RU2253846C1

RU2253846C1 - Temperature measuring device

Info

Publication number: RU2253846C1
Application number: RU2003135158/28A
Authority: RU
Inventors: В.И. Баженов (RU); В.И. Баженов; В.Л. Будкин (RU); В.Л. Будкин; Н.И. Горбатенков (RU); Н.И. Горбатенков; Н.П. Федулов (RU); Н.П. Федулов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ")
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-10

Abstract

FIELD: measurement technology.

SUBSTANCE: device has current source, analog-to-digital converter, control unit, switches, reference resistors, multiplexer, strain-gauge resistor connected with input of multiplexer, signal oscillator, counter, register, and processor. Reference resistors are connected to input of multiplexer via doubled switched. Output of current source is connected with output of multiplexer; input of analog-to-digital converter is also connected with output of multiplexer. Inputs of control unit are connected with output of analog-to-digital converter and with first and second outputs of signal oscillator. Output of counter is connected to data input of register. Outputs of processors are connected with input of doubled switch and with resolution reading-out input of register. Output of register is connected with input of processor through bus.

EFFECT: improved precision of measurement.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям температурных условий.The invention relates to the field of measuring equipment, namely to measuring transducers of temperature conditions.

Известно устройство для измерения температуры [1], содержащее терморезистор, коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь сопротивление-код, ключ, блок управления, образцовый резистор.A device for measuring temperature [1] containing a thermistor, a switch, an amplifier, an analog-to-digital converter, a resistance-code converter, a key, a control unit, an exemplary resistor is known.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения температуры [2], содержащее источник тока, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, ключи, первый образцовый резистор, мультиплексор, подключенный к его первому входу терморезистор.The closest in technical essence is a device for measuring temperature [2], containing a current source, analog-to-digital converter, control unit, switches, a first model resistor, a multiplexer connected to its first input thermistor.

Недостатком такого устройства для измерения температуры является погрешность измерения температуры вследствие потери информации при преобразовании и различиях разрешающей способности на верхнем и нижнем пределах измерения температуры, вызванных нелинейной функцией преобразования терморезистора.The disadvantage of such a device for measuring temperature is the error of temperature measurement due to loss of information during conversion and differences in resolution at the upper and lower limits of temperature measurement caused by the nonlinear conversion function of the thermistor.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения температуры.The technical result of the invention is to improve the accuracy of temperature measurement.

