Электронный термометр

 

Использование: измерение температуры тела человека, а также жидких, и сыпучих продуктов в быту, в частности, температуры детского питания. Сущность изобретения: устройство содержит два датчика температуры (1, 2), измерительный преобразователь (3), генератор импульсов (4), три ключевых элемента (5, 6, 16), вычислительный блок (7), синхронизатор (8), два компаратора (9, 10), элемент задержки (11), элемент "исключающее ИЛИ" (12), цифровой индикатор (13), переключатель диапазонов (14), генератор звуковых сигналов (15), звуковой сигнализатор (17). Датчики температуры размещены на противоположных концах удлиненного корпуса. Со стороны датчика 2, установленного на подпружиненном теплопроводном основании, в корпусе может устанавливаться сменный элемент в виде цилиндрического или конического стержня произвольной формы. Термометр обеспечивает измерение температуры в двух наиболее используемых в быту диапазонах - (33,0-43,0)^oC и (0-99)^oC с трехрядной цифровой индикацией и дублирующей звуковой индикацией с возможностью отсчета на слух цифры второго и первого разрядов числа. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к термометрии в бытовых условиях и может быть использовано для измерения температуры тела человека в медицине и быту и измерения температуры жидких и сыпучих продуктов в быту, например, для измерения температуры детского питания.

Известно устройство для измерения высоких температур [1] содержащее термопреобразователь, усилитель, делитель опорного напряжения, три компаратора, два ключа, генератор счетных импульсов, схему ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов, делитель частоты, цифровое делительное устройство, цифровой сумматор, кодонаборное устройство, блок цифровой индикации. На первые входы компараторов подается напряжение с выхода усилителя сигнала термопреобразователя, на вторые входы разные опорные напряжения с делителя опорных напряжений. Выходы компараторов соединены с управляющимивходами двух ключей, каждый из которых формирует интервал времени, равный времени измерения температуры от начального значения до конечного значения, определяемого величиной соответствующего опорного напряжения для данного интервала. Ключи управляют пропусканием импульсов через элемент ИЛИ на сложение за первый и второй интервалы времени, и реверсивным счетчиком на вычитание импульсов. Делитель частоты, цифровое делительное устройство, цифровой сумматор и кодонаборное устройство преобразуют составляющие решаемого уравнения в цифровой код, пропорциональный измеряемой температуре, при этом на кодонаборном устройстве устанавливают код, пропорциональный величине опорного напряжения, поступающего на второй компаратор. Для измерения температуры термопреобразователь переносят из среды с начальной температурой в среду, температуру которой измеряют.

Недостатками известного устройства являются: зависимость точности измерения температуры от точности источника опорного напряжения и резисторов делителя опорного напряжения; сложная схема цифрового делительного устройства, включающая в себя счетчик числителя, знаменателя, собственный сумматор, регистр результата, устройство управления, вспомогательные схемы, обеспечивающие цикличность работы устройства и начальные условия; наличие кодонабирающего устройства, требующего предварительных измерения и вычисления опорного напряжения делителя, которое используется в качестве коэффициента в решающей схеме всего устройства, что увеличивает время измерения температуры и может внести дополнительную погрешность, связанную с ошибками измерения и расчета кода; возможность измерения только одного диапазона температуры, связанная с наличием одного термопреобразователя, работающего на компараторы с фиксированным значением опорных напряжений, рассчитанных на выбранный диапазон измеряемых температур.

Известен электронный термометр по патенту [2] содержащий датчик измеряющий температуру тела с термочувствительным элементом, формирователь сигнала датчика, формирователь опорного уровня, ключевые элементы, подключенные ко входу интегрирующего усилителя, соединенного с выходом компаратора, блок управления ключевыми элементами, соединенный с выходом компаратора через элемент ИЛИ-НЕ, генератор тактовых импульсов, управляемый мультивибратор, генератор импульсов сброса, звуковой генератор, звуковой излучатель, автоматический включатель источника питания, цифровой индикатор со схемой управления, соединенный с выходами счетчиков блока управления.

Работа электронного термометра происходит в режиме двухтактного интегрирования входного сигнала датчика в первом такте и опорного напряжения - во втором такте. Во втором такте формируется временный интервал, пропорциональный температуре, который преобразуется в числоимпульсный код и затем в семисегментный код для индикации числа, пропорционального температуре на индикаторе.

Электронный термометр может работать в двух режимах: однократного измерения и в режиме непрерывного циклического измерения.

Недостатками известного устройства являются: узкие функциональные возможности измерения только одного температурного диапазоне из-за наличия одного датчика температуры; узкая область применения только для измерения температуры тела человека в условиях стационара, что предопределило громоздкость устройства и невозможность его использования в быту.

Наиболее близким техническим решением прототипом является "Электронный медицинский термометр" по [3] содержащий удлиненный корпус, в котором размещены датчик температурыв виде температурно-зависимого кварцевого резонатора, измерительный преобразователь, включающий первый и второй кварцевые генераторы, причем последний имеет температурно-независимый резонатор, первый компаратор, подключенный к измерительному преобразователю; первый коммутатор, соединенный с выходом первого компаратора, дешифратор, соединенный с цифровым индикатором и присоединенный к выходу коммутатора, генератор звуковой частоты и синхронизатор, собранные на делителе, блок обработки (вычислительный блок), подключенный к первому коммутатору и делителю, второй коммутатор, соединенный с вычислительным блоком, усилитель со звуковым индикатором, подключенные к делителю и вычислительному блоку, источник питания и выключатель, соединенные последовательно.

Температура, измеряемая термодатчиком, преобразуется в цифровой код и после достижения установившегося значения индицируется с помощью цифрового индикатора, о чем свидетельствует звуковой сигнал.

Недостатками устройства-прототипа являются: узкие функциональные возможности, связанные с измерением только в одном узком температурном диапазоне, ограниченном линейностью одного датчика температуры и требуемой точностью измерения; низкая информативность, связанная с формированием звукового сигнала только при достижении установившегося значения температуры, что не позволяет использовать термометр людям с ограниченным зрением и слепым, а также при измерении в местах, где показания индикатора неудобно считывать; узкая область применения термометра (для измерения температуры тела человека).

Предлагаемое изобретение решает задачу измерения температуры в двух широко используемых в быту диапазонах с цифровой индикацией на трехразрядном световом индикаторе и со звуковой псевдочисловой позиционной сигнализацией единиц и десятых долей градуса в диапазонетемпературы тела человека (33,0-43,0)^oС и десятков и единиц градусов в диапазоне (0-99)^oC с возможностью порядкового счета единиц числа в каждом десятичном разряде от 1 до 9.

