Цифровой термометр

 

Изобретение м.б. использовано для измерения температуры контактным методом с помощью датчиков с частот ным выходом. Цель изобретения - повышение надежности цифрового термометра . Устр-во содержит датчик 1 температуры , состоящий из кварцевого резонатора 2, генератора 3, запоминающего устр-ва 5, счетчика 6 адреса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1397746 А1 (5D 4 С 01 К 7/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение м.б использовано для измерения температуры контактным методом с помощью датчиков с частот» ным выходом. Цель изобретения — повышение надежности цифрового термометра. Устр-во содержит датчик 1 температуры, состоящий из кварцевого резонатора 2, генератора 3, запоминающего устр-ва 5, счетчика 6 адреса, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4050438/24-10 (22) 08.04.86 (46) 23.05.88,Бюл. К- 19 (72) О.A.Ãóáàíoâ, В.Л.Котляров и В.В.Малов (53) 536,53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

114901, кл. Г 01 К 7/32, 1984.

Авторское свидетельство СССР

9 12445086, кл. G 0 1 К 7/32, 1984.

701

1!

) !!

1 397 748 генератора 7, линию 8 связи и цифровой измеритель 10, состоящий пз Формирователя 11 сигнала датчика температуры, блока 12 фазовой пвтоподстрой ки, регистров 13 и 14, счетчика 15, регистра 16, блока 17 сравнения кодов, счетчика 18 измепительного интервала, генератора 19, триггера 20, одновибратора 21„ ключа 22, формирователя 23 и счетчика 24. Введение

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения температуры контактным методом с помощью датчиков с частотным выходом, в частости пьезокварцевых датчиков температуры, Цель изобретения — повьш ение надежности цифрового термометра, На фиг.1 представлена схема предлагаемого цифрового термометра; на, фиг.2 — схема блока фаэовой автоподстройки частоты; на фиг.3 .- сх -ма фор-мирователя импульса сброса, Цифровой термометр содержит датчик 1 температуры, состоящий из терfå; мочу вствительно го к в а рцег-:ого р ез онатора 2, генератора 3, уг:равляемого ключа 4, постоянного эапо .. инаквдего устройства 5 (ПЗУ), счетчика 6 адреса, вспомогательного генератора 7 и элемента И 8, линию 9 связи и цифровой измеритель 10, состоящий из формирователя 11 сигнала датчика температуры, блока 12 фаэовой автоподстрой25 ки частоты, первого 13 и второго 14 регистров, счетчика 15 результата, индикаторного регистра 16, олока 17 сравнения кодов, счетчика 18 измери-. тельного интервала, опорного генератора 19, триггера 20, одновибратора 30

2 1, ключа 22, формирователя 23 импуль са сброса и счетчика 24.

Блок 12 фазовой автоподстройки частоты (фиг,2) содержит диффе енцирующую цепь 25, первый 26 и второй 27 3е, триггеры, коммутатор 28, одновибра тор 29 и управляемый генератор 30, резисторы R1, R2, R3, конденсатор С1. формирователь 13 импульса сброса (Фиг.3) содержит элемент И 31, 40. управляемого, ключа 4 s элемента И 8 и образование новых связей между элементами устр-ва позволяет на выходе датчика 1 температуры и на входе цифрового измерителя 10 температуры иметь только стЗндартные уровни сигнала "0" и "1" как при передаче частотного сигнала, так и при передаче информации о па.раметрах датчика температуры. 3 ил. ключ 32,. резис"оры R4 „R5, конденсатор С2.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Генератор 3 с резонатором 2 в его обратной связи вырабатывает сигнал, частота которого зависит от температуры

g о— где f — частита генсратора при тем— фО пераcyре В = 0 0

b — крутиз на характеристики пр еобр аз ования кварцевого резонатора, Π— температура резонатора.

Вспомогательный низкочастотный генератор 7 вырабатываег импульсы, которые при наличии "1" на выходе старшего разряда счетчика 6 адресоВ ПЗУ 5 поступают через элемент И 8 на управляющий вход управляемого ключа 4. При пода:е единичного уровня на управляющий вход управляемого ключа 4 к его выходу подключается выход

ПЗУ 5, а при пода -.е нулевого — выход ге. ератора 3. При нуле на выходе старшего разряда счетчика 6 адресов через управляемый ключ 4 так же проходит сигнал с выхода генератора 3.

Переключение счетчика 6 адресов ПЗУ осуществляется задним фронтом импупьсов генератора 7, Таким образом, сигнал датчика 1 температуры представляет собой частотные посылки с паузами между ними. Частота посыпки равна частоте генератора 3, а уровень каждой паузы соответствует уровню выходного сигнала ПЗУ 5 по адресу,в котором находится счетчик 6 адреса.

