RU2207529C1 - Digital temperature meter - Google Patents

Digital temperature meter Download PDF

Info

Publication number
RU2207529C1
RU2207529C1 RU2002115531/28A RU2002115531A RU2207529C1 RU 2207529 C1 RU2207529 C1 RU 2207529C1 RU 2002115531/28 A RU2002115531/28 A RU 2002115531/28A RU 2002115531 A RU2002115531 A RU 2002115531A RU 2207529 C1 RU2207529 C1 RU 2207529C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
frequency
code
input
counter
Prior art date
Application number
RU2002115531/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
О.И. Буренева
нников Н.М. Сафь
Н.М. Сафьянников
Original Assignee
Сафьянников Николай Михайлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сафьянников Николай Михайлович filed Critical Сафьянников Николай Михайлович
Priority to RU2002115531/28A priority Critical patent/RU2207529C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2207529C1 publication Critical patent/RU2207529C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

FIELD: development of digital temperature meters operating with use of thermal converters forming frequency output signal. SUBSTANCE: digital temperature meter includes thermal converter forming frequency output signal; first and second frequency generators; reversing and adding counters; three AND-gates; flip-flop; indicator; frequency/code and code/frequency converters. Temperature meter includes in addition register whose code input is connected with outlet of reversing counter. Direct dynamic writing inlet of register is connected with outlet of flip-flop. Outlet of register is connected with code inlet of code/frequency converter. EFFECT: enhanced quick action of digital temperature meter. 3 dwg

Description

Изобретение касается температурных измерений и предназначено для работы с термопреобразователями с частотным выходным сигналом, у которых выходная частота F связана с температурой to зависимостью

Figure 00000002
Изобретение может быть использовано при построении цифровых термометров, работающих с термопреобразователями, имеющими частотный выходной сигнал, например, пьезокварцевыми термопреобразователями.The invention relates to temperature measurements and is intended to work with thermal converters with a frequency output signal, in which the output frequency F is associated with the temperature t o the dependence
Figure 00000002
The invention can be used in the construction of digital thermometers working with thermal converters having a frequency output signal, for example, piezoelectric quartz thermal converters.

Известен цифровой термометр [1], содержащий термопреобразователь с частотным выходом, генератор частоты смешения, смеситель, счетчик, два коммутирующих элемента, схему совпадения, схему управления, схему И, счетчик результата, триггер знака, ревесивную систему индикации. В этом устройстве термочастотная характеристика реального термопреобразователя линеаризируется с помощью кусочно-линейной аппроксимации. A known digital thermometer [1], comprising a temperature converter with a frequency output, a mixing frequency generator, a mixer, a counter, two switching elements, a matching circuit, a control circuit, an And circuit, a result counter, a sign trigger, a reversible indication system. In this device, the thermal-frequency characteristic of a real thermal converter is linearized using a piecewise linear approximation.

Недостатками цифрового термометра [1] являются низкая точность вследствие наличия методической погрешности при реализации аппроксимации квадратичной функции и низкая помехоустойчивость из-за необходимости последовательного выбора диапазонов значений температур при отсутствии контроля за состоянием выходной информации. The disadvantages of the digital thermometer [1] are low accuracy due to the presence of a methodological error in the approximation of the quadratic function and low noise immunity due to the need for consistent selection of temperature ranges in the absence of control over the state of the output information.

Из числа аналогов наиболее близким по технической сущности является цифровой термометр [2], который и выбран в качестве прототипа. Прототип по сравнению с аналогом обладает более высокой точностью из-за отсутствия методической погрешности и имеет лучшую помехоустойчивость благодаря реализации оператора усреднения. Of the analogues, the closest in technical essence is a digital thermometer [2], which is chosen as a prototype. The prototype in comparison with the analogue has higher accuracy due to the lack of methodological error and has better noise immunity due to the implementation of the averaging operator.

В состав прототипа входят: термопреобразователь с частотным выходом, первый и второй генераторы частот, реверсивный и суммирующий счетчики, три элемента И, триггер, блок индикации, преобразователи частоты в код и кода в частоту, причем выход термопреобразователя соединен с установочным входом триггера, сбрасывающий вход которого подключен к выходу переноса суммирующего счетчика, соединенного счетным входом с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого генератора частоты, а второй - с выходом триггера и со вторыми входами второго и третьего элементов И, причем первые входы этих элементов И соединены соответственно второго - с выходом второго генератора частоты и с опорным частотным входом преобразователя кода в частоту, а третьего - с выходом преобразователя кода в частоту и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход этого счетчика подключен к выходу второго элемента И, а выход третьего элемента И соединен со входом преобразователя частоты в код, выход которого подсоединен ко входу блока индикации, кроме того, в прототипе кодовый вход преобразователя кода в частоту подключен к выходу реверсивного счетчика. The prototype includes: a thermal converter with a frequency output, first and second frequency generators, reversible and totalizing counters, three AND elements, a trigger, an indication unit, frequency converters in code and a code in frequency, the thermal converter output being connected to the trigger installation input, resetting the input which is connected to the transfer output of the totalizing counter connected by the counting input to the output of the first element And, the first input of which is connected to the output of the first frequency generator, and the second to the trigger output and with the second inputs of the second and third elements And, and the first inputs of these elements And are connected respectively the second - with the output of the second frequency generator and with the reference frequency input of the code to frequency converter, and the third - with the output of the code to frequency converter and with the subtracting input of the reversible counter, summing up the input of this counter is connected to the output of the second element And, and the output of the third element And is connected to the input of the frequency converter into a code, the output of which is connected to the input of the display unit, in addition, in the prototype The single input of the code-to-frequency converter is connected to the output of the reverse counter.

