последовательно циклически осуществляется преобразование сопротивления нескольких термопреобразователей в длительность выходных импульсных сигналов. При этом для дешифрирования номера измерительного канала циклы преобразований разделены паузами. Для никелевого термопреобразователя сопротивления на основе эквивалентной электрической схемы время-импульсного преобразователя выведена функция преобразования температуры в длительность временного интервала. Получены аналитические выражения для оценки влияния неидеальностей элементов схемы и дестабилизирующих факторов на погрешность измерений температуры. Определены условия его снижения. В среде схемотехнического моделирования Micro-Cap исследована схема преобразователя. Расхождения экспериментальных и расчетных значений функции преобразования не превысили 0,2 %. Температурная нестабильность выходных информационных интервалов ВИП составила не более 0,1 % в диапазоне температуры эксплуатации 0…50 ºС и обусловлена температурным дрейфом напряжения смещения компаратора. Применение пассивного время-импульсного преобразователя целесообразно в телеметрических системах измерения температуры или других физических величин с первичными преобразователями сопротивления, емкости или индуктивности, образующими в тракте преобразования цепь первого порядка. Представленные аналитические выражения могут быть использованы для оценки дополнительной погрешности измерений.

Биографии авторов

В. А. Куликов, УдГУ

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Цифровые инженерные технологии»

В. Н. Сяктерев, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Вычислительная техника»

В. В. Сяктерева, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Защита информации в компьютеризированных системах»

Библиографические ссылки

Волович Г. И., Мунтьянов С. Н. Оценка температурной нестабильности высоковольтного емкостного делителя напряжения // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2016. Т. 16, № 3. С. 152-158. DOI: 10.14529/ctcr160317.

Патент на изобретение № RU 2689805 С1, МПК Н03К3/13, G05F 1/00 Время-импульсный универсальный интегрирующий преобразователь напряжения / Кук И.А. (RU), Сафиков Ш.С. (RU). Заявл. 06.08. 2018 № 2018128886. Опубл. 29.05. 2019. Бюл. № 16.

Куликов, В. А., Сяктерев В. Н., Колеватов С. М. Многоканальный импульсный преобразователь температуры // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2015. № 4 (68).С. 47-49.

Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Энергоатомиздат, 1988. 304 с.

Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Родионов П. С. Многоканальный преобразователь температуры // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2022. Т. 65, № 4. С. 254-261. DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-4-254-261.

Сяктерев В. Н., Сяктерева В. В., Колеватов С. М. Оптический канал связи в системах измерения параметров поршня двигателя внутреннего сгорания // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2016. № 3 (71) С. 44-46.

Димитраки П. И. Импульсные устройства с мостовыми времязадающими цепями на интегральных схемах. Кишинев : Штинница, 1977. 124 с.

Ильин В. А. Импульсные устройства с мостовыми времязадающими цепями. М. : Энергия, 1972. 232 с.

Функциональные устройства на микросхемах / В. З. Найденов, А. И. Голованов, З. Ф. Юсупов и др. М. : Радио и связь, 1985. 200 с.

Куликов В. А., Сяктерев В. Н., Васильев И. А. Идентификация системы измерения температуры инерционного объекта // Вестник Ижевского государственного технического университета имени М. Т. Калашникова. 2013. № 4 (60). С. 103-106.

А. с. 1626832 (СССР), МКИ G 01 K 13/04. Многоканальное устройство для измерения температуры движущегося объекта / В. А. Куликов, В. Н. Сяктерев (СССР). № 4724484 10; Заявл. 28.07.89. Опубл. 10.11. 2005, бюл. № 31.

Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С. В. Якубовский, Л. И. Ниссельсон, В. И. Кулешов и др. ; под ред. С. В. Якубовского. М. : Радио и связь, 1990. 496 с.

Сяктерев В. Н., Сяктерева В. В., Акчурин И. С. Исследование возможности применения микроконтроллеров PIC в системе термометрирования поршня двигателя внутреннего сгорания // Вестник Ижевского государственного технического университета имени М. Т. Калашникова. 2013. № 2 (58). С. 105-108.

Metrology model of measuring channel in multi-channel data-measurement system Yurkov N.K., Proshin A.A., Goryachev N.V., Grishko A.K. In 2020 International Conference on Engineering Management of Communication and Technology, EMCTECH 2020 - Proceedings. 2020. С. 9261527. DOI: 10.1109/ EMCTECH49634.2020.9261527.

Куликов В. А. Температурная компенсация в дискретно - аналоговом промежуточном преобразователе // Избранные ученые записки. В 3 т. Т. 2. Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 1998. С. 94-96.

Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник / Н. Н. Акимов, Е. П. Ващуков, В. А. Прохоренко, Ю. П. Ходоренок. Мн. : Беларусь, 1994. 591 с.

Каталог продукции «ГИРИКОНД» «Электронные компоненты и приборы». Санкт-Петербург, РОСЭЛ, 2021. 228 с.