Использование сменных элементов, стыкуемых к датчику температуры, позволяет решить задачу измерения температуры в различных областях применения: при определении температуры пищи (ложка термометр), зерна в буртах (щуп-термометр), воды в ванне (водяной термометр) и т.д.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается:
в измерении температуры в двух жизненно важных диапазонах с достижением необходимой точности измерения;
(33,0-43,0)^oС для измерения температуры тела человека с десятыми долями градуса;
(0-99)^oC для различных измерений в бытовых и других условиях;
в формировании двух дублирующих друг друга видов индикации:
а) на световом трехразрядном десятичном индикаторе;
б) звуковой индикации числа, получаемого путем последовательного счета количества единиц в каждом из двух десятичных разрядов числа;
в возможности многофункционального использования термометра как для измерения температуры тела человека, так и для других бытовых измерений за счет использования сменного элемента;
в повышении потребительских качеств термометров за счет наличия в нем сменного элемента, выполняющего различные функции:
а) в виде ложки для контроля за температурой пищи для ребенка;
в виде щупа для контроля температуры сыпучих веществ или в кулинарии;
в) другой формы, например, в виде некоторого груза-поплавка для измерения температуры воды в ванне и др.

в повышении потребительских свойств термометра за счет дублирующей звуковой индикации числа, позволяющей использовать термометр людям с ограниченным зрением и слепым, а также при измерении температуры в местах, где показания индикатора неудобно считывать.

Технический результат предлагаемого устройства достигается тем, что в электронный термометр, содержащий удлиненный корпус с размещенным на его первом конце датчиком температуры, соединенным с первым входом измерительного преобразователя, включающий источник питания с выключателем и синхронизатор, соединенный с вычислительным блоком, генератор звуковых сигналов, соединенный со звуковым сигнализатором, первый и второй компараторы, причем первый вход второго компаратора соединен с выходом вычислительного блока, первый ключевой элемент, генератор импульсов, подключенный ко входу первого компаратора и цифровой индикатор, введены второй датчик температуры, установленный на втором конце корпуса, и подключенный ко второму входу измерительного преобразователя, переключатель диапазонов, соединенный с третьим входом измерительного преобразователя и четвертым входом цифрового индикатора, второй ключевой элемент, включенный между генератором импульсов и вторым входом вычислительного блока, элемент "исключающее ИЛИ", второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход подключен к второму входу первого ключевого элемента, элемент задержки, включенный между выходом первого компаратора и первым входом элемента "исключающее ИЛИ", третий ключевой элемент, нормально-замкнутый и нормально-замкнутый контакты которого подключены, соответственно, к выходам первого и второго ключевых элементов, третий вход к выходу первого компаратора, а выход к второму входу генератора звуковых сигналов, первый вход которого присоединен ко второму входу второго ключевого элемента, первый выход измерительного преобразователя соединен с третьим входом вычислительного блока, второйвыход с четвертым входом последнего и со вторым входом второго компаратора, первый вход вычислительного блока соединен с выходом первого ключевого элемента, первый, второй и третий выходы с соответствующими входами индикатора, а четвертый и пятый выходы с первым и вторым входами первого компаратора, соответственно,
Измеряемое напряжение представляется в виде десятичного двухразрядного (трехразрядного) числа, разряды которого формируются последовательно, начиная со старшего (2 разряд), с помощью аналого-цифрового преобразования напряжения, поступающего с выхода измерительного преобразователя, в котором также формируется опорное напряжение, равное максимальному значению измеряемой температуры для каждого диапазона.

В диапазоне (0-99)^oС первый разряд числа единицы, второй разряд - десятки, третий разряд (сотни) позиционного гасится и гасится знак точки между первым и вторым разрядами.

В диапазоне (33,0-43,0)^oC первый разряд числа десятые доли градуса, второй разряд единицы. Третий разряд формируется позиционно:
при включении питания индициpуется цифра "3";
при превышении измеряемой температурой значения 40^oC цифра "3" переключается в цифру "4".

Рассмотрим сущность технического решения для диапазона измеряемых температур (0-99)^oC.

Так как измеряемое напряжение Vт содержит во втором разряда целое число n₁ от 1 до 9 квантов (дискретных единиц) δy и целое число n₂ 1 до 9 квантов δy₁, а каждый квант первого разряда в 10 раз меньше кванта второго разряда, то измеряемое напряжение может быть представлено в виде
Yт = n₁δ_у+n₂·0,1δy₁,,
Это напряжение преобразуется в двухразрядное десятичное числопочленно и последовательно, начиная со второго разряда.

В измерительном преобразователе формируется опорное напряжение Y_оп, равное максимальному значению измеряемой температуры для каждого диапазона, которое используется для преобразования второго разряда, а в блоке вычислений формируется напряжение Y_оп/10, которое используется для преобразования первого разряда. Величина δy Y_оп/10 является единицей (квантом) старшего (второго) разряда числа, соответствующего измеряемой температуре. Для каждого диапазона эта величина формируется самостоятельно в результате переключения элементов блока измерения температуры и подключения к нему соответствующего датчика температуры по сигналу с переключателя диапазонов.

В процессе преобразования происходит заполнение двоично-десятичного счетчика сигнала второго разряда импульсами от генератора импульсов до тех пор, пока код на выходе счетчика, преобразованный в квантованное постоянное напряжение с помощью ЦАП, не превысит фактическое значение измеряемой температуры. Тогда сработает первый компаратор и отключит с помощью первого ключевого элемента подачу импульсов на вход счетчика второго разряда. Для соблюдения правильного квантования десятков (второй разряд) от текущего значения Yт вычитается единица δy второго разряда, и эта разность (Yт-δy) сравнивается с величиной Y₁=K₁·δy, где К₁ число импульсов, поступивших в счетчик второго разряда.

В процессе поступления импульсов в вычислительный блок, они поступают также в генератор звуковых сигналов, в котором стробируют формирование частоты Г₁. Таким образом каждый импульс сопровождается пачкой импульсов звуковой частоты, которые на звуковом сигнализаторе создают последовательные импульсные звуковые посылки (сигналы). Число этих сигналов равно числу импульсов, то есть равно двоично-десятичному коду второго разряда числа измеряемой температуры.

Например, пять звуковых сигналов частоты F₁ означает, что температура соответствует величине 50^oС. Эта же величина индицируется на втором разряде индикатора в виде цифры 5.

Затем через время задержки, определяемое необходимой паузой счета между десятками и единицами, импульсы с генератора импульсов через второй ключевой элемент поступают на вход счетчика единиц вычислительного блока, где аналогично преобразуются в квантованное напряжение в единицах первого разряда, т.е.

Y₂= 0,1·δy·K₂,,
где К₁ число импульсов, поступивших на счетчик первого разряда.

Результаты сложения
Y₁+Y₂=K₁·δy+K₂·0,1·δy
сравниваются с измеряемой температурой на второй компараторе. Когда это напряжение превысит значение измеряемой температуры, второй компаратор отключит поступление импульсов на вход счетчика первого разряда, и преобразование прекратится, а на первом разряде индикатора зафиксируется первый разряд числа.

После окончания преобразования второго разряда первый компаратор переключает третий ключевой элемент и генератор звуковых сигналов на прием импульсов первого разряда и формирование частоты F₂.