Прототип [2] работает в непрерывном режиме и обеспечивает линеаризацию характеристик термопреобразователей с зависимостью

Figure 00000003

где F(to) - выходная частота термопреобразователя;
to - температура;
а - постоянный коэффициент.The prototype [2] operates in a continuous mode and provides linearization of the characteristics of thermal converters with the dependence
Figure 00000003

where F (t o ) is the output frequency of the thermal converter;
t o is the temperature;
a is a constant coefficient.

Импульсный сигнал с выхода термопреобразователя благодаря квадратичной функциональной характеристике термометра
N=F(to)2F2k2Θ/F12,
при выполнении условия
a=F2k2Θ/F12,
без методической погрешности однозначно связан с измеряемой температурой
N=to.
Pulse signal from the output of the thermal converter due to the quadratic functional characteristic of the thermometer
N = F (t o ) 2 F 2 k 2 Θ / F 1 2 ,
under the condition
a = F 2 k 2 Θ / F 1 2 ,
without methodological error is uniquely associated with the measured temperature
N = t o .

Здесь:
F1 и F2 - частоты импульсных последовательностей с выходов первого и второго генераторов частот;
k - коэффициент деления счетчика 5;
Θ - время, много большее периода следования импульсов от термопреобразователя.
Here:
F 1 and F 2 - the frequency of the pulse sequences from the outputs of the first and second frequency generators;
k is the division coefficient of the counter 5;
Θ - time, much longer than the pulse repetition period from the thermal converter.

Недостатком прототипа [2] является длительное время выхода в установившийся режим. The disadvantage of the prototype [2] is the long exit time to steady state.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание цифрового термометра с ускоренной отработкой изменений частоты выходных сигналов термопреобразователя. The task to which the invention is directed is the creation of a digital thermometer with accelerated testing of changes in the frequency of the output signals of the thermal converter.

Техническим результатом является повышение быстродействия цифрового термометра. The technical result is to increase the speed of a digital thermometer.

Решение поставленной задачи состоит в том, что в цифровой термометр, в состав которого входят: термопреобразователь с частотным выходом, первый и второй генераторы частот, реверсивный и суммирующий счетчики, три элемента И, триггер, блок индикации, преобразователи частоты в код и кода в частоту, причем выход термопреобразователя соединен с установочным входом триггера, сбрасывающий вход которого подключен к выходу переноса суммирующего счетчика, соединенного счетным входом с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого генератора частоты, а второй - с выходом триггера и со вторыми входами второго и третьего элементов И, причем первые входы этих элементов И соединены соответственно второго - с выходом второго генератора частоты и с опорным частотным входом преобразователя кода в частоту, а третьего - с выходом преобразователя кода в частоту и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход этого счетчика подключен к выходу второго элемента И, а выход третьего элемента И соединен со входом преобразователя частоты в код, выход которого подсоединен ко входу блока индикации, кроме того, введен регистр, кодовый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, прямой динамический вход записи - с выходом триггера, а выход - с кодовым входом преобразователя кода в частоту. The solution to this problem lies in the fact that a digital thermometer, which includes: a temperature converter with a frequency output, first and second frequency generators, reversible and totalizing counters, three I elements, a trigger, an indication unit, frequency to code and code to frequency converters moreover, the output of the thermal converter is connected to the installation input of the trigger, the resetting input of which is connected to the transfer output of the totalizing counter connected by the counting input to the output of the first element And, the first input of which is connected to the course of the first frequency generator, and the second with the trigger output and with the second inputs of the second and third AND elements, the first inputs of these AND elements being connected respectively to the second with the output of the second frequency generator and with the reference frequency input of the code to frequency converter, and the third with the output of the code to frequency converter and with the subtracting input of the reverse counter, the summing input of this counter is connected to the output of the second element And, and the output of the third element And is connected to the input of the frequency converter to the code, the output of which It is connected to the input of the display unit, in addition, a register is entered, the code input of which is connected to the output of the reversible counter, the direct dynamic input of the recording is with the trigger output, and the output is with the code input of the code to frequency converter.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в создании цифрового термометра с повышенным быстродействием линеаризации частотного сигнала за счет использования запоминающей обратной связи при получении квадратичной зависимости, благодаря чему ускоряется отработка изменений частоты выходных сигналов термопреобразователя. The essence of the invention consists in the creation of a digital thermometer with high speed linearization of the frequency signal through the use of memory feedback when obtaining a quadratic dependence, thereby accelerating the processing of frequency changes of the output signals of the thermal converter.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого цифрового термометра, на фиг.2 - временные диаграммы переходного процесса, а на фиг.3 - временные диаграммы процессов, протекающих в устройстве в установившемся режиме. The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a functional diagram of the proposed digital thermometer, figure 2 - time diagrams of the transition process, and figure 3 - time diagrams of the processes occurring in the device in steady state.

