Цифровой термометр

 

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для измерения температуры с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом. Цель изобретения - повышение точности из/J мерения. Генератор 5, в частотно-задающую цепь которого включен термопреобразователь 4, вырабатьшает сигнал , частота которого модулирует по амплитуде сигнал генератора 2. С выхода модулятора 3 сигнал, частота которого зависит от температуры (Т) термопреобразователя 1, а период модулирующих импульсов - от Т термопреобразователя 4, по линии связи поступает на входы формирователя 8 и амплитудного детектора 9. На выходе фиксатора уровня 24 появляются прямоугольные импульсы, период и частота которых равны периоду и частоте импульсов на выходе делителя частоты 6, которые через тактирующее устрой- ,ство переносят состояние счетчика 18 в регистр 17. При изменении Т генераi (Л С ю 00 0) ю СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 К 7/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13 (!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3822530/24-10 (22) 11. 12,84

) (46) 23.12.86. Бюл. Р 47 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О.А.Губанов и В.Л.Котляров (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Я 1051387, кл. С 01 К 7/32, 1979.

Авторское свидетельство СССР

)) 1244508, кл, G 01 К 7/32, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для измерения температуры с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом. Цель изобретения — повышение точности из3У мерения. Генератор 5, в частотно-задающую цепь которого включен термопреобразователь 4, вырабатывает сигнал, частота которого модулирует по амплитуде сигнал генератора 2. С выхода модулятора 3 сигнал, частота которого зависит от температуры (Т) термопреобразователя 1, а период модулирующих импульсов — от Т термопреобразователя 4, по линии связи поступает на входы формирователя 8 и амплитудного детектора 9. На выходе фиксатора уровня 24 появляются прямоугольные импульсы, период и частота которых равны периоду и частоте импульсов на выходе делителя частоты 6, которые через тактирующее устрой-" . ,ство переносят состояние счетчика 18 в регистр 17. При изменении Т генера1278635

10 тора 2 происходит изменение числа, поступающего в регистр 17, Т генератора 2, т.е. Т в корпусе 7, в котором он размещен, может быть любой, т.к. крутизна характеристики термоИзобретение относится к температурным измерениям, а именно цифровым термометрам, и может быть использовано для измерения температуры с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом, в частности пьеэокварцевых термопреобраэователей с высокой точностью.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений температуры генератора термопреобразователя.

На чертеже представлена схема

15 цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит термопреобраэователь 1 включенный в частотно-задающую цепь первого генератора 2, модулятор 3, дополнительный термопреобраэователь 4, второй генератор 5, делитель 6, корпус 7 (пассивный термостат), в котором размещены генератор 2, модулятор 3, дополнительный термопреобразователь 4, генератор 5 и делитель 6, формирователь 8, амплитудный детектор 9, смеситель 10, опорный генератор 11, ключ

12, счетчик 13 результата, индикаторный регистр 14, сумматор 15, первую группу 16 элементов коммутации, регистр 17, счетчик 18, счетчик 19 измерительного интервала, схему 20 срав нения, вторую группу 21 элементов коммутации, триггер 22, одновибратор 23, фиксатор 24 уровня, тактирующее

35 устройство 25.

Смеситель 10 состоит из последовательно включенных смесительного элемента, входы которого являются входами смесителя, фильтра нижних частот, формирователя низкочастотных импульсов и тактирующего устройства, представляющего собой П-триггер, к Dвходу которого подключен выход формирователя низкочастотных импульсов, преобразователя 4 учитывается коэффициентом деления делителя б, а его нулевая частота учитывается подбором положения элементов 21 коммутации.

1 ил. а к С-входу — выход опорного генератора 11.

Тактирующее усгройство 25 также представляет собой D-триггер, к Dвходу которого подключен выход фиксатора 24 уровня, а к С-входу — выход опорного генератора 11 и одновиб ратор, включенный на выходе триггера, Длительность импульса одновибратора равна примерно половине периода сигнала на выходе генератора 11. . Наличие тактирующих устройств поз.воляет засинхронизировать перепады напряжений на выходах смесителя и фиксатора уровня напряжением опорного генератора 11 и избежать переносов информации в регистры 14 и 17, а также предварительных установок счетчиков 13 и 18 в момент распространения на них единицы переноса.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Сигнал генератора 2 термопреобразователя 1, частота которого зависит от температуры, проходит через модулятор 3 и поступает в блок измерения температуры на входы формирователя 8 и амплитудного детектора 9. Формирователь 8 формирует высокочастотную составляющую сигнала независимо от его амплитуды в прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, которые поступают на один вход смесителя 10,на второй вход которого поступает опорный сигнал с выхода генератора 11. С выхода смесителя низкочастотный сигнал, частота которого равна разности частот термопреобразователя 1 и опорного генератора 11, через ключ 12 поступает на счетный вход счетчика 13 результата. В то же время счетчик 19 измерительного интервала непрерывно подсчитывает импульсы стабильной частоты опорного генератора 11. В момент переполнения счетчика 19 триггер

1278625

N=Т f,, уг о г

8о (2) 6

Где f4, 4о 0г г

4 (3) ды= т f =(т; -Т ) ° f =- — — 8- 1-(1- — — ) = . в, яЕ ч ч ме

4о 4 о (4) — — а9 .9

84 4а 4о

22 устанавливается в "1", а в момент срабатывания схемы 20 сравнения триггер 22 возвращается в "0". При установке триггера 22 в "1" ключ 12 замыкается, а при установке его в "0н 5 запускается одновибратор 23 и переносит результат измерения из счетчика