В процессе поступления импульсов в вычислительный блок звуковой сигнализатор аналогично формированию звуковых импульсов частоты F₁ формирует импульсы звуковой частоты F₂, соответствующие числу единиц младшего (первого) разряда.

Например, если температура была 59^oC, то на счетчик первого разряда поступает 9 импульсов и прозвучит 9 звуковых сигналов частоты F₂, а на индикаторе в первом разряде будет цифра 9.

При измерении температуры в диапазоне (33,0-43,0)^oС сигналом с переключателя диапазонов переключаются датчик температуры и цепи формирования масштабов в блоке измерения температуры, снимается сигнал гашения третьего разряда и точки между первым и вторым разрядами.Само преобразование и индикация измеренной температуры производится аналогично.

Первый и второй датчики температуры установлены с противоположных концов продолговатого корпуса для того, чтобы его можно было использовать и как обычный термометр, и как универсальный термометр для различных температур измерений в быту: со съемным элементом или без него.

Таким образом за один такт преобразования, определяемый выходными импульсами синхронизатора, происходит преобразование температуры в двухразрядное (трехразрядное) десятичное число на световом индикаторе и преобразование температуры в последовательность звуковых импульсов, разделенных паузой и имеющих разную частоту звука в каждом разряде, с возможностью их счета для определения цифры в каждом разряде и получения числа градусов измеряемой температуры на слух.

В частном случае выполнения устройства по п. 2 формулы изобретения технический результат, достигаемый предлагаемым устройством, заключается:
в увеличении функциональных возможностей термометра по измерению температуры различных видов жидких, сыпучих материалов и в труднодоступных местах за счет сменного элемента, который подстыковывается с помощью разъемного устройства к корпусу. Датчик температуры при этом выполнен подпружиненным на теплопроводном основании и имеет хороший тепловой контакт со сменным элементом.

Технический результат предлагаемого устройства в частном случае выполнения по п. 2 формулы изобретения, достигается тем, что в электронном термометре второй датчик температуры установлен на подпружиненной теплопроводном основании, а в торце корпуса, со стороны второго датчика температуры выполнено сквозное отверстие, в которое установлен сменный элемент, с образованием разъемного соединения с корпусом.

В частном случае выполнения устройства по п. 3 формулы изобретения технический результат, достигаемый предлагаемым устройством, заключается в том, что температура измеряется непосредственно в процессе приготовления и потребления пищи, что особенно важно для больных и детей.

Технический результат предлагаемого устройства в частном случае выполнения по п. 3 формулы изобретения достигается тем, что в электронном термометре сменный элемент выполнен в виде ложки.

Технический результат предлагаемого устройства в частном случае выполнения по п. 4 формулы изобретения заключается в возможности измерения температуры сыпучих тел, например, зерна в буртах, или в труднодоступных местах, где точка измерения температуры недоступна непосредственному приложению датчика температуры.

Технический результат предлагаемого изобретения в частном случае выполнен по п. 4 формулы изобретения достигается тем, что в электронном термометре сменный элемент выполнен в виде стержня цилиндрического или конического профиля, имеющего произвольную форму.

Форма стержня зависит от места приложения его конца и может быть как прямой, так и изогнутой, что позволяет установить термометр в ограниченном пространстве.

Технический результат в частном случае выполнения по п. 5 формулы изобретения заключается в улучшении слышимости звуковой индикации (сигнализации) за счет наличия жалюзей в зоне звукового сигнализатора для использования людьми с ограниченным зрением и слухом или в отдаленном от места отсчета звуковых показаний месте.

Технический результат предлагаемого изобретения в частном случае выполнения по п. 5 формулы изобретения достигается тем, что в электронном термометре в зоне установки звукового сигнализатора в корпусе выполнены жалюзи.

На фиг. 1 приведена функциональная схема электронного термометра, на фиг. 2 пример выполнения измерительного преобразователя 3, на фиг. 3 пример выполнения вычислительного блока 7, на фиг. 4 временные диаграммы работы схемы термометра, на фиг. 5 пример выполнения схемы синхронизатора 8, на фиг. 6 пример выполнения схемы индикатора 13, на фиг. 7 пример выполнения схемы генератора звуковых сигналов 15, на фиг. 8 пример выполнения схемы формирователя 7, 8 и его выходная характеристика, на фиг. 9 внешний вид электронного термометра, на фиг. 10, 11 частные случаи выполнения сменного элемента 24.

Электронный термометр содержит (см. фиг. 1) первый и второй датчики температуры 1, 2 (ДТ1, ДТ2), измерительный преобразователь 3, генератор импульсов 4, первый и второй ключевые элементы 5 и 6, вычислительный блок 7, синхронизатор 8, первый и второй компараторы 9 и 10, элемент задержки 11, элемент "Исключающее ИЛИ", индикатор 13, переключатель диапазонов 14, генератор звуковых сигналов 15, третий ключевой элемент 16, звуковой сигнализатор 17.

Измерительный преобразователь 3 (см. фиг. 2) содержит первый 3.1, второй 3.2, третий 3.3 и четвертый 3.4 коммутаторы, первый 3.5 и второй 3.6 операционные усилители, источник тока 3.7, регулировочные резисторы 3.8, 3.9, 3.10, 3.11 масштабные резисторы 3.12, 3.13, 3.14, 3.15, 3.16, 3.17, резистор обратной связи 3.18.

Вычислительный блок 7 содержит (см. фиг. 3) первый 7.1 и второй 7.2 двоично-десятичные счетчики, первый 7.3 и второй 7.4 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), сумматор 7.5, делитель опорного напряжения Y_оп 7.6, сумматор (вычитатель) 7.7, формирователь 7.8, компаратор 7.9, блок установки 7.10, дифференцирующую цепь 7.11, Д-триггер 7.12.

На временной диаграмме (см. фиг. 4) обозначены сигналы:на выходе синхронизатора 8 а, на выходе генератора импульсов 4 b, на выходе компаратора 9 с, на выходе ключа 5 d, на выходе компаратора 10 е, на выходе ЦАП 7.3 и выходе сумматора 7.5 f, на выходе элемента задержки 11 i, на выходе ключа 5 К, на выходе дифференцирующей цепи 15.1 генератора 15 l, на выходе одновибратора 15.2 генератора 15 m, на выходе элемента "исключающее ИЛИ" 12 n, на выходе ключа 6 0, на выходе ЦАП 7.4 p.

Синхронизатор 8 (см. фиг. 5) содержит мультивибратор 8.1, элемент ИЛИ 8.2, дифференцирующую цепь из конденсатора 8.3 и резистора 8.4, выключатель питания 8.5, источник питания 8.6, 8.7.

Индикатор 13 (см. фиг. 6) содержит первый Н1 (младший) разряд 13.1, второй Н2 разряд 13.2, третий Н3 разряд 13.3 десятичного числа измеряемой температуры, первый 13.4, второй 13.5 и третий 13.6 дешифраторы.

