Multichannel Generator Time-To-Pulse Converter of the Telemetry Temperature Measurement System

Authors

  • V. A. Kulikov Kalashnikov Izhevsk State Technical University, Udmurt State University
  • V. N. Syakterev Kalashnikov Izhevsk State Technical University
  • V. V. Syaktereva Kalashnikov Izhevsk State Technical University
  • D. M. Varlamova Udmurt State University

DOI:

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

Keywords:

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

Abstract

The article considers the multichannel time-to-pulse intermediate converter as a part of telemetric temperature measurement system. The principle of operation is based on the use of aperiodic transient in a first-order circuit formed by resistance temperature device and capacitor. Switching of resistance temperature device in the process of temperature measurements is carried out by MIS keys (metal-insulator-semiconductor) according to the signal from the output of the circuit, and the allocation of the output information interval is carried out by a voltage comparator. The article illustrates an electric circuit of a time-to-pulse converter. Based on the equivalent scheme, the main metrological characteristics were obtained by calculation, namely, the dependences of the sensitivity of the output value of the converter to changes in the parameters of the circuit elements expressed in terms of temperature. The scheme of a time-to-pulse converter with an optical output, designed for use with semiconductor resistance temperature devices was experimentally investigated. Variants of multichannel converters for 7 and 15 measuring channels are implemented. Digital elements of the MIS-type (metal-insulator-semiconductor) are used. Information about the temperature at the output of the converters was encoded in the duration of 128 periods of pulse signals, which ensured reliable of information intervals in the receiving part of the equipment. A laboratory tester with an optoelectronic input was used as a receiver of optical pulses. The duration of the information intervals was measured by an industrial measuring device with a resolution of 10 billiseconds. The experimental and rated characteristics of the conversion and the dependence of the conversion error on the supply voltage, operating temperature and resistance of primary thermal converters are presented. It is established that in terms of the main operational parameters, a generator-type time-to-pulse converter is not inferior to a circuit with external excitation. At the same time, the generator converter is less sensitive to the errors of the comparator in terms of electrical bias and speed. The use of a multichannel generator time-to-pulse converter is advisable in telemetric temperature measurement systems when transmitting information in a communication channel during the duration of the period of information, in particular, optical pulses.

Author Biographies

V. A. Kulikov, Kalashnikov Izhevsk State Technical University, Udmurt State University

DSc in Engineering, Professor

V. N. Syakterev, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

PhD in Engineering, Associate Professor

V. V. Syaktereva, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

PhD in Engineering, Associate Professor

D. M. Varlamova, Udmurt State University

Senior Lecturer

References

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.

Published

30.06.2023

How to Cite

Kulikov В. А., Syakterev В. Н., Syaktereva В. В., & Varlamova Д. М. (2023). Multichannel Generator Time-To-Pulse Converter of the Telemetry Temperature Measurement System. Intellekt. Sist. Proizv., 21(2), 110–120. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-2-110-120

Issue

Section

Articles