Цифровой термометр содержит термопреобразователь 1 с частотным выходом, первый и второй генераторы частот 2 и 3, реверсивный и суммирующий счетчики 4 и 5, три элемента И 6, 7 и 8, триггер 9, блок индикации 10, преобразователи частоты в код 11 и кода в частоту 12, а также регистр 13, причем выход термопреобразователя 1 соединен с установочным входом триггера 9, сбрасывающий вход которого подключен к выходу переноса суммирующего счетчика 5, соединенного счетным входом с выходом первого элемента И 6, первый вход которого соединен с выходом первого генератора частоты 2, а второй - с выходом триггера 9 и со вторыми входами второго 7 и третьего 8 элементов И, причем первые входы этих элементов И соединены соответственно второго 7 - с выходом второго генератора частоты 3 и с опорным частотным входом преобразователя кода в частоту 12, а третьего 8 - с выходом преобразователя кода в частоту 12 и с вычитающим входом реверсивного счетчика 4, суммирующий вход этого счетчика 4 подключен к выходу второго элемента И 7, а выход третьего элемента И 8 соединен со входом преобразователя частоты в код 11, выход которого подсоединен ко входу блока индикации 10, кодовый вход регистра 13 соединен с выходом реверсивного счетчика 4, прямой динамический вход записи - с выходом триггера 9, а выход - с кодовым входом преобразователя кода в частоту 12. The digital thermometer contains a temperature converter 1 with a frequency output, first and second frequency generators 2 and 3, a reversing and summing counters 4 and 5, three elements 6, 7 and 8, a trigger 9, an indication unit 10, frequency converters in code 11 and code in frequency 12, as well as register 13, and the output of the thermal converter 1 is connected to the installation input of the trigger 9, the reset input of which is connected to the transfer output of the totalizing counter 5, connected by the counting input to the output of the first element And 6, the first input of which is connected to the output of the first generator 2, and the second with the output of trigger 9 and with the second inputs of the second 7 and third 8 AND elements, the first inputs of these elements And connected respectively to the second 7 - with the output of the second frequency generator 3 and with the reference frequency input of the code converter to frequency 12 and the third 8 - with the output of the code converter to frequency 12 and with the subtracting input of the reverse counter 4, the summing input of this counter 4 is connected to the output of the second element And 7, and the output of the third element And 8 is connected to the input of the frequency converter to code 11, the output of which P connected to the input of the display unit 10, the code input of the register 13 is connected to the output of the reversible counter 4, the direct dynamic input of the recording is connected to the output of the trigger 9, and the output is connected to the code input of the code to frequency 12 converter.

Цифровой термометр работает в непрерывном режиме и обеспечивает линеаризацию характеристик термопреобразователей с зависимостью

Figure 00000004

Цифровой термометр работает следующим образом.The digital thermometer operates in a continuous mode and provides linearization of the characteristics of thermal converters with the dependence
Figure 00000004

Digital thermometer works as follows.

Пусть в начальный момент времени счетчики 4, 5 и регистр 13 обнулены, генераторы частот 2 и 3 вырабатывают импульсные последовательности с частотами F1 и F2, термопреобразователь 1 вырабатывает частоту F(to).Suppose that at the initial moment of time, the counters 4, 5 and the register 13 are reset, the frequency generators 2 and 3 generate pulse sequences with frequencies F 1 and F 2 , the thermal converter 1 generates a frequency F (t o ).