Генератор звуковых сигналов 15 содержит (см. фиг. 7) дифференцирующую цепь 15.1, одновибратор 15.2, генератор звуковой частоты Г1 15.3 на двух элементах ИЛИ-НЕ, резисторе Р1 и конденсаторе С1, генератор звуковой частоты Г2 на двух элементах ИЛИ-НЕ, резисторе Р2 и конденсаторе С2, инверторы 15.5, 15.6 и 15.7, элемент ИЛИ-НЕ 15.8 и инвертор 15.9.

Формирователь 7.8 блока 7 содержит (см. фиг. 8а) источник опорного напряжения 7.13, переключатель 7.14, аналоговый компаратор 7.15.

Выходная характеристика y f(X) формирователя 7.8 представлена на фиг. 8б.

Электронный термометр (см. фиг. 9) содержит корпус 18, в котором установлены выключатель питания 8.5, переключатель диапазонов 14 и индикатор 13, на одном торце корпуса установлен датчик температуры 1, на другом датчик температуры 2, пружина 19, теплопроводное основание 20, разъемное соединение 21, плата с элементами схемы 22, жалюзи в корпусе 23, сменный элемент 24.

Внутри корпуса 18 расположены элементы схемы, например, на плате 22, в том числе элемент питания 8.6 (8.7). Корпус 18 в вариантеисполнения по п. 5 формулы изобретения имеет жалюзи 23.

На фиг. 10 представлен сменный элемент 24 в виде конического щупа.

На фиг. 11 представлен сменный элемент 24 в виде ложки.

Первый датчик температуры 1 (ДТ1) и второй датчик температуры 2 (ДТ2) соединены, соответственно, с первым и вторым входами измерительного преобразователя 3 и предназначены для измерения температуры соответственно в диапазонах (33,0-43,0)^oC и (0-99)^oС. Датчик 1 устанавливается в торце корпуса 18 и имеет с ним хороший тепловой контакт.

Датчик температуры 2 устанавливается в противоположном торце корпуса 18 и имеет с ним хороший тепловой контакт.

В частном случае выполнение термометра по п. 2 формулы изобретения датчик 2 устанавливается на подпружиненное с помощью пружины 19 теплопроводное основание 20, торец корпуса 18 имеет сквозное отверстие, в которое с помощью разъемного соединения 21, например, байонетного типа, устанавливается сменный элемент 24, который имеет хороший тепловой контакт с основанием 20 за счет соединения 21 и пружины 19.

Измерительный преобразователь 3 соединен с выходом переключателя диапазонов 14, первым и вторым выходами с третьим и четвертым входами вычислительного блока 7, а вторым выходом также со вторым входом второго компаратора 10 и предназначен для преобразования сигнала датчика 1 (2) в напряжения Y_1т, пропорциональное измеряемой температуре Т, и образования опорного напряжения Y_оп, по величине равного максимальному значению температуры Yт_max для одного или второго диапазона измеряемой температуры.

Измерительный преобразователь 3 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 2. Датчик температуры 1 подключен ко входу 1 блока 3, а датчик 2 ко входу блока 3. Блок 3 содержит коммутаторыя2 я03.1.3.4, которые переключаются по сигналу от переключателя диапазонов 14 (вход 3) и подключают ко входам операционных усилителей 3.5 и 3.6 сигналы с выхода подключенного датчика 1 (2) и с точки соединения датчика 1 (2) и резистора 3.9 (3.8), которым регулируется начало температурной характеристики.

Генератор тока 3.7 стабилизирует ток через термочувствительные датчики 1 и 2, в качестве которых может, например, использоваться прямосмещенный p-n переход, и через переменные резисторы 3.8, 3.9. Такое включение позволяет: стабилизировать режим работы термочувствительных элементов; стабилизировать напряжение Хo на движке резистора 3.8 (3.9), изменением которого настраивается начало измерительной характеристики; стабилизировать опорное напряжение Y_оп, определяющее конец измерительной характеристики.

Коммутаторы 3.1.3.4 предназначены для переключения элементов, определяющих положение измерительной характеристики в зависимости от выбранного диапазона измерения, и, соответственно, выбранного термочувствительного элемента (датчика температуры 1, 2). Если выполняется условие R 15 R 16, а R 17 R 10 (R 11), то напряжение на выходе операционного усилителя 3.6 будет определяться соотношением

При этом все потенциалы отсчитываются относительно шины нулевого потенциала ОП.

Зависимость Х_т от температуры в общем виде связана соотношением:
Xт=Xн(1+αΔT),,
где Н_н падение напряжения на P-n переходе ДТ1 при ΔT=0, α - чувствительность характеристики p-n перехода.

Вышеприведенное соотношение верно только в том случае, если потенциал катода термочувствительного элемента равен нулевому потенциалу. Ниже показано, что именно так настраивается схема блока 3.

Итак,

Если настройкой с помощью резисторов R8 (R9) добиться равенства Х_o X_н, то, во-первых, потенциал катода термочувствительного элемента будет равен нулю, а во-вторых, будет справедливо уравнение.

величина Y_т относительно шины нулевого потенциала будет изменяться прямо пропорционально изменению измеряемой температуры.

Аналогично этому

Так как Х_o одинаковым образом входит в уравнения Y_т и Y_оп, то коды на выходах ЦАП 7.3 и 7.4 будут пропорциональны отношению Y_т/Y_оп и не зависят от величины Х_o, т.е. приведенное построение схемы блока измерения температуры 3 при минимальной конфигурации обеспечивает необходимые точностные характеристики.

С помощью резисторов R10, R11 настраивают крутизну измерительных характеристик, добиваясь при ΔT_max равенства Y_тmax Y_оп для каждого диапазона.

Генератор импульсов 4 через ключевые элементы 5 и 6 подключен к первому и второму входам вычислительного блока 7 и предназначен для формирования счетных импульсов для контура обратной связи цифроаналоговых преобразователей, расположенных в вычислительном блоке, и для стробирования генератора звуковых сигналов 15 при формировании звуковых импульсов счета разрядов величины измеряемой температуры.

Ключевой элемент 5 соединен управляющим вторым входом с выходом первого компаратора 9 и подключает выходные импульсы генератора 4 к первому входу вычислительного блока 7 при условии, что сигнална третьем выходе блока 7 меньше сигнала на его четвертом выходе. При равенстве этих величин компаратор 9 изменяет свой выходной уровень, и ключ 5 размыкается. Для обеспечения работоспособности управляющий вход ключа 5 выполнен инверсным, т.е. ключ 5 включается при нулевом сигнале с выхода компаратора 9. Это может быть выполнено установкой в ключе 5 на входе 2 инвертора. Ключ 5 установлен в канале формирования второго разряда измеряемой температуры, т.е. единиц градусов для диапазона (33,0-43,0)^oC и десятков градусов для диапазона (0-99)^oC.