13 в индикаторный регистр 14, а в счетчик 13 заносит код с выходов сумматора 15. f0

Второй генератор 5, в частотноэадающую цепь которого включен дополнительный термопреобразователь 4, вырабатывает сигнал, частота которого пропорциональна температуре внутри . корпуса генератора (пассивного термостата) 7, который может бьггь удален на некоторое расстояние как от термопреобразователя 1, так и от остальных элементов термометра. Сигнал генератора 5, частота которого разделена в К6 раз делителем 6, модулирует по амплитуде сигнал генератора 2. С выхода модулятора 3 амплитудно-модулированный сигнал, частота которого зависит от температуры термопреобразователя 1, а период модулирующих импульсов — от температуры термопреобразователя 4, по линии связи поступает на входы формирователя 8 и амплитудного детектора 9.

Амплитудный детектор 9 выделяет низкочастотную составляющую сигнала, а фиксатор 24 уровня "привязывает" меньшее из двух напряжений, которые 35 появляются на выходе детектора, к нулевому уровню. Таким образом, на вы.— ходе фиксатора 24 уровня появляются прямоугольные импульсы, период и частота которых равны периоду и частоте 40 импульсов на выходе делителя 6 частоты. Эти импульсы через контактирующее устройство 25 переносят состоят.е. изменение числа, поступающего в регистр 17 при изменении температуры генератора 2, равно изменению показаний термометра под воздействием изменения температуры на генератор 2.

Для того, чтобы произошла термокомпенсация при любом знаке ь9г, пока зания из регистра 17 могут подаваться на вход сумматора 15 в прямом и обратном кодах. ние счетчика 18 в регистр 17 и устанавливают счетчик 18 в нулевое состояние.

Между моментами переноса счетчик

18 подсчитывает импульсы частотой Е,, поступающие с одного иэ выходов счетчика 19 измерительного интервала, Их число

К где Т = — — период импульсов на выЦ

4 ходе делителя 6;

f — частота термопреобразователя 4;

К6 — постоянный коэффициент, выбираемый равным величине частота термопреобраэователя 4 при температуре внутри о корпуса 7, равной 0 С; погрешность термометра от воздействия температуры на генератор, выраженная в единицах младшего разряда термометра, при изменении температуры генератора на, 1 С3 крутизна характеристики термопреобразователя 4.

Б этом случае для температуры внут о ри термостата 7 0 С

При изменении температуры генератора от 0 С на величину 8 число N изме0 няется на величину

Положение первой группы 16 элементов коммутации определяется крутизной характеристики измерительного термопреобразователя 1 и подбирается таким образом, чтобы разность показаний термометра при измерении двух различных температур соответствовала разности этих температур.

Это положение можно определить теоретически, зная крутизну хяракте1278625 ристики термопреобразователя 1, по формуле о

N (5)

S ь9 г

Составитель В.Куликов

Техред Л.Олейник Корректор А. Ильин

Редактор В.Петраш

Заказ 6822/36 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. Производственно-полиграфнческое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 4 где 1 - частота опорного генерато о ра 11;

68 — цена деления младшего разряда термометра. f0

Положение элементов коммутации второй группы 21 устанавливается та« ким образом, чтобы при измерении температуры в одной точке (например, 0 С) показания термометра соответствовали этой температуре (например, были нулевыми). При этом температура генератора 2, т.е. температура в корпусе 7, может быть любой, так как крутизна характеристики термопреобразователя 4 учитывается коэффициентом деления делителя 6, а его нулевая частота так же, как и нулевая частота термопреобразователя 1, учитывается при подборе положения элементов комМутации группы 21. формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий термопреобразователь,. включенный в частотно-задающую цепь первого генератора, второй генератор, модулятор, первый вход которого соединен с выходом первого генератора, а выход через последовательно включенные формирователь, смеситель и ключ подключен к вход счетчика результата, выходы которого соединены с входами инди- 40 каторного регистра, управляющий вход которого подключен к выходу адновибратора, соединенному с входом разрешения предварительной установки счетчика результата, опорный генератор, 45 выход которого подключен к смесителю и входу счетчика измерительного интервала, выходы которого соединены с первыми входами схемы сравнения, вторые входы которой соединены с выходами первой группы элементов коммутации, а выход подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика измерительного интервала, а выход подключен к управляющему входу ключа и входу одновибратора, регистр, амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом модулятора, а выход подключен к фиксатору уровня, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений температуры генератора термопреобразователя, в него введены дополнительный термопреобразователь, сумматор, делитель, вторая группа коммутирующих элементов счетчик и тактирующее устройство,первый вход которого соединен с выходом опорного генератора, второй вход подключен к выходу формирователя уровня, а выход подключен к входу разрешения переноса информации в регистр и входу установки в "0" счетчика, счетный вход которого соединен с выходом одного из разрядов счетчика измерительного интервала, а выходы подключены к входам регистра, выходы которого соединены с первыми входами сумматора, вторые входы кото рого подключены к выходам второй группы элементов коммутации, а выходы подключены к входам предварительной установки счетчика результата, при этом дополнительный термопреобразователь включен в частотно-задающую цепь второго генератора, выход которого через делитель подключен к второму входу модулятора, который совместно с первым и вторым генераторами, делителем и дополнительным термопреобразователем расположены в одном корпусе.