Первый импульс с выхода термопреобразователя 1 поступает на установочный вход триггера 9, устанавливая его в единицу. Появление единичного уровня на выходе триггера 9 инициирует запись нулевого кода из счетчика 4 в регистр 13, а фиксация этого уровня обеспечивает прохождение через элемент И 6 импульсов, следующих с частотой F1, с выхода генератора частоты 2 на счетный вход счетчика 5 и через элемент И 7 импульсов, следующих с частотой F2, с выхода генератора частоты 3 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4. Нулевой код, содержащейся в регистре 13, обуславливает отсутствие импульсов на выходе преобразователя кода в частоту 12, поэтому на вычитающий вход реверсивного счетчика 4 и на вход преобразователя частоты в код 11 импульсы не поступают.The first pulse from the output of the thermal converter 1 is supplied to the installation input of the trigger 9, setting it to unity. The appearance of a single level at the output of trigger 9 initiates the recording of a zero code from counter 4 to register 13, and fixing this level ensures the passage through element 6 of pulses following with frequency F 1 from the output of frequency generator 2 to the counter input of counter 5 and through element And 7 pulses following with a frequency of F 2 from the output of the frequency generator 3 to the summing input of the reversing counter 4. The zero code contained in register 13 causes the absence of pulses at the output of the code to frequency 12 converter, therefore, the reverse input to the subtracting input counter 4 and the input of the frequency Converter in code 11 pulses are not received.

В момент, когда в счетчике 5 возникнет переполнение, сигнал переноса сбросит триггер 9, что приведет к блокировке поступления импульсов с выхода генератора частоты 2 на счетный вход счетчика 5 и импульсов с выхода генератора частоты 3 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4. Это состояние устройства будет сохраняться до появления следующего импульса с выхода термопреобразователя 1. At the moment when an overflow occurs in counter 5, the transfer signal will reset trigger 9, which will block the receipt of pulses from the output of the frequency generator 2 to the counting input of the counter 5 and pulses from the output of the frequency generator 3 to the summing input of the reverse counter 4. This device state will be remain until the next pulse from the output of the thermal Converter 1.

Следующий импульс с выхода термопреобразователя 1 поступает на установочный вход триггера 9, устанавливая его в единицу. Появление единичного уровня на выходе триггера, как и в предыдущем случае, инициирует запись накопленного кода из счетчика 4 в регистр 13. Зафиксированный единичный уровень на выходе триггера 9 обеспечивает прохождение импульсов с выхода генератора частоты 2 на счетный вход счетчика 5, импульсов с выхода генератора частоты 3 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 и, кроме того, прохождение импульсов с выхода преобразователя кода в частоту 12 на вход преобразователя частоты в код 11 через элемент И 8. Код, формируемый преобразователем частоты в код 11, индицируется блоком индикации 10. На вычитающий вход реверсивного счетчика 4 поступают импульсы, вырабатываемые преобразователем кода в частоту 12 под воздействием кода, содержащегося в регистре 13, и импульсов, следующих с частотой F2, с выхода генератора частоты 3.The next pulse from the output of the thermal converter 1 is supplied to the installation input of the trigger 9, setting it to unity. The appearance of a single level at the output of the trigger, as in the previous case, initiates the recording of the accumulated code from the counter 4 to register 13. A fixed single level at the output of the trigger 9 provides the passage of pulses from the output of the frequency generator 2 to the counting input of the counter 5, pulses from the output of the frequency generator 3 to the summing input of the reverse counter 4 and, in addition, the passage of pulses from the output of the code converter to frequency 12 to the input of the frequency converter to code 11 through element And 8. The code generated by the converter you are in code 11, is indicated by the display unit 10. The pulses generated by the code converter to frequency 12 under the influence of the code contained in register 13 and the pulses following with frequency F 2 from the output of frequency generator 3 are fed to the subtracting input of the reverse counter 4.

В момент, когда в счетчике 5 возникнет переполнение, сигнал переноса сбросит триггер 9, что приведет к блокировке поступления импульсов с выхода генератора частоты 2 на счетный вход счетчика 5, импульсов с выхода генератора частоты 3 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, а также импульсов с выхода преобразователя кода в частоту 12 на вход преобразователя частоты в код 11. Это состояние устройства будет сохраняться до появления следующего импульса с выхода термопреобразователя 1. At the moment when an overflow occurs in counter 5, the transfer signal will reset trigger 9, which will block the arrival of pulses from the output of the frequency generator 2 to the counting input of the counter 5, pulses from the output of the frequency generator 3 to the summing input of the reverse counter 4, and also pulses with the output of the code converter to frequency 12 to the input of the frequency converter to code 11. This state of the device will remain until the next pulse from the output of thermal converter 1.

С приходом очередного импульса с выхода термопреобразователя 1 процесс повторяется. With the arrival of the next pulse from the output of the thermocouple 1, the process repeats.