Ключевой диапазон 6 соединен управляющим вторым входом с выходом элемента "исключающее ИЛИ" 12 и подключает выходные импульсы генератора 4 ко второму входу вычислительного блока 7 при условии, что сигнал на шестом выходе вычислительного блока 7 меньше сигнала со второго выхода блока 3, т.е. меньше величины измеренной температуры Y_т, и после того, как сработал компаратор 9 с учетом задержки его срабатывания элементом задержки 11.

Это подключение производится компаратором 10 через элемент 12. Ключ 6 установлен в канале формирования первого (младшего) разряда измеряемой температуры, т.е. десятых долей градуса в диапазоне (33,0-43,0)^oC и единиц градусов для диапазона (0-99)^oC.

Вычислительный блок 7 соединен пятым входом с выходом синхронизатора 8, первым выходом (второй разряд) с первым входом индикатора 13, вторым выходом (первый разряд) со вторым входом индикатора 13, третьим выходом (третий разряд) с третьим входом индикатора 13, четвертым выходом с неинвертирующим входом компаратора 9, пятым выходом со вторым инвертирующим входом компаратора 9, шестым выходом с первым неинвертирующим входом компаратора 10.

Вычислительный блок 7 предназначен для:
преобразования напряжения, пропорционального измеренной температуре Y_т, в цифровой код для индикации по разрядам на индикаторе 13;
для разделения во времени формирования второго и первого разрядов цифрового кода измеренной температуры, что позволяет сформировать звуковые разночастотные псевдочисловые последовательности для отсчета величины температуры на слух;
для формирования цифры "3" в третьем разряде при включении питания и цифры "4" при превышении измеряемой температурой значения 40^oC при работе в диапазоне измерения (33,0-43,0)^oC;
для гашения третьего разряда и разделительной точки между вторым и первым разрядами при работе (0-99)^oC.

Вычислительный блок 7 содержит четырехразрядный двоично-десятичный счетчик второго разряда числа 7.1, на счетный вход 1 которого с первого входа блока 7 поступают счетные импульсы с генератора импульсов 4 при замкнутом ключе 5. Каждый импульс увеличивает содержимое счетчика 7.1 на единицу. Выход счетчика 7.1 соединен с ЦАП 7.3, второй вход которого соединен с третьим входом блока 7, на который подается опорное напряжение Y_оп с выхода блока измерения температуры 3. ЦАП 7.3 преобразует код счетчика 7.1 в аналоговое напряжение Y₁=K₁·δY,
где Y₁ напряжение на выходе ЦАП 7.3,
δy напряжение, соответствующее единице (кванту) отсчета второго разряда измеряемой температуры для каждого диапазона,
K₁ число целых единиц второго разряда в измеряемой величине Y_т.

Измеряемое напряжение Y_т подается на первый вход сумматора 7.7 со входа 4 блока 7, на сумматоре производится вычитание единицы δy второго разряда преобразуемого параметра, которая получается на делителе 7.6 путем деления опорного напряжения Y_оп, которое соответствует максимальному значению второго разряда, т.е. десяти единицам, на десять:

Величина (Yт-δY) поступает на выход 5 блока 7 через формирователь 7.8.

Формирователь 7.8 преобразует входную величину (Yт-δY) в кусочно-линейную величину U_вых, равную δy в промежутке от 0 до δy и равную (Yт-δy) в промежутке от δy до Y_тмакс.

Формирователь 7.8 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 8а, а его выходная характеристика U_вых=f(Yт-δy) представлена на фиг. 8б.

Формирователь 7.8 содержит источник опорного напряжения i = δy 7.13, соединенный с инверсным входом компаратора 7.15, второй вход которого подключен ко входу формирователя 7.8, а выход к ключевому элементу 7.14.

При входной величине (Yт-δy)≅ δy на выходе компаратора 7.15 формируется нулевой сигнал, ключ 7.14 не включен, и на выход формирователя поступает постоянная величина U_вых=e=δy с выхода источника 7.13. При входной величине (Yт-δy)>δyΨ компаратор 7.15 переключает ключ 7.14, и выход формирователя 7.8 соединяется с его входом, т.е. на выход поступает входная величина (Yт-δy), которая поступает на выход 5 блока 7. Напряжения с выходов 4 и 5 блока 7 сравниваются на компараторе 9 для того, чтобы определить, при каком числе счетчика 7.1 выходное напряжение ЦАП 7.3 равно целому числу единиц старшего разряда измеряемого параметра за вычетом единицы. Так формируется второй разряд измеряемой температуры.

Измеряемое напряжение Y_т содержит составляющую, содержащую целое число квантов δy второго разряда (будем обозначать ее [Y_т]), и остатокY_т} измеряемый в квантах первого разряда, составляющих десятую часть второго разряда, т. е. 0,1δy.. Пусть [Yт]=n₁δy, тогда в результате первого сравнения на компараторе 9 через ключ 5 проходит К₁ импульсов, определяемых соотношением , где Y₁ напряжение на выходе ЦАП 7.3. Из этого неравенства следует, что К₁ n₁, т.е. числоимпульсов на счетчике 7.1 равно числу квантов второго разряда числа, соответствующего измеряемой температуре.

Счетчик первого разряда 7.2 счетным входом 1 соединен со входом 2 блока 7, на который подаются счетные импульсы с генератора 4 при замкнутом ключе 6. Каждый импульс увеличивает содержимое счетчика на единицу. Выход счетчика 7.2 соединен со входом ЦАП 7.4, на второй вход которого в качестве опорного напряжения подается напряжение с выхода делителя 7.6. ЦАП 7.4 преобразует код счетчика 7.2 в аналоговое напряжение, квант которого составляет 0,1δy от кванта старшего (второго) разряда.

Напряжения с выхода ЦАП 7.3 и ЦАП 7.4 складываются на сумматоре 7.5 и их сумма подается на выход 6 блока 7 для сравнения на компараторе 10 с измеряемой температурой Y_т.

В свою очередь остатокY_т} содержит целое число n₂ квантов 0,1δy и остаток меньшего разряда, который отсекается. Поскольку на выходе ЦАП 7.4 напряжение изменяется квантами, а компаратор 10 срабатывает, когда целое число квантов 0,1δy на выходе ЦАП 7.4 на единицу превышает их число в остаткеY_т} то результат измерения температуры, например, в диапазоне (33,0-43,0)^oС будет таков: "Тридцать n₁ целых n₂ десятых градуса".

Выходы счетчиков 7.1 и 7.2 соединены соответственно с выходами 1 и 2 блока 7 и являются выходами соответственно второго и первого разрядов числа измеряемой температуры.

Для диапазона (0-99)^oC второй разряд составляют десятки градусов, для диапазона (33,0-43,0)^oС второй разряд составляет единицы градусов.

