Цифровой термометр

 

Изобретение может быть использовано для измерения температуры контактным -образом с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом. Цель изобретения - повьппение точности измерения. При очередном переполнении счетчика счетного интервала 11 замыкаются ключи 5 и 18.и в счетчик 6 поступают импульсы с выхода смесителя 3, а в счетчик 10 - с выхода делителя 21 частоты . Так продолжается до тех пор, пока число импульсов в счетчике.счетного интервала 11 не становится равным числу импульсов, поступающих с выходов группы элементов 13 коммутации на вторые входы схемы 12 сравнения . Сигнал с выхода последней устанавливает в состояние 1 триггер 15, замыкается ключ 17 и на вход вычитающего счетчика 19 начинают поступать импульсы с частотой опорного генератора 4. Ключи 5 и 18 размыкаются и запускается одновибратор 16, передний фронт которого переносит результат из счетчика 6 результата в индикаторный регистр 7. I ил. i (Л С

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (11) 15@ g G 01 К 7/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СИИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3870095/24-10 (22) 19.03.85 (46) 07.01.87. Бюл. В 1 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.Л.Котляров, В.А.Голембо и О.А.Губанов (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1051387, кл. G 01 К 7/32, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1247678, кл. G 01 К 7/32, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение может быть использовано для измерения температуры контактным образом с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом. Цель изобретения — повышение точности измерения. При очередном переполнении счетчика счетно-. го интервала 11 замыкаются ключи 5 и 18 и в счетчик 6 поступают импульсы с выхода смесителя 3, а в счетчик 10 — с выхода делителя 21 частоты. Так продолжается до тех пор, пока число импульсов в счетчике счетного интервала ll не становится равным числу импульсов, поступающих с выходов группы элементов 13 коммутации на вторые входы схемы 12 сравнения ° Сигнал с выхода последней устанавливает в состояние "1" тригтер

15, замыкается ключ 17 и на вход вычитающего счетчика 19 начинают поступать импульсы с частотой опорного генератора 4. Ключи 5 и 18 размыкают- Я ся и запускается одновибратор 16, передний фронт которого переносит результат из счетчика 6 результата в индикаторный регистр 7. 1 ил.

1281925 где

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температуры контактным образом с помощью тер.мопреобразователей1с частотным выходным сигналом, например пьезокварцевых термопреобразователей.

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

На чертеже представлена схема цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит термопреобразователь 1, например термочувствительный кварцевый резонатор, включенный в частотно-задающую цепь первого генератора 2, смеситель 3, опорный генератор 4, первый ключ 5, счетчик 6 результата, индикаторный регистр 7, сумматор 8, первую группу элементов 9 коммутации, суммирующий счетчик 10, счетчик 11 счетного интервала, схему 12 сравнения, вторую группу элементов 13 коммутации, первый 14 и второй 15 триггеры, первый одновибратор 16, второй ключ 17, третий ключ 18, вычптающий счетчик 19, второй одновибратор 20, делитель 21 частоты и «торой геператор 22 с термопреобразователем в частотно-задающей цепи, например, термочувствительным кварцевым резонатором, который вместе с опорным генератором 4 размещен внутри пассивного термостата.

Б опорном генераторе используют кварцевый резонатор, у которого частота является в рабочем диапазоне линейной функцией температуры среды.

Цифровой термометр работает следующим образом.

°

При очередном переполнении счетчика ll счетного интервала триггер 14 устанавливается в состояние "1", замыкаются ключи. 5 и 18,и в счетчик 6 результата и в суммирующий счетчик

10 начинают поступать импульсы:,в счетчик 6 — с выхода смесителя 3, в счетчик 10 — с выхода делителя 21 частоты. Частота импульсов на входе счетчика 6 результата, 6 = о 4 (l) где f — частота на выходе опорного о генератора 4;

f — частота на выходе первого

1 генератора 2.

Частота импульсов на входе счетчика 10! о 2 Ф (2) — частота на выходе второго у генератора 22;

К = - — коэффициент деления дели2! Я теля 21 частоты, $ — коэффициент термочувствиz

f0 тельности термопреобразователя генератора 22;

Sä — крутизна преобразования кварцевого резонатора опорного генератора.

Так продолжается до тех пор, пока число импульсов в счетчике ll счетного интервала не станет равным чис.лу N<, которое поступает с выходов второй группы элементов 13 коммутации на вторые входы схемы 12 сравнения.

Сигнал с выхода схемы 12 сравнения устанавливает в состояние "1" второй триггер 15, в результате че25 го замыкается второй ключ 17 и на вход вычитающего счетчика 19 поступают импульсы с частотой опорного генератора 4. Импульс с выхода старшего разряда вычитающего счетчика 19, 3О который появляется при переходе всех разрядов счетчика из состояния "0" в состояние "1", устанавливает в состояние "0" триггеры 14 и 15. При этом ключи 5 и 18 размыкаются и за3 пускается одновибратор 16. Передний фронт импульса одновибратора 16 переносит результат из счетчика 6 результата в индикаторный регистр 7.