Принцип действия цифрового термометра основан на модуляции опорной частотно-импульсной последовательности широтно-импульсными сигналами с постоянной длительностью и изменяющимся в зависимости от входного сигнала периодом, определяющим время срабатывания запоминающей обратной связи, с целью выработки и автоматической компенсации сигнала рассогласования устройства при получении линеаризирующей квадратичной зависимости, что обеспечивает быстрое отслеживание изменений входных данных при формировании результата. The principle of operation of a digital thermometer is based on modulation of the reference frequency-pulse sequence by pulse-width signals with a constant duration and a period that varies depending on the input signal, which determines the response feedback time, in order to generate and automatically compensate for the device mismatch signal when receiving a linearizing quadratic dependence, which provides quick tracking of input data changes when generating the result.

Наличие в устройстве отрицательной обратной связи обеспечивает выход в режим установившегося динамического равновесия, характеризующийся равенством количества импульсов, приходящих на суммирующий N+ и на вычитающий N- входы реверсивного счетчика 4 в течение временного интервала τ, т. е.The presence of negative feedback in the device provides access to the steady-state dynamic equilibrium mode, characterized by the equality of the number of pulses arriving at the summing N + and subtracting N - inputs of the reverse counter 4 during the time interval τ, i.e.

N+=N- или F+=F-, (1)
где F+ и F- - средние значения частот импульсных последовательностей на суммирующем и вычитающим входах счетчика 4 соответственно.
N + = N - or F + = F - , (1)
where F + and F - are the average frequencies of the pulse sequences at the summing and subtracting inputs of the counter 4, respectively.

Среднее значение частоты импульсной последовательности на суммирующем входе счетчика 4 за период сигнала от термодатчика определяется следующим образом
F+=F2γ,
где γ - относительная длительность единичного уровня на выходе триггера за период сигнала термодатчика.
The average value of the frequency of the pulse sequence at the summing input of the counter 4 for the period of the signal from the temperature sensor is determined as follows
F + = F 2 γ,
where γ is the relative duration of a unit level at the trigger output for the period of the temperature sensor signal.

На вычитающий вход реверсивного счетчика 4 поступает импульсная последовательность с выхода преобразователя кода в частоту 12
F-=F2NRG/2n,
где NRG - входной код преобразователя кода в частоту 12, снимаемый с выхода регистра 13,
n - разрядность преобразователя кода в частоту 12 и регистра 13.
The subtracting input of the reverse counter 4 receives a pulse sequence from the output of the code converter to the frequency 12
F - = F 2 N RG / 2 n ,
where N RG is the input code of the code converter to the frequency 12, removed from the output of the register 13,
n is the bit depth of the code to frequency 12 and register 13 converter.

В установившемся режиме количество импульсов, пришедших на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика в течение времени Θ устройства, равны, что и позволяет получить следующее равенство
F2γ=F2NRG/2n,
или
γ2n=NRG. (2)
При этом на выходе преобразователя кода в частоту 12 будет формироваться импульсная последовательность с частотой F12, модулирование которой сигналом, снимаемым с выхода триггера 9, позволит получить результирующую импульсную последовательность со средним значением частоты за период сигнала от термодатчика
Fвых=F12γ,
или с учетом характеристики преобразователя кода в частоту 12
Fвых=γF2NRG/2n.
In the steady state, the number of pulses arriving at the summing and subtracting inputs of the reverse counter during the time Θ of the device are equal, which allows us to obtain the following equality
F 2 γ = F 2 N RG / 2 n ,
or
γ2 n = N RG . (2)
In this case, a pulse sequence with a frequency of F 12 will be generated at the output of the code-to-frequency converter 12 , modulating it with a signal taken from the output of trigger 9 will allow one to obtain a resulting pulse sequence with an average frequency value for the period of the signal from the temperature sensor
F o out = F 12 γ,
or taking into account the characteristics of the code-to-frequency converter 12
F o out = γF 2 N RG / 2 n .

Отсюда с учетом (2) имеем
Fвых = F2γ2. (3)
Разрядность n преобразователя кода в частоту 12, регистра 13 и реверсивного счетчика 4 определяют точность преобразований. Таким образом, значение опорной частоты F2 задается исходя из разрядностей указанных элементов и с учетом минимального значения частоты термопреобразователя 1
F2≤2nF(to)min. (4)
Относительная длительность γ определяется через длительность τ единичного импульса, формируемого на выходе триггера 9, и частоту термопреобразователя 1 F(to) следующим образом
γ = τF(to).
Hence, in view of (2), we have
F o out = F 2 γ 2 . (3)
The width n of the code to frequency converter 12, the register 13 and the reverse counter 4 determines the accuracy of the transformations. Thus, the value of the reference frequency F 2 is set based on the bit depths of these elements and taking into account the minimum frequency value of the thermal converter 1
F 2 ≤2 n F (t o ) min . (4)
The relative duration γ is determined through the duration τ of a single pulse generated at the output of trigger 9 and the frequency of the thermal converter 1 F (t o ) as follows
γ = τF (t o ).

