priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-7-600-608pribor-391Research ArticleИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫINFORMATION-MEASURING AND CONTROL SYSTEMSСпособ измерения сопротивления резистивных датчиков в информационно-измерительных системахMethod for measuring the resistance of resistive sensors in information and measuring systemsБондарьО. Г.BondarO. G.

Олег Григорьевич Бондарь — канд. техн. наук, доцент; кафедра космического приборостроения и систем связи

Курск

Oleg G. Bondar — PhD, Associate Professor; Department of Space Instrumentation and Communication Systems

Kursk

b.og@mail.ruБрежневаЕ. О.BrezhnevaE. O.

Екатерина Олеговна Брежнева — канд. техн. наук, доцент; кафедра космического приборостроения и систем связи

Курск

Ekaterina O. Brezhneva — PhD, Associate Professor; Department of Space Instrumentation and Communication Systems

Kursk

bregnevaeo@mail.ruВоробьевЕ. А.VorobievE. A.

Егор Александрович Воробьев — студент; кафедра космического приборостроения и систем связи

Курск

Egor A. Vorobiev — Student; Department of Space Instrumentation and Communication Systems

Kursk

vegor974.0202@gmail.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian Federation202509082025687600608Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20252025Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/391

Рассмотрен способ дистанционного измерения сопротивления резистивных датчиков при их двухпроводном подключении в системах мониторинга, позволяющий существенно ослабить влияние сопротивления линии и основанный на обработке результатов интегрирования переходного процесса разряда накопительного конденсатора, шунтирующего датчик. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния времени интегрирования и значения сопротивления резистивных датчиков на погрешность измерений. По результатам исследований построена модель управления временем интегрирования, обеспечивающая минимальный диапазон ошибок измерения сопротивления. Оценена погрешность измерения сопротивления резистивных датчиков. Показана эффективность представленного решения в сравнении с альтернативным вариантом обработки результатов измерений. Преимуществом предложенного решения является упрощение коммуникаций и коммутаторов при погрешности измерений, сопоставимой с погрешностью систем с трех- и четырехпроводным подключением датчиков. Предложенный способ измерения может быть использован в многоканальных системах измерения параметров объектов и сред, в частности, температуры.

A method for remote measurement of resistance of resistive sensors with their two-wire connection in monitoring systems is considered. The method allows to reduce significantly the influence of line resistance and is based on processing the results of integration of the transient process of discharge of a storage capacitor shunting the sensor. Results of experimental studies of the influence of the integration time and the resistance value of resistive sensors on the measurement error are presented. Based on the research results, a model for managing the integration time is constructed, which ensures a minimum range of resistance measurement errors. The error in measuring the resistance of resistive sensors is estimated. It is shown that the presented solution is more efficient than the alternative option for processing measurement results. The advantage of the proposed solution is simplification of communications and switches with a measurement error comparable to the error of systems with three- and four-wire sensor connections. The proposed measurement method can be used in multichannel systems for measuring parameters of objects and environments, in particular, temperature.