Затем импульс одновибратора 16 переносит число с выходов сумматора 8 в счетчик 6 результата и с выходов суммирующего счетчика 10 в вычитающий счетчик 19, Задний фронт импульса одновибратора 16 запускает вто45 рой одновибратор 20, который устанавливает в исходное состояние делитель 21 частоты и суммирующий счетчик 10. Далее происходит новое переполнение счетчика 11 счетного интер50 вала и описанный процесс измерения повторяется.

Длительность Т счетного интервала, т ° е. время замкнутого состояния ключа 5

Т = T + Т (3) где Т(— время от момента переполнения счетчика 11. счетного интервала до срабатывания схемы 12 сравнения;

1281925 4 ! 11< 11 о >,12) где N — число, установленное в первой группе элементов коммутации, 5 N, — число, которое образуется в суммирующем счетчике 10 в конце каждого цикла измерения и переносится в счетчик

6 результата измерения. . Поэтому к концу измерения в счетчике 6 результата образуется число

1 1=1 1,+ 1с2 = й„+8, B,e f. S()8 T

+ --- — — - — - Т+ 1, + $ g (13)

Единица в конце выражения (13) учитывает начальную установку счетчи. ка 10 в состояние "1" во всех разрядах. Учитывая, что S

Л1 записать

f а и в Е«о)

N-- — - - + — — — f Т-S ать + — — т + О ьЕ о о K

+Я ВТ+ 1, (14)

Устанавливая число М в первой группе элементов 9 коммутации равным — (- — — — f Т+- — Т+ 1), (15)

fm f a(ol

s,üe к получаем в счетчике 6 результат из мерения N = B„„ /а 6, который не зависит от температуры B внутри пассивного термостата 23. Знак минус перед выражением 15 указывает на то, что число должно устанавливаться в дополнительном коде.

35 изобретения (7)

Формула

Т вЂ” время от срабатывания схемь

12 сравнения до появления импульса заема на выходе вычитающего счетчика 19.

Соответственно время

2 (4)

f,+S,à где N2 — число, набранное во второй группе элементов коммутации — частота опорного генератора а о при 9 — 0 Ñ; температура внутри пассивно го термостата 23;

S, — крутизна преобразования ,кварцевого резонатора опорного генератора, а

Т 1 19 (5)

+ S9 где N — число передаваемое в вычи<9

Э тающий счетчик 19 иэ суммирующего счетчика 10 после каждого цикла измерения.

Исходное состояние суммирующего счетчика 10 — единицы во .всех разрядах. В это состояние счетчик 10 устанавливается импульсом одновибратора 20 после переноса его предыдущего состояния в счетчик 19. В свою очередь

N = — ° Т = (- — -- — --) Т (6) й2 f «ai +S2e

19 К К 1 где f — частота на выходе второго

2(o) генератора 22 при а =0 С;

К =S/S..

Таким образом

NgK+ (2(аъ + 829) T (fo + S e)K

После преобразований

Т (Ео +Soe ) К-T (f 2(а +Б, а ) =N2 К (8) получаем значение длительности счетного интервала

О о которое не зависит от температуры В окружающей среды.

Для получения результата измерения в градусах Цельсия число N, набираемое во второй группе элементов коммутации, должно быть равно

Ба 50 о 2о о 2(о1

3а время счетного интервала в счетчик 6 результата подается число

Ы, (f, (f, + S,g )) Т. (11)

В конце каждого измерения счетчик

6 устанавливается s число

;Цифровой:термометр, содержащий термопреобраэователь, включенный в частотно-задающую цепь первого генератора, выход которого подключен к первому входу смесителя, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора и входом счетчика счетного интервала, а вьгход через первый, ключ подключен к входу счетчика ре— зультата, выходы которого соединены с индикаторным регистром, а входы предварительной установки подключены к выходам сумматора, йервые входы которого соединены с выходами первой группы элементов коммутации, схему сравнения, первые и вторые входы которой соответственно соединены с выходами второй группы элементов коммутации и счетчика счетного интервала, выход старшего разряда которого подключен к первому входу первого триггера, выход которого соединен с

Составитель В.Куликов

Техред Jl. Îëåéíèê Корректор М. Самборская

Редактор Н. Марголина

Заказ 7254/37 . Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1I(-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4

5 128I9 управляющим входом первого ключа и входом первого одновибратора, выход которого соединен с входом переноса в индикаторный регистр и входом разрешения предварительной установки счетчика результата, второй генератор с вторым термопреобразователем в частотно-задающей цепи, суммирующий счетчик и делитель частоты, о тл и ч а ю m и и с я тйм, что, с 10 целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений температуры опорного генератора, в него введены второй триггер, два ключа, второй 15 одновибратор и вычитающий счетчик, входы которого соединены с выходами суммирующего счетчика и вторыми входамп сумматора, счетный вход через второй ключ соединен с выходом гене- 20 ратора опорной частоты, а вход раз25 б решения счета соединен с выходом первого одновибратора и входом второго, выход которого подключен к входу разрешения переноса в суммирующий счетчик и к входу сброса делителя частоты, выход которого соединен с входом суммирующего счетчика, а вход— с выходом третьего ключа, вход которого соединен с выходом второго генератора, а управляющий вход подключен к выходу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда вычитающего счетчика и первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход подключен к управляющему входу второго ключа, при этом опорный генератор вместе с вторым генератором и вторым термопреобразователем размещены в пассивном термостате.