При этом длительность единичного импульса является постоянной величиной и определяется коэффициентом деления счетчика 5
τ=k/F1.
Moreover, the duration of a single pulse is a constant and is determined by the division ratio of the counter 5
τ = k / F 1 .

Подставляя эти выражения в (3), имеем результирующую импульсную последовательность
Fвых=F2F(to)2(k/F1)2.
Substituting these expressions in (3), we have the resulting impulse sequence
F 2 = F O F (t o) 2 (k / F 1) 2.

Таким образом код, формируемый преобразователем частоты в код 11, в течение времени Θ будет определен как
N=F2F(to)2Θ(k/F1)2
или
N=aF(to)2,
где a=F2k2Θ/F12.
Thus, the code generated by the frequency converter to code 11, over time Θ will be defined as
N = F 2 F (t o ) 2 Θ (k / F 1 ) 2
or
N = aF (t o ) 2 ,
where a = F 2 k 2 Θ / F 1 2 .

Выходной код преобразователя частоты в код 11 N однозначно связан с измеряемой температурой to и отображается цифровым индикатором блока индикации 10.The output code of the frequency converter to code 11 N is uniquely associated with the measured temperature t o and is displayed by a digital indicator of display unit 10.

После первого T1 периода работы устройства реверсивный счетчик 4 сформирует код
NСТ(γ,NRG)1=NRG0+γF2/F(to)-NRG0F2/2nF(to)=NRG0[1-F2/2nF(to)] +γF2/F(to), (5)
где NRG0 - начальное значение выходного кода, снимаемое с регистра 13.
After the first T 1 period of operation of the device, the reverse counter 4 will generate a code
N PT (γ, N RG) 1 = N RG0 + γF 2 / F (t o) -N RG0 F 2/2 n F (t o) = N RG0 [1-F 2/2 n F (t o) ] + γF 2 / F (t o ), (5)
where N RG0 is the initial value of the output code, removed from register 13.

Запись содержимого счетчика 4 в регистр 13 осуществляется в начале каждого периода по переднему фронту широтно-модулированного сигнала, и полученный код неизменно присутствует на выходе регистра 13 в течение всего периода
NRG1=NRG0[1-F2/2nF(to)]+γF2/F(to).
The contents of the counter 4 are recorded in the register 13 at the beginning of each period along the leading edge of the pulse-width modulated signal, and the resulting code is invariably present at the output of register 13 throughout the
N RG1 = N RG0 [1-F 2/2 n F (t o)] + γF 2 / F (t o).

После второго Т2 периода работы устройства реверсивный счетчик 4 сформирует код
NCT(γ,NRG)2=NRG1+γF2/F(to)-NRG1F2/2nF(to)={NRG0[1-F2/2nF(to)] +γF2/F(to)} (1-F2/2nF(to))+γF2/F(to)= NRG0[1-F2/2nF(to)]2+γF2/F(to)[1+(1-F2/2nF(to))].
After the second T 2 period of operation of the device, the reverse counter 4 will generate a code
N CT (γ, N RG) 2 = N RG1 + γF 2 / F (t o) -N RG1 F 2/2 n F (t o) = { N RG0 [ 1-F 2/2 n F (t o )] + γF 2 / F (t o)} (1-F 2/2 n F (t o)) + γF 2 / F (t o) = N RG0 [ 1-F 2/2 n F (t o )] 2 + γF 2 / F (t o) [1+ ( 1-F 2/2 n F (t o))] .

После i-гo периода работы устройства реверсивный счетчик 4 сформирует код
NCT(γ, NRG)i= NRGi-1+γF2/F(to)-NRGi-1F2/2nF(to)= NRG0[1-F2/2nF(to)] i+γF2/F(to)[1+(1-F2/2nF(to))] +(1-F2/2nF(to))2+. . . +(1-F2/2nF(to))i-1] .
After the ith operation period of the device, the reverse counter 4 will generate a code
N CT (γ, N RG) i = N RGi- 1 + γF 2 / F (t o) -N RGi - 1 F 2/2 n F (t o) = N RG0 [ 1-F 2/2 n F (t o)] i + γF 2 / F (t o) [1+ ( 1-F 2/2 n F (t o))] + ( 1-F 2/2 n F (t o)) 2 + . . . + (1-F 2/2 n F (t o )) i-1 ].

Второе слагаемое этого выражения характеризуется геометрической прогрессией с основанием q=1-F2/2nF(to) и первым членом а0=1. Таким образом, оно может быть представлено суммой S=а0/(1-q), то есть S=2nF(to)/F2.The second term of this expression is characterized by a geometric progression with base q = 1-F 2/2 n F (t o) and the first term a 0 = 1. Thus, it can be represented by the sum S = a 0 / (1-q), that is, S = 2 n F (t o ) / F 2 .