13977

По сигналам на втором выходе блока 12 производится сдвиг в первый регистр 13 и в него бит за битом поступает информация о параметрах датчика температуры резонатора 2, Каждый поступающий в первый регистр

13 бит информации соответствует уровню сигнала во время паузы между частотными посылками, которая вызывает на втором выходе блока 12 сигнал

45 чСдвиг" на тактовом входе первого регистра 13 и добавление " 1" в счетчик 24.

Установка в "1" старшего разряда счетчика 24 вызывает перенос принятой о параметрах датчика информации из первого регистра 13 во второй 14.

Установка в "0" счетчика 24 производится по сигналу формирователя 23 импульса сброса, который вырабатывает этот импульс в ответ на импульс на

55 втором выходе блока 12, когда этот импульс поступает после длительной паузы, т.е, после того, как старший разряд счетчика 6 адресов ПЗУ

В ПЗУ 5 записаны в виде кода число предустановки счетчика 15 результага и длительность счетного интервала, соответствующая крутизне характерис5 тики резонатора 2 в виде числа, подаваемого на вторые входы устройства 17 сравнения кодов.

Сигнал датчика 1 температуры по линии 9 связи поступает на вход цифро- 10 вого измерителя 10 температуры, где он формируется формирователем 11 по напряжению до стандартного уровня логических микроэлементов, С выхода формирователя 11 частотные посылки с паузами между ними поступают на входы блока 12 фазовой автоподстройки частоты и первого регистра 13.

Блок 12 фазовой автоподстройки частоты предназначен для выработки 2р сигнала, частота которого равна частоте входного сигнала. Выходной сигнал блока должен сохраняться и его частота должна быть неизменной при кратковременном пропадании входного 25 сигнала на время передачи очередного. бита информации о параметрах датчика. Кроме того, блок 12 фазовой автоподстройки частоты выдает на своем втором выходе сигнал о том, что на- З0 ступила пауза между частотными посылками, уровень которой (О или 1) является уровнем бита передаваемой информации.

Число, образованное в счетчике 15 результата, равно

N = f T + N = f -т + Г 6 T + N р ф с о )о с с а где N — число, поступающее в счетчик 15 пз второго регистра

Т вЂ” длительность счетного интервала.

Если обеспечить выполнение равенства

Т с 8..>g

fâо

0 s° . лв где  — цена деления младшего разряда термометра, а знак (-) перед N означает, что N необходимо вводить в обратном коде, 0

Я

P то

Для обеспечения задан tnl о значения

Т число N,, передаваемое из ПЗУ 5 и поступающее llà B Topi le вмодь1 устрой48

4 переходит иэ состояния 0" в состояние "1".

Счетчик 18 измерительного интервала непрерывно подсчитывает импульсы опорного генератора 19. При переполнении счетчика 18 измерительного интервала триггер 20 устанавливается в "0". При этом запускается одновибратор 21 и передним фронтом своего импульса переносит полученный в счетчике 15 результата результат измерения в индикаторный регистр 16.

Кроме того, импульс одновибратора 2 1 переносит число из части разрядов второго регистра 14 в счетчик 15 результата, осуществляя тем самым его предварительную ненулевую установку. Когда число в счетчике измерительного интервала 18 становится равным числу, записанному в части разрядов второго регистра 14 поданных на входы устройства 17 сравнения кодов, триггер 20 становится в "1" и ключ 22 замыкается.

С этого момента начинается подсчет импульсов от датчика 1 температуры счетчиком 15 результата.

Результат измерения, таким образом, зависит от чисел, передаваемых по линии связи из ПЗУ 5. I 3977 I8 ства 17 сравнения кодов должно быть

) связано с параметрами датчика следуlо щим соотношением

N = f Т т <> с Я.IIP где f — частота опорного генератора 19.

Число N в ПЗУ записано в обрат-ном коде °

Блок 12 фазовой автоподс.тройки час-тоты работает следующим образом.

Входные импульсы через дифференцирующую цепь 25 устанавливают первый триггер 26 в "1",а импульсы управляемого генератора — в 0". В это время второй триггер 27 каждым импульсом управляемого генератора 30 устяцавливается в "1", так как в момент прихода каждого импульса управляемого генератора первый триггер 26 находится в 1

При установке первого триггера 26 в "1" к выходу коммутатора 28 через резистор R2 подключается источник питания и конденсатор С 1 на входе управляемого генератора 30 заряжае-cë

При установке первого триг -ера 26

I I I I в О импульсом от управля мо: 0 генератора 30 коммутатор 28 подключает к входу управляемого генератора 30 через резистор КЗ общую шину, .и кон-. денсатор на входе управляемого генератора 30 разряжается. В состоянии

Зэ динамического равновесия напряжение на конденсаторе С1 устанавливается таким, что частота управляемого генератора 30 равна входной. Таким об-разом, при наличии входных импульсов работа блока 12 фазовой автоподстройки частоты не отличается от обычной.