резистивный датчикпогрешность измерениймикроконтроллердвухпроводное подключениевремя интегрированиялинейная адаптацияresistive sensormeasurement errormicrocontrollertwo-wire connectionintegration timelinear adaptationReferencesNikolaev I. N., Krashevskaya V. V. A fast resistive sensor for explosive hydrogen concentrations // Measurement Techniques. 2004. Vol. 47, N 3. P. 304–307. DOI:10.1023/B:METE.0000029876.85055.86.Nikolaev I.N., Krashevskaya V.V. Measurement Techniques, 2004, no. 3(47), pp. 304–307, DOI:10.1023/B:METE.0000029876.85055.86.Ventura G., Giomi S. A Simple Method to Extend the Range of Low Temperature Resistance Thermometers // Intern. J. Thermophys. 2019. Vol. 40. DOI: 10.1007/s10765-019-2482-8.Ventura G., Giomi S. Intern. J. Thermophys., 2019, vol. 40, https://doi.org/10.1007/s10765-019-2482-8.Kowal A., Manuszkiewicz H., Kołodziej B. et al. Tests of the Stability of Chinese RhFe Resistance Thermometers at Low Temperatures // Intern. J. Thermophys. 2017. Vol. 38. P. 38–95. DOI: 10.1007/s10765-017-2232-8.Kowal A., Manuszkiewicz H., Kołodziej B. et al. Intern. J. Thermophys., 2017, vol. 38, рр. 38–95, https://doi.org/10.1007/s10765-017-2232-8.Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Поздняков В. В. Реализация изотермического режима термокаталитических газочувствительных датчиков // Датчики и системы. 2016. № 2. С. 43–47.Bondar O.G., Brezhneva E.O., Pozdnyakov V.V. Datchiki i sistemy, 2016, no. 2, pp. 43-47. (in Russ.)Ларионов В. А. Резистивный датчик температуры с метрологическим самоконтролем // Датчики и системы. 2015. № 9–10. С. 78–80.Larionov V.A. Datchiki i sistemy, 2015, no. 9-10, pp. 78–80. (in Russ.)Скорик И. В., Иванченко Ю. А. Разработка резистивного датчика влажности почвы // Современные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций. 2021. № 4. С. 181.Skorik I.V., Ivanchenko Yu.A. Sovremennyye problemy radioelektroniki i telekommunikatsiy, 2021, no. 4, pp. 181. (in Russ.)Камынин В. А., Вольф А. А., Скворцов М. И., Филатова С. А., Копьева М. С., Цветков В. Б., Бабин С. А. Распределенное измерение температуры в непрерывных гольмиевых волоконных лазерах // Фотон-экспресс. 2021. № 6. С. 347–348. DOI: 10.24412/2308-6920-2021-6-347-348.Kamynin V.A., Wolf A.A., Skvortsov M.I., Filatova S.A., Kopyeva M.S., Tsvetkov V.B., Babin S.A. Photon-express, 2021, no. 6, pp. 347–348, https:/doi.org/10.24412/2308-6920-2021-6-347-348. (in Russ.)Каспаров К. Н., Белозеров А. В. Измерение температуры быстропротекающих процессов // Измерительная техника. 2002. № 12. С. 34–38. DOI: 10.1023/A:1022985107345.Kasparov K.N., Belozerov A.V. Measurement Techniques, 2002, no. 12(45), pp. 1256–1263.Reihani A., Meyhofer E. & Reddy P. Nanokelvin-resolution thermometry with a photonic microscale sensor at room temperature // Nat. Photon. 2022. Vol. 16. P. 422–427. DOI: 10.1038/s41566-022-01011-0.Reihani A., Meyhofer E. & Reddy P. Nat. Photon., 2022, vol. 16, рр. 422–427, https://doi.org/10.1038/s41566-022-01011-0.Затягин Д. А., Смуров И. Ю. Система мониторинга процесса селективного лазерного спекания // Изв. вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51, № 4. С. 70–73.Zatyagin D.A., Smurov I.Yu. Journal of Instrument Engineering, 2008, no. 4(51), pp. 70–73. (in Russ.)Андрусевич А., Губа А. Термометры сопротивления: от теории к практике // Компоненты и технологии. 2011. № 7. С. 61–66.Andrusevich A., Guba A. Komponenty i tekhnologii (Components and Technologies), 2011, no. 7, pp. 61–66. (in Russ.)Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Родионов П. С. Многоканальный преобразователь температуры // Изв. вузов. Приборостроение. 2022. Т. 65, № 4. С. 254–261. DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-4-254-261.Bondar O.G., Brezhneva E.O., Rodionov P.S. Journal of Instrument Engineering, 2022, no. 4(65), pp. 254–261, DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-4-254-261. (in Russ.)Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Калмыков А. И. Повышение точности измерения температуры: метод двухпроводного подключения термометра сопротивления // Измерительная техника. 2022. № 3. С. 53–58. DOI: 10.32446/0368-1025it.2022-3-53-58.Bondar O.G., Brezhneva E.O., Kalmykov A.I. Measurement Techniques, 2022, no. 3(65), pp. 206–212.Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Зубарев А. Ю. Совершенствование алгоритмов измерения температуры при двухпроводном подключении термометра сопротивления // Измерительная техника. 2023. № 4. С. 57–62. DOI: 10.32446/0368-1025it.2023-4-57-62.Bondar O.G., Brezhneva E.O., Zubarev A.Yu. Izmeritel'naya Tekhnika, 2023, no. 4, pp. 57–62, https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-4-57-62. (in Russ.)Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Ботиков К. А. Автоматическая подстройка параметров алгоритма измерения температуры в широком диапазоне // Измерительная техника. 2024. № 4. С. 46–53. DOI: 10.32446/0368-1025it.2024-4-46-53.Bondar O.G., Brezhneva E.O., Botikov K.A. Izmeritel'naya Tekhnika, 2024, no. 4, pp. 46–53, https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-4-46-53. (in Russ.)Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Ботиков К. А. Исследование метода измерения температуры при двухпроводном подключении термометра сопротивления // Изв. Юго-Западного гос. ун-та. 2024. № 28(1). С. 71–87. DOI: 10.21869/2223-1560-2024-28-1-71-87.Bondar O.G., Brezhneva E.O. Botikov K.A. Proceedings of Southwest State University, 2024, no. 1(28), pp. 71–87, https://doi.org/10.21869/2223-1560-2024-28-1-71-87. (in Russ.)Пат. 2824738 РФ, МПК G01K7/16. Способ измерения температуры / О. Г. Бондарь, Е. О. Брежнева, М. А. Брежнев. Заявл. 16.04.2024, опубл. 13.08.2024. Бюл. № 23.Patent RU 2824738, G01K7/16, Sposob izmereniya temperatury (Temperature Measurement Method), O.G. Bondar, E.O. Brezhneva, M.A. Brezhnev, Patent application no. 2024110340, Priority 16.04.2024, Published 13.08.2024, Bulletin 23. (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.