В общем случае код на счетчике 4 в произвольном периоде определяется выражением
NCT(γ,NRG)t=NRG0[1-F2/2nF(to)]t+(2nF(to)/F2)γF2/F(to)=NRG0[1-F2/2nF(to)] t+γ2n.
In general, the code on counter 4 in an arbitrary period is determined by the expression
N CT (γ, N RG) t = N RG0 [ 1-F 2/2 n F (t o)] t + ( 2 n F (t o) / F 2) γF 2 / F (t o) = N RG0 [1-F 2/2 n F (t o)] t + γ2 n.

Из полученного выражения видно, что результат преобразований формируется, когда первое слагаемое становится равным нулю, то есть

Figure 00000005

Это возможно при выполнении следующего условия
|1-F2/2nF(to)|<1,
или
2n+1F(to)>F2>0.It can be seen from the obtained expression that the result of the transformations is formed when the first term becomes equal to zero, i.e.
Figure 00000005

This is possible if the following condition is met.
| 1-F 2/2 n F (t o ) | <1,
or
2 n + 1 F (t o )> F 2 > 0.

Учитывая, что для обеспечения работоспособности устройства с необходимой точностью исходно задается более жесткое ограничение (4), результат преобразований достигается всегда. Given that to ensure the operability of the device with the necessary accuracy, a stricter restriction (4) is initially set, the result of the transformations is always achieved.

При этом достижение результата происходит всегда быстрее, чем у прототипа. Moreover, the achievement of the result is always faster than that of the prototype.

В предлагаемом устройстве действие обратной связи для текущего периода i+1 основано только на итоговых значениях предыдущего i-го периода, которые фиксируются и удерживаются в течение всего текущего периода. При этом текущее состояние счетчика 5 не оказывает влияние на обратную связь, и приращение кода на счетчике к концу периода i+1 будет описываться выражением
Δ(NCT i+1) = Δi+i-(NCT i = NRG i),
где Δi+ - приращение по суммирующему входу счетчика 5;
Δi-(NCT i = NRG i) - приращение по вычитающему входу счетчика 5, которое в течение периода постоянно и зависит от NCTi=NRGi.
In the proposed device, the feedback action for the current period i + 1 is based only on the total values of the previous i-th period, which are fixed and held throughout the current period. In this case, the current state of counter 5 does not affect the feedback, and the increment of the code on the counter by the end of period i + 1 will be described by the expression
Δ (N CT i + 1 ) = Δ i +i- (N CT i = N RG i ),
where Δ i + is the increment along the summing input of the counter 5;
Δ i- (N CT i = N RG i ) is the increment at the subtracting input of the counter 5, which is constant during the period and depends on N CTi = N RGi .

В прототипе действие обратной связи для текущего периода i+1 основано в начальный момент на итоговых значениях предыдущего i-го периода, которые сразу изменяются под воздействием отрицательной обратной связи и формируют текущее значение результата. При этом текущее состояние счетчика в течение всего периода оказывает влияние на обратную связь, и приращение кода на счетчике к концу периода i+1 будет описываться выражением

Figure 00000006

где Δi+/- приращение по суммирующему входу счетчика;
Figure 00000007
приращение по вычитающему входу счетчика, которое в течение периода меняется и зависит как от NCTi, так и от Nос текущее.In the prototype, the feedback action for the current period i + 1 is based at the initial moment on the total values of the previous i-th period, which immediately change under the influence of negative feedback and form the current value of the result. In this case, the current state of the counter during the entire period affects the feedback, and the increment of the code on the counter by the end of period i + 1 will be described by the expression
Figure 00000006

where Δ i + / is the increment along the summing input of the counter;
Figure 00000007
increment the counter by subtractor entry, which during the period varies and depends on the N CTi, and by N axes uschee tech.

Таким образом, заявляемое устройство к концу любого i+1 периода выходит на больший уровень результата, чем прототип. В итоге в заявляемом устройстве значение приращений результата для достижения установившегося режима на каждом шаге больше, чем у прототипа, следовательно установившийся режим всегда достигается быстрее и обеспечивается ускоренная отработка изменений частоты выходных сигналов термопреобразователя. Thus, the claimed device at the end of any i + 1 period goes to a higher level of result than the prototype. As a result, in the inventive device, the value of the increments of the result to achieve the steady state at each step is greater than that of the prototype, therefore, the steady state is always achieved faster and provides accelerated processing of changes in the frequency of the output signals of the thermal converter.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1229604. В.Л. Котляров, Клаус Циммерман. Цифровой термометр, кл. G 01 К 7/32, опубликовано 1986 г., бюллютень 17.
Sources of information
1. USSR author's certificate 1229604. V.L. Kotlyarov, Klaus Zimmerman. Digital thermometer, cl. G 01 K 7/32, published 1986, bulletin 17.