Если частота управляемого генератора 30 начинает по каким-либо причинам уменьшаться, т.е, начинает стано-. виться меньше входной, первый триггер 26 дольше находится I.- "1", что приводит к росту частоты управляемого генератора 30 и наоборот.

При пропадании входных импульсов

- . 0 первый после этого импульс управляе-мого генератора 30 устанавливает первый триггер 26 в "О" и цодтверж— дает. второй триггер 27 в "1"... а второй импульс управляемого генератора ЗО подтверждает нулевое состояние 5> первого триггера 26 и устацавливаевторой триггер 27 в "0". При этом коммутатор 28 перестает подключать исто сник питания и общую шиг у к свое— му выходу и напряжение на конденсаторе СI остается ксизмен .ым. Так происходит г,о возобновления поступления входного сигналя, после чего второй триггер 27 устанавливается в "1", а блок 12 автопод"òðîéêH вновь следит за изменением ча< тоты входного сигнала „

При установке второго триггера 27 в "0" запускается одновибратор 29, и на втором выхэде блока 12 автоподстройки появляется импульс, задний фронт которого оказывается примерно в середине паузы между частотными посылками датчика. Зтот фронт производит сдвиг информации в первом регистре 13.

Формировател ь 23 импульса сброса (IbHI . 3) работяе г следующим образом.

Входной импульс. проходит через элемент И 31 и одн.эвременно замыкает ключ 32, что приводит к разряду конденсатора С2 чеоез резистор ВА, и на втором входе элемента И 31 устанавливается 0 . Задняя часть входного импульса уже не проходит через

RJaeME HT И 31,. С 1eDYIOIIIHA входной импульс не проходит через элемент И 31 полкос": ью, так кяк за время между импульсами конденсатор С2»е успевает 3 арядить си до сдинично го oBHII то же время следующий импульс вновь разряжает кондеяса.тор, тем самым пре— пятствует следу ощему входному импульсу пройти на выход.

Только после паузы между импульсами, за время когорой конденсатор С2 у.спевает зарядигься до единичного уровня„ часть входного импульса снова проходит на выхэд, производя сброс счетчика 24 (фиг,1). i ;àêHè образом,, в предлагаемом термометре на выходе датчика и на входе цифрового измерителя температуры имеются только "тандартные уровни сигнала 0" и 1" как при передаче час-.отного сигнал=, так и при передаче информации о параметрах датчика.

Ф 0 р и у л я л з о б р е т е н и я

Цифров ой т ер «Ометр» содержащий датчик температуры, состоящий из гекера.".îðà, в частотно-задающую цепь которого включен термочувствительк л» кварцевый резонатор„ постоянного запоминающего устройства со счетчи! 397748 ком адресов и вспомогательного генератора, выход которого подключен к входу счетчика адресов, а выход датчика температуры через линию связи

5 подключен к входу формирователя сигнала датчика температуры цифрового измерителя, содержащего дополнительно последовательно соединенные ключ и счетчик результата с индикаторным регистром, опорный генератор и подключенный к его выходу счетчик измерительного интервала, выходы которого подключены к первой группе входов блока сравнения кодов, а старший раз- 5 ряд дополнительно к первому входу триггера, к второму входу которого подключен выход блока сравнения кодов, а выход — к входу одновибратора и управляющему входу ключа, причем выход одчовибратора подключен к входу Перенос" индикаторного регистра и входу разрешения предварительной установки счетчика результата, два регистра, выходы первого из которых подключены к входам второго регистра, первая часть выходов которого подключена к информационным входам предварительной установки счетчика результата, а вторая часть — к второй группе входов блока сравнения кодов, отличающийся тем, что, с цепью повышения надежности, в датчик температуры введены управляемый ключ и элемент И, к первому входу которого поцключен выход вспомогательного генератора, к второму входу выход старшего разряда счетчика адресов, а выход подключен к управляющему входу управляемого ключа, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй вход — к выходу постоянного запоминающего устройства, а выход является выходом датчика температуры, при этом в цифровой,измеритель введены блок фазовой автоподстройки частоты, счетчик, формирователь импульса сброса, причем входы блока фазовой антоподстрайки частоты и первого регистра подключены к выходу формирователя сигналов датчика, первый выход блока фазовой автоподстройки частоты подключен к входу ключа, а второй выход — к входу формирователя импульса сброса счетчика, к входу Сдвиг" первого регистра и счетному входу счетчика, вход сброса которого подключен к выходу формирователя импульса сброса, а выхсд старшего разряда — к входу "Перенос" второго регистра.

13 7748

Составитель H.Àãàïîâà

Техред A.Кравчук

Редактор И.Горная

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 22б4/39

Тираж б07

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4