Многоканальный генераторный времяимпульсный преобразователь телеметрической системы измерения температуры

В А Куликов; В Н Сяктерев; В В Сяктерева; Д М Варламова

doi:10.22213/2410-9304-2023-2-110-120

Авторы

В. А. Куликов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, Удмуртский государственный университет
В. Н. Сяктерев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
В. В. Сяктерева ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Д. М. Варламова УдГУ

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-2-110-120

Ключевые слова:

времяимпульсный преобразователь, термопреобразователь сопротивления, измерение температуры

Аннотация

В работе рассматривается многоканальный времяимпульсный промежуточный преобразователь в составе телеметрической системы измерения температуры. Принцип работы основан на использовании апериодического переходного процесса в цепи первого порядка, образуемой термопреобразователями сопротивления и конденсатором. Коммутация термопреобразователей в процессе измерений температуры осуществляется МДП-ключами по сигналу с выхода схемы, а выделение выходного информационного интервала - компаратором напряжения. Представлена электрическая схема времяимпульсного преобразователя. На основе эквивалентной схемы расчетным путем получены основные метрологические характеристики - зависимости чувствительности выходной величины преобразователя к изменению параметров элементов схемы, выраженной в терминах температуры. Экспериментально исследовалась модификация схемы времяимпульсного преобразователя с оптическим выходом, рассчитанная на применение с полупроводниковыми термопреобразователями сопротивления. Реализованы варианты многоканальных преобразователей на 7 и 15 измерительных каналов. Использованы цифровые элементы МДП-типа. Информация о температуре на выходе преобразователей кодировалась в длительности 128 периодов импульсных сигналов, что обеспечило надежное выделение информационных интервалов в приемной части аппаратуры. В качестве приемника оптических импульсов применялся лабораторный тестер с оптико-электронным входом. Длительность информационных интервалов измерялась промышленным измерительным прибором с разрешением 10 нс. Представлены экспериментальная и расчетная характеристики преобразования и зависимости погрешности преобразования от напряжения питания, температуры эксплуатации и сопротивления первичных термопреобразователей. Установлено, что по основным эксплуатационным параметрам времяимпульсный преобразователь генераторного типа не уступает схеме с внешним возбуждением. При этом генераторный преобразователь менее чувствителен к погрешностям компаратора по напряжению смещения и быстродействию. Применение многоканального генераторного времяимпульсного преобразователя целесообразно в телеметрических системах измерения температуры при передаче информации в канале связи в длительности периода следования информационных, в частности оптических, импульсов.

Биографии авторов

В. А. Куликов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, Удмуртский государственный университет

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Вычислительная техника» ИжГТУ имени М.Т. Калашникова

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»

Д. М. Варламова, УдГУ

старший преподаватель

Библиографические ссылки

Куликов В. А., Сяктерев В. Н. Градуировка автоматизированной системы температурных испытаний поршня двигателя внутреннего сгорания // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2012. № 1 (53). С. 92-95.

Экспериментальные исследования характеристик системы измерения высокой температуры с терморезисторами / А. И. Гулин, Ж. А. Сухинец, Г. Ш. Фазылова // Перспективы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа: сборник научных трудов IX Всероссийской научно-технической конференции. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2020. С. 187-192.

Как выбрать и спроектировать оптимальную систему измерения температуры на основе резистивных термодатчиков / Д. Родригез, М. МакКартни, Е. Ивашенко // Компоненты и технологии. 2022. № 1 (246). С. 18-26.

Сяктерев В. Н., Сяктерева В. В., Моисеев А. А. Способ применения полупроводниковых терморезисторов в системах измерения температуры поршня ДВС // Информационные технологии в науке, промышленности и образовании: сборник трудов региональной научно-технической очно-заочной конференции. 2018. С. 229-235.

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.

Нефедов А. В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Т. 1. М.: РадиоСофт, 2000. 512 с.

Куликов В. А., Сяктерев В. Н., Сяктерева В. В. Исследование влияния методических погрешностей на точность измерения температуры подвижных деталей с использованием телеметрических систем измерения // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2014. № 4 (64). С. 118-121.

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.

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

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

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

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

Захаров А. В., Либкинд И. В., Шахмейстер Л. Е. Применение времяимпульсного преобразования в датчиках с полупроводниковым чувствительным элементом // Измерения. Мониторинг. Управление. Контроль. 2022. № 1. С. 38-46. DOI: 1021685/2307-5538-2022-1-5.

Краснов А. Н. Исследование двухканальной системы измерения давления и температуры на основе совокупных и совместных методов измерений // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. № 3 (113). С. 151-158.

Корганова О. Г., Синюкова М. А. Система для измерения температуры в скважине в зависимости от ее глубины // Информационно-измерительные и управляющие системы: межвузовский сборник научных статей. Самара, 2019. С. 106-114.

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

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