2. Авторское свидетельство СССР 1520360. А.И. Гулин, С.В. Забелина, Н. М. Сафьянников и Е.П. Угрюмов. Цифровой термометр, кл. G 01 К 7/32, заявлено 1987 г., опубликовано 1989 г., бюллютень 41, прототип. 2. USSR copyright certificate 1520360. A.I. Gulin, S.V. Zabelina, N.M.Safyannikov and E.P. Gloomies. Digital thermometer, cl. G 01 K 7/32, declared 1987, published 1989, bulletin 41, prototype.

Claims (1)

Цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, первый и второй генераторы частот, реверсивный и суммирующий счетчики, три элемента И, триггер, блок индикации, преобразователи частоты в код и кода в частоту, причем выход термопреобразователя соединен с установочным входом триггера, сбрасывающий вход которого, подключен к выходу переноса суммирующего счетчика, соединенного счетным входом с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого генератора частоты, а второй - с выходом триггера и со вторыми входами второго и третьего элементов И, причем первые входы этих элементов И соединены соответственно второго - с выходом второго генератора частоты и с опорным частотным входом преобразователя кода в частоту, а третьего - с выходом преобразователя кода в частоту и с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход этого счетчика подключен к выходу второго элемента И, а выход третьего элемента И соединен со входом преобразователя частоты в код, выход которого подсоединен ко входу блока индикации, отличающийся тем, что в устройство введен регистр, кодовый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, прямой динамический вход записи - с выходом триггера, а выход - с кодовым входом преобразователя кода в частоту. A digital thermometer comprising a thermocouple with a frequency output, first and second frequency generators, a reversing and summing counters, three I elements, a trigger, an indication unit, frequency converters into a code and a code into a frequency, the thermocouple output being connected to a trigger setup input, which reset the input of which connected to the transfer output of the summing counter connected by the counting input to the output of the first element And, the first input of which is connected to the output of the first frequency generator, and the second to the trigger output and with the second inputs of the second and third elements And, and the first inputs of these elements And are connected respectively the second - with the output of the second frequency generator and with the reference frequency input of the code to frequency converter, and the third - with the output of the code to frequency converter and with the subtracting input of the reverse counter , the summing input of this counter is connected to the output of the second element And, and the output of the third element And is connected to the input of the frequency converter into a code, the output of which is connected to the input of the display unit, characterized in that then a register is entered into the device, the code input of which is connected to the output of the reversible counter, the direct dynamic input of the record is with the output of the trigger, and the output is with the code input of the code to frequency converter.
RU2002115531/28A 2002-06-10 2002-06-10 Digital temperature meter RU2207529C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002115531/28A RU2207529C1 (en) 2002-06-10 2002-06-10 Digital temperature meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002115531/28A RU2207529C1 (en) 2002-06-10 2002-06-10 Digital temperature meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2207529C1 true RU2207529C1 (en) 2003-06-27

Family

ID=29211985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002115531/28A RU2207529C1 (en) 2002-06-10 2002-06-10 Digital temperature meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2207529C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510492C2 (en) * 2012-05-17 2014-03-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Digital thermometre
RU2690079C1 (en) * 2018-08-02 2019-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Digital thermometer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510492C2 (en) * 2012-05-17 2014-03-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Digital thermometre
RU2690079C1 (en) * 2018-08-02 2019-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Digital thermometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3593012A (en) Engine life recorder system using engine temperature and rpm data
RU2207529C1 (en) Digital temperature meter
JPS58117461A (en) Speed detector
US4078427A (en) Ultrasonic flow or current meter
RU2212637C1 (en) Digital thermometer
Jordan et al. Integrated circuit correlator for flow measurement
JP3099327B2 (en) Phase measurement circuit
JPS6148087B2 (en)
RU2135965C1 (en) Digital thermometer
US3125750A (en) Clock pulses
US4392749A (en) Instrument for determining coincidence and elapse time between independent sources of random sequential events
JP3031970B2 (en) Filter circuit
SU1425834A1 (en) Device for measuring ratio of time intervals
SU769553A1 (en) Device for measuring phase error of computing systems
JPS6026462B2 (en) Angle correction method of radio current meter
RU2055395C1 (en) Sign correlation meter
SU898468A1 (en) Graphic information reading-out device
SU1652817A1 (en) Ultrasonic echo-pulse thickness gauge
RU2174706C1 (en) Device for metering distribution density of random process probabilities
SU859940A1 (en) Uhf pulse power meter
RU2055330C1 (en) Digital thermometer
SU1510000A1 (en) Device for measuring fluctuation of magnetic tape transport speed
SU868617A1 (en) Digital frequency meter
SU714302A1 (en) Pulse repetition frequency measuring method
RU2099719C1 (en) Meter of parameters of linear frequency-modulated signals

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20070503

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110611

RZ4A Other changes in the information about an invention
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170611