Вход 4 блока 7 соединен также с компаратором 7.9, на второй вход которого подается напряжение с блока уставки 7.10, равное 40^oС. Таким образом, когда измеряемая температура превысит значение 40^oС, компаратор 7.9 переключится, и D-триггер через дифференцирующую цепь 7.11, соединяющую выход компаратора 7.9 с С-входомпереключится. Сигнал с выхода 3 блока 7 подается на третий вход индикатора 13 для индикации в этом случае цифры "4". Индикация третьего разряда, таким образом, осуществляется позиционно: при температуре меньше 40^oC индицируется цифра "3", при температуре больше 40^oС - цифра "4".

Синхронизатор 8 соединен с пятым входом вычислительного блока 7 и предназначен для формирования начального импульса сброса счетчиков 7.1 и 7.2 и D-триггера 7.12 вычислительного блока 7, формирования тактовых импульсов, определяющих период (цикл) измерения температуры, и обеспечение всех устройств вторичным двуполярным напряжением питания.

Синхронизатор 8 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 5 и содержит мультивибратор 8.1, соединенный с первым входом элемента ИЛИ 8.2 и дифференцирующую цепь (конденсатор 8.3 и резистор 8.4), подключенную к выходу выключателя питания 8.5 и общей шине, выход дифференцирующей цепи подключен к второму входу элемента ИЛИ 8.2. Выход элемента ИЛИ 8.2 является выходом синхронизатора 8.

При включении питания выключателем 8.5 на выходе дифференцирующей цепи сформируется короткий импульс сброса, устанавливающий счетчики 7.1 и 7.2 и D-триггер 7.12 блока 7 в начальное (нулевое) состояние.

После включения питания запускается мультивибратор 8.1, который через элемент ИЛИ 8.2 формирует импульс начальной установки счетчиков 7.1 и 7.2 и D-триггера 7.12 в начале каждого цикла измерения температуры (с. фиг. 4, график а).

Компаратор 9 соединен через элемент задержки 10 с первым входом элемента "исключающее ИЛИ" 12, с первым входом генератора звуковых сигналов 15 и управляющим входом первого ключа 5, и предназначен для сравнения сигналов, формируемых на выходах 4 и 5 вычислительного блока.

На выходе 4 блока 7 формируется напряжение Y₁=K₁δy дискретностью единицы второго разряда измеряемой температуры как результат преобразования кода счетчика 7.1 блока 7.

На выходе 5 блока 7 формируется напряжение (Yт-δy), равное измеряемой температуре минус единица (квант) второго разряда.

Компаратор 9 вырабатывает сигнал переключения, когда напряжение на неинверсном первом входе превысит напряжение на инверсном. Это произойдет тогда, когда цифровой код на счетчике 3 будет соответствовать целой части числа измеряемой температуры.

Например, при измеренной температуре Y_т 34^oC на инверсном входе компаратора 9 будет напряжение, соответствующее величине (34-10)^oC 24^oC, т.е. меньше на единицу формируемого разряда. Когда на счетчике 7.1 блока 7 запишется число 3, соответствующее температуре 30^oC, компаратор 9 сработает, на его выходе установится единичный сигнал, который отключит ключ 5 и изменение кода в счетчике 7.1 прекратится. В счетчике 7.1 зафиксируется три импульса (см. фиг. 4, график К).

До момента переключения компаратора 9 на его выходе нулевой потенциал, он подается на управляющий вход ключа 16, при этом ключ 16 находится в нормально-замкнутом состоянии, т.е. его выход соединен со входом 1, и этот же нулевой потенциал подается на первый вход генератора звуковых сигналов 15. Генератор 15 в этом случае формирует частоту F₁, а на его второй вход через ключ 16 проходит три импульса с выхода ключа 5, стробирующих эту частоту F₁ (с. фиг. 4, график К).

Компаратор 10 соединен со вторым входом элемента "исключающее ИЛИ" 12 и предназначен для сравнения напряжения Y_т, поступающего с блока измерения температуры 3 на его инверсный вход, с напряжением (Y₁+Y₂ на выходе 6 вычислительного блока. Это напряжение представляет собой сумму напряжений, явившуюся результатом преобразования кодов счетчиков 7.1 и 7.2, т.е. представляющую цифровой эквивалент измеренного напряжения Y_т, т.к. после сравнения их на компараторе 10, последний переключится и через элемент 12 отключитключ 6, в результате чего прекратится изменение кода счетчика 7.2.

Элемент задержки 11, соединенный с выходом компаратора 9 и первым входом элемента "исключающее ИЛИ" 12 предназначен для задержки сигнала переключения ключа 6 с целью обеспечения последовательной работы ключей 5 и 6 и, соответственно, последовательного формирования 2 разряда и 1 разряда числа измеряемой температуры, т.е. последовательной работы счетчиков 7.1 и 7.2 блока 7 (см. фиг. 4, график i, время задержки τ).

Элемент "исключающее ИЛИ" 12, вторым входом соединенный с выходом компаратора 10, а выходом с управляющим входом ключа 6, предназначен для включения ключа 6 после формирования кода второго разряда числа измеряемой температуры через время задержки t от конца сигнала с выхода компаратора 9 и для выключения ключа 6 после срабатывания компаратора 10 (переключение его с нулевого уровня на выходе на единичный уровень) (см. фиг. 4, график n).

До момента сравнения сигналов компаратором 10 измеряемая температура T_т на инверсном входе компаратора 10 больше вычисленной в блоке 7, и на выходе компаратора 10 устанавливается нулевой уровень (см. фиг. 4, график е), который обеспечивает прохождение единичного сигнала включения компаратора 9 (см. фиг. 4, график с) задержанного элемента задержки 11 (см. фиг. 4, график i) через элемент "исключающее ИЛИ" 12 (см. фиг. 4, график n) и, таким образом, включение ключа 6.

После переключения компаратора 10 с нулевого уровня на единичный (см. фиг. 4, график е) элемент "переключающее ИЛИ" 12 обеспечивает отключение ключа 6, и этим заканчивается преобразование измеряемой температуры Y_т в двоично-десятичное число в блоке 7.

Элемент задержки 11 может быть выполнен на интегрирующей RC-цепи, входом которой является вход резистора, а выходом точка соединения резистора и конденсатора. Для устранения задержки отрицательного фронта входного сигнала резистор шунтируется диодом,анод которого подключен к точке соединения резистора и конденсатора.

Индикатор 13 соединен с первым, вторым и третьим выходами вычислительного блока 7 и выходом переключателя диапазонов 14 и предназначен для индикации измеряемой температуры в виде 3-х разрядного десятичного числа для диапазона (33,0-43,0)^oC и в виде 2-разрядного десятичного числа для диапазона (0-99)^oC.

Индикатор 13 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 6.

Первый (младший) разряд (Н1) индикатора 13.1 показывает десятые доли градуса для диапазона (33,0-43,0)^oC и единицы градусов для диапазона (0-99)^oC.

Второй разряд (Н2) индикатора 13.2 показывает единицы градуса и десятки градуса для тех же диапазонов.

