Application of Passive Time-to-Pulse Converter in Temperature Measurement Systems of Moving Objects

Authors

  • V. A. Kulikov Udmurt State Univrsity
  • V. N. Syakterev Kalashnikov ISTU
  • V. V. Syaktereva Kalashnikov ISTU

DOI:

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

Keywords:

temperature measurement, resistance temperature device, time-to-pulse converter

Abstract

A variant of the implementation of a time-to-pulse converter as part of a human temperature measurement system is considered, in which a first-order circuit forming an information time interval is formed by a resistance temperature device and a capacitor. Initialization and registration of the time for the transient phenomena are carried out by MIS transistor and an integral comparator. Assessment of the differential sensibility of the converter depending on the time constant of the forming circuit for medium-speed keys is provided. The scheme of a multichannel converter is presented, with sequential and cyclic resistance of several thermal converters into the duration of the impulse response. At the same time, to decrypt the number of the measuring channel, the conversion cycles are separated by pauses. The function of converting temperature into the duration of the time interval is derived for a nickel resistance temperature device based on an equivalent electrical circuit of a time-to-pulse converter. Analytic forms are obtained to assess the effect of inaccuracy of circuit elements and destabilizing factors on the temperature measurement error. The conditions for its reduction have been determined. The converter connection is investigated in the Micro-Cap circuit simulation environment. The discrepancies between the experimental and calculated values of the conversion function did not exceed 0.2%. The temperature instability of the output information intervals of the time-to-pulse converter was no more than 0.1% in the operating temperature range 0 ...50°C and is due to the voltage temperature drift of the comparator bias voltage. The use of a passive time-to-pulse converter is advisable in telemetry systems for measuring temperature or other physical quantities with primary resistance, capacitance or inductance converters forming a first-order circuit in the conversion path. The presented analytical expressions can be used to estimate the additional measurement error.

Author Biographies

V. A. Kulikov, Udmurt State Univrsity

Dr.Sc. in Engineering, Prof.

V. N. Syakterev, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineeering, Assoc. Prof.

V. V. Syaktereva, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineering, Assoc.Prof.

References

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.

Published

25.09.2022

How to Cite

Kulikov В. А., Syakterev В. Н., & Syaktereva В. В. (2022). Application of Passive Time-to-Pulse Converter in Temperature Measurement Systems of Moving Objects. Intellekt. Sist. Proizv., 20(4), 9–19. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-4-9-19

Issue

Section

Articles