Третий разряд (Н3) показывает цифру 3 или 4 в зависимости от величины измеряемой температуры для диапазона (33,0-43,0)^oC и гасится через дешифратор 13.6 сигналов от переключателя диапазонов 14 (вход 4) для диапазона (0-99)^oC, при этом также гасится разделительная точка на индикаторе 13.2, обозначающая десятые доли градуса.

Дешифраторы 13.4 и 13.5 преобразуют двоично-десятичный код счетчиков 7.1 и 7.2 в семисегментный код управления цифровыми индикаторами 13.1 и 13.2.

Дешифратор 13.6 преобразует нулевой сигнал с D-триггера 7.12 блока 7 в семисегментный код цифры "3", а единичный сигнал в код цифры "4" для диапазона (33,0-43,0)^oC.

В диапазоне (0-99)^oC дешифратор 13.6 по сигналу со входа 4 от переключателя диапазонов 14 формирует сигнал гашения третьего разряда 13.3.

Переключатель диапазонов 14 предназначен для формирования нулевого уровня для диапазона (33,0-43,0)^oC и единичного сигнала для диапазона (0-99)^oC и содержит кнопочный переключатель, соединенный с резистором. Свободный конец кнопочного переключателя подключаетсяк положительному полюсу источника питания синхронизатора 8, а свободный конец резистора к общей шине. Точка соединения кнопочного переключателя с резистором является выходом переключателя диапазонов 14.

Генератор звуковых сигналов 15 соединен входом 1 переключения частот с выходом компаратора 9, входом 2 стробирования частоты с выходом ключевого элемента 16 и предназначен для формирования звуковой частоты Г1 при нулевом уровне на выходе компаратора 9 и частоты Г1 при нулевом уровне на выходе компаратора 9 и частоты Г2 при единичном выходе компаратора 9. Частоты Г1 или Г2 формируются в генераторе 15 только, когда на входе 2 стробирования появляется положительный импульс.

Ключевой элемент 16 нормально замкнутым контактом соединен с выходом ключа 5, а нормально разомкнутым контактом с выходом ключа 6, а входом 3 управления с выходом компаратора 9 и передает импульсы с выхода ключа 5 или ключа 6 на второй вход стробирования генератора 15.

Таким образом, при поступлении на вход стробирования импульсов с выхода ключа 5 в генераторе формируются пачки импульсов звуковой частоты F₁, при этом одному импульсу соответствуют одна импульсная пачка частоты F₁. Так как число импульсов на выходе ключа 5 соответствуют числу десятков (единиц) градусов 2 разряда индикатора, то число пачек звуковых импульсов соответствует этому же числу градусов и может быть сосчитано на слух.

Аналогично, число импульсов на выходе ключа 6 соответствует числу единиц (десятых долей) градуса 1 разряда индикатора, и число пачек звуковых импульсов соответствует этому же числу градусов, но имеет частоту Г2 и также может быть сосчитано на слух.

Время появления импульсов частоты F₁ разделено от времени появления импульсов частоты F₁ временем t задержки элемента задержки 11, что позволяет разделить отсчет числа импульсов одной частоты от отсчета числа импульсов другой частоты.

Генератор звуковых сигналов может быть выполнен, например, по схеме фиг. 7 и содержит дифференцирующую цепь 15.1 для формирования коротких входных импульсов. Одновибратор 15.2 нормализует длительность входных импульсов и через инверторы 15.5 и 15.6 запускает в работу генераторы частоты F₁ 15.3 или частоты F₂ 15.4. Сигнал выбора частоты со входа 1 поступает на вход генератора 15.3 непосредственно и через инвертор 15.7 на вход генератора 15.4. Нулевой уровень на входе 1 разрушает работу генератора частоты F₁, а положительный уровень работу генератора частоты F₂ 15.4.

Выходы генераторов 15.3 и 15.4 через элемент ИЛИ 15.8 и инвертор 15.9 подключены к звуковому сигнализатору 17.

Звуковой сигнализатор 17 может быть выполнен, например, на основе пьезоизлучателя, аналогичного излучателю электронных часов.

Электронный термометр (см. фиг. 9) может быть выполнен в виде корпуса 18, например, цилиндрической формы, на одном торце которого установлен и закреплен датчик температуры 1 для измерения температуры тела человека, на противоположном торце корпуса установлен датчик температуры 2, имеющий подпружиненное пружиной 19 основание 20 для обеспечения контакта со сменным элементом 24, который устанавливается в корпус 18 с помощью, например, байонетного зажима 21.

Сменный элемент 24 может быть выполнен (см. фиг. 10) в виде стержня, в частности, конического профиля или (см. фиг. 11) в виде ложки, что позволяет измерять соответственно температуру, например, в духовке, или в тарелке с супом.

Электронный термометр работает следующим образом.

Рассмотрим работу термометра при измерении температуры в диапазоне (33,0-43,0)^oC.

Включают кнопочный выключатель питания 8.5 на корпусе 18. Переключатель диапазонов 14 устанавливают в положение (нажатием на кнопку), при котором в третьем разряде засвечивается цифра "3".В другом положении переключателя 14 в этом разряде цифра погашена. Свободным торцом, в котором установлен датчик температуры 1, термометр помещают в измеряемую область тела, например, подмышку, цифровым индикатором в сторону лица.

При включенном питании дифференцирующая цепь 8.3, 88.4 синхронизатора 8 формирует короткий импульс обнуления, который через элемент ИЛИ 8.2 поступает на вход 5 вычислительного блока 7 для установки в начальное нулевое состояние счетчиков 7.1 и 7.2 и триггера 7.12.

Процесс измерения температуры начинается с формирования короткого импульса обнуления, который вырабатывает мультивибратор 8.1 синхронизатора 8. Этот импульс проходит через элемент ИЛИ 8.2 и обнуляет двоично-десятичные счетчики 7.1 и 7.2 вычислительного блока 7 (см. фиг. 4, график а). Нулевые четырехразрядные коды, поступающие с выхода счетчиков 7.1 и 7.2 на входы цифроаналоговых преобразователей 7.3 и 7.4 соответственно, формируют на их выходах нулевое напряжение. Нулевое напряжение с выхода ЦАП 7.4 поступает на один вход сумматора 7.5 и с его выхода на первый вход компаратора 10. Нулевое напряжение с выхода ЦАП 7.3 поступает на первый вход компаратора 9 и на другой вход сумматора 7.5.

Измерительный преобразователь 3 формирует напряжение Y_т, пропорциональное измеряемой температуре Т, и опорное напряжение Y_оп Y_тmax. Делитель 7.6 блока 7 делит опорное напряжение Y_оп на 10, формируя выходной сигнал dy =Yоп/10. На сумматоре 7.7 происходит вычитание величины δy из T_т и формируется напряжение (Yт-δy). Сигнал с выхода сумматора 7.7 поступает на вход формирователя 7.8, на выходе которого формируется напряжение δy, если Yт-δy≅ δy, и (Yт-δy), если (Yт-δy)>δy. Выходное напряжение с выхода формирователя 7.8 поступает на второй вход компаратора 9. Вторые входы компараторов 10 и 9 являются инвертирующими, поэтому, когда в начальный момент измерения на них подаются нулевые напряжения,на их выходах формируются напряжения логического "0". Нулевой уровень с выхода компаратора 9 поступает на управляющий инверсный вход ключа 5, приводят к замыканию его контактов. Импульсы с генератора импульсов 4 начинают поступать на счетный вход счетчика 7.1, и через нормально замкнутый контакт ключевого элемента 16 на стробирующий второй вход генератора звуковых сигналов 15. Каждый прошедший с начала измерений импульс увеличивает содержимое счетчика 7.1 на единицу, напряжение на выходе ЦАП 7.3 на величину δy, а также включает генератор 15 на формирование звукового сигнала частоты F₁. Когда напряжение на выходе ЦАП 7.3, поступающее на первый неинвертирующий вход компаратора 9, превысит напряжение (Yт-δy), поступающее на его инвертирующий вход, состояние на выходе компаратора 9 изменится с нулевого уровня на единичный, что приведет к размыканию контактов ключа 5. Импульсы с генератора 4 перестают поступать на вход счетчика 7.1, прекращается формирование (через дешифратор 13.5) значения второго Н2 разряда 13.2 цифрового индикатора 13.

Если в процессе измерения температуры величина Y_т с выхода блока 3 превысит значение 40^oC, сработает компаратор 7.9 блока 7, D-триггер 7.12 переключится в единичное состояние и через дешифратор 13.6 в третьем разряде 13.8 индикатора 13 цифра "3" изменится на цифру "4".

Единичный уровень с выхода компаратора 9 поступает на элемент задержки 11 и после задержки на время τ (см. фиг. 4, график i) на первый вход элемента "исключающее ИЛИ" 12. Так как на втором входе этого элемента имеется нулевой уровень с выхода компаратора 10, то логическая "1" на первом входе вызывает появление единичного уровня и на его выходе, который, поступая на управляющий вход ключа 6, приводит к замыканию его контактов (см. фиг. 4, график n).

Кроме того, сигнал с выхода компаратора 9 поступает на вход 1 управления выбором частоты генератора 15, так что генератор 15начинает работать на частоте Р2 в моменты разрешающих импульсов на входе 2 "Стробирование", а также на управляющий вход ключа 16, обеспечивая замыкание его переключающего контакта с нормально-разомкнутым контактом 2.

Теперь импульсы с выхода генератора 4 поступают на вход двоично-десятичного счетчика 7.2 блока 7, увеличивая его содержимое (см. фиг. 4, график о), и на стробирующий вход 2 генератора 15, так что каждый прошедший импульс сопровождается звуковым сигналом частоты F₂. Четырехразрядный код с выхода счетчика 7.2 поступает на дешифратор 13.4 индикатора 13, а с него на первый Н1 разряд 13.1 индикатора 13, формируя его цифровые показания. Кроме того, этот код поступает на вход цифроаналогового преобразователя 7.4 Каждый прошедший импульс увеличивает напряжение на выходе ЦАП 7.2 на величину 0,1δy. Напряжение с выхода ЦАП 7.2 поступает на вход сумматора 7.5, где суммируется с выходным напряжением ЦАП 7.3. Напряжение с выхода сумматора 7.5 поступает на неинвертирующий вход компаратора 10, и когда оно превысит значение Y_т, поступающее на его инвертирующий вход с блока 3, исходное состояние компаратора 10 изменится с нулевого уровня на единичное. Единичный уровень поступает на второй вход элемента 12 "Исключающее ИЛИ", а так как на первом входе уже есть логическая "1", то вместе они приводят к возникновению на выходе элемента 12 нулевого уровня. В результате контакты ключа 6 размыкаются, импульсы с генератора 4 не поступают на блок 7, и процесс измерения заканчивается.

После формирования мультивибратором 8.1 синхронизатора 8 следующего короткого импульса цикл измерения повторяется.

При измерении температуры в диапазоне (0-99)^oC термометр устанавливается в измеряемую точку датчиком температуры 2. В частных случаях исполнения к этому датчику с помощью разъемного соединения 21 пристыковывается сменный элемент 24, контактирующий через теплопроводное основание 20 с помощью пружины 19 с датчиком 2.

Переключатель диапазонов 14 устанавливается в положение, при котором цифра третьего разряда индикатора 13 гаснет, по сигналу с переключателя 14 в блоке 3 происходит переключение на работу с датчиком температуры 2. Процесс измерения температуры осуществляется аналогично описанному выше.

Формула изобретения

1. Электронный термометр, содержащий удлиненный корпус с размещенным на его конце датчиком температуры, соединенным с первым входом измерительного преобразователя, синхронизатор, включающий источник питания с выключателем и соединенный с вычислительным блоком, генератор звуковых сигналов, соединенный с звуковым сигнализатором, первый компаратор, второй компаратор, первый вход которого соединен с выходом вычислительного блока, первый ключевой элемент, генератор импульсов, подключенный к входу первого коммутатора, и цифровой индикатор, отличающийся тем, что в него введены второй датчик температуры, установленный на другом конце корпуса и подключенный к второму входу измерительного преобразователя, переключатель диапазонов, соединенный с третьим входом измерительного преобразователя и четвертым входом цифрового индикатора, второй ключевой элемент, включенный между генератором импульсов и вторым входом вычислительного блока, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход подключен к второму входу первого ключевого элемента, элемент задержки, включенный между выходом первого компаратора и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий ключевой элемент, нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты которого подключены соответственно к выходам первого и второго ключевых элементов, третий вход к выходу первого компаратора, а выход к второму входу генератора звуковых сигналов, первый вход которого соединен с вторым входом второго ключевого элемента, первый выход измерительного преобразователя соединен с третьим входом вычислительного блока, второй выход с четвертым входом последнего и с вторым входом второго компаратора, первый вход вычислительного блока соединен с выходом первого ключевого элемента, первый, второй и третий выходы с соответствующими входами индикатора, а четвертый и пятый выходы с первым и вторым входами первого компаратора соответственно.

2. Термометр по п. 1, отличающийся тем, что второй датчик температуры установлен на подпружиненном теплопроводном основании, а в торце корпуса, со стороны второго датчика температуры, выполнено сквозное отверстие, в которое установлен сменный элемент, с образованием разъемного соединения с корпусом.

3. Термометр по п.1, отличающийся тем, что сменный элемент выполнен в виде ложки.

4. Термометр по п.1, отличающийся тем, что сменный элемент выполнен в виде цилиндрического или конического стержня произвольной формы.

5. Термометр по пп.1 или 2, отличающийся тем, что в зоне установки звукового сигнализатора в корпусе выполнены жалюзи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11