Данный технический результат достигается в устройстве для измерения температуры, содержащем источник тока, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, ключи, первый образцовый резистор, мультиплексор, подключенный к его первому входу терморезистор, тем, что в него введены многофункциональный генератор сигналов, счетчик, регистр, процессор, выполненный с сопротивлением 40-60 от сопротивления первого образцового резистора второй образцовый резистор, первый ключ выполнен как сдвоенный ключ с одним замыкающим контактом и одним размыкающим контактом, первый образцовый резистор подключен к входу замыкающего контакта сдвоенного ключа, второй образцовый резистор подключен к входу размыкающего контакта сдвоенного ключа, выходы замыкающего и размыкающего контактов сдвоенного ключа соединены и подключены к второму входу мультиплексора; в источнике тока нагрузка выполнена из последовательно соединенных первого и второго резисторов, сопротивление первого резистора выполнено с отношением 4-10 к сопротивлению второго резистора, вход одного из ключей подключен к первому выводу первого резистора, выход этого ключа подключен к второму выводу первого резистора, выход источника тока подключен к выходу мультиплексора, к которому также подключен вход аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу блока управления, к второму входу блока управления подключен первый выход многофункционального генератора сигналов с первой частотой, по крайней мере в два раза большей максимальной частоты преобразования аналого-цифрового преобразователя, к третьему входу блока управления подключен второй выход многофункционального генератора сигналов со второй частотой, по крайней мере на два порядка меньшей первой частоты, первый выход блока управления подключен к входу счета счетчика, к входу обнуления которого подключен второй выход блока управления, выход счетчика подключен к входу данных регистра, к входу разрешения записи которого подключен третий выход блока управления, первый выход процессора подключен к управляющему входу сдвоенного ключа, второй выход процессора подключен к входу управления ключа в источнике тока, третий выход процессора подключен к входу разрешения чтения регистра, еще два выхода процессора подключены к входам селекции мультиплексора, выход регистра соединен шиной данных с входом процессора; блок управления содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый D-триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой инверторы, первое и второе логические устройства 2И-НЕ, логическое устройство И, являющийся первым входом блока управления вход первого инвертора предназначен для подключения выхода аналого-цифрового преобразователя, выход первого инвертора подключен к сигнальному входу первого D-триггера, прямой выход которого подсоединен к сигнальному входу второго D-триггера и первому входу первого логического устройства 2И-НЕ, инверсный выход первого D-триггера подключен к первому входу логического устройства И, являющиеся вторым входом блока управления тактовый вход первого D-триггера, тактовый вход пятого D-триггера, вход второго инвертора предназначен для подключения к первому выходу многофункционального генератора сигналов, к выходу второго инвертора подключены тактовые входы второго D-триггера и четвертого D-триггера, являющийся третьим входом блока управления тактовый вход третьего D-триггера предназначен для подключения к второму выходу многофункционального генератора сигналов, выход третьего D-триггера подключен к второму входу логического устройства И, выход которого соединен с сигнальным входом четвертого D-триггера, выход четвертого D-триггера подключен к сигнальному входу пятого D-триггера и первому входу второго логического устройства 2И-НЕ, выход которого соединен с входом третьего инвертора и с входом сброса третьего D-триггера, инверсный выход второго D-триггера подсоединен к второму входу первого логического устройства 2И-НЕ, выход которого является первым выходом блока управления и предназначен для подключения к входу счета счетчика, инверсный выход пятого D-триггера подключен к второму входу второго логического устройства 2И-НЕ, выход третьего инвертора, являющийся третьим выходом блока управления и предназначенный для подключения к входу разрешения записи регистра, подключен к входу четвертого инвертора, выход которого соединен с входом пятого инвертора, выход пятого инвертора соединен с входом шестого инвертора, выход которого подключен к входу седьмого инвертора, выход седьмого инвертора является вторым выходом блока управления, предназначенным для подключения к входу обнуления счетчика.This technical result is achieved in a temperature measuring device containing a current source, an analog-to-digital converter, a control unit, switches, a first model resistor, a multiplexer connected to its first input thermistor, by the fact that a multifunctional signal generator, a counter, a register are introduced into it , a processor made with a resistance of 40-60 from the resistance of the first exemplary resistor, the second exemplary resistor, the first key is made as a dual key with one make contact and one open by a contact contact, the first model resistor is connected to the input of the make contact of the dual key, the second model resistor is connected to the input of the make contact of the double key, the outputs of the make and break contacts of the double key are connected and connected to the second input of the multiplexer; the load in the current source is made of series-connected first and second resistors, the resistance of the first resistor is made with a ratio of 4-10 to the resistance of the second resistor, the input of one of the keys is connected to the first output of the first resistor, the output of this key is connected to the second output of the first resistor, the source output current is connected to the output of the multiplexer, to which the input of the analog-to-digital converter is also connected, the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the control unit, to the second the input of the control unit is connected to the first output of the multifunctional signal generator with a first frequency of at least two times the maximum conversion frequency of the analog-to-digital converter, the second output of the control unit is connected to the second output of the multifunctional signal generator with a second frequency of at least two orders of magnitude lower of the first frequency, the first output of the control unit is connected to the input of the counter account, to the input of zeroing of which the second output of the control unit is connected, the output of the counter it is connected to the register data input, the third output of the control unit is connected to the write permission input, the first processor output is connected to the dual key control input, the second processor output is connected to the key control input in the current source, the third processor output is connected to the register read permission input, two processor outputs are connected to the multiplexer selection inputs, the register output is connected by a data bus to the processor input; the control unit contains the first, second, third, fourth and fifth D-flip-flops, the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inverters, the first and second logical devices 2I-NOT, the logical device AND, which is the first input of the control unit input the first inverter is designed to connect the output of an analog-to-digital converter, the output of the first inverter is connected to the signal input of the first D-trigger, the direct output of which is connected to the signal input of the second D-trigger and the first input of the first logical device 2I-NOT, the inverse output of the first D-trigger is connected to the first input of the logic device AND, which are the second input of the control unit, the clock input of the first D-trigger, the clock input of the fifth D-trigger, the input of the second inverter is designed to connect to the first output of the multi-function signal generator , to the output of the second inverter, the clock inputs of the second D-trigger and the fourth D-trigger are connected, which is the third input of the control unit, the clock input of the third D-trigger is designed to connect to the second output. of an operational signal generator, the output of the third D-trigger is connected to the second input of the AND logic device, the output of which is connected to the signal input of the fourth D-trigger, the output of the fourth D-trigger is connected to the signal input of the fifth D-trigger and the first input of the second logic device 2I-NOT , the output of which is connected to the input of the third inverter and to the reset input of the third D-trigger, the inverse output of the second D-trigger is connected to the second input of the first logical device 2I-NOT, the output of which is the first output the control unit and is designed to connect to the input of the counter account, the inverse output of the fifth D-trigger is connected to the second input of the second logical device 2I-NOT, the output of the third inverter, which is the third output of the control unit and designed to connect to the register enable input, is connected to the input the fourth inverter, the output of which is connected to the input of the fifth inverter, the output of the fifth inverter is connected to the input of the sixth inverter, the output of which is connected to the input of the seventh inverter, the output of the seventh inverter wish to set up the second output of the control unit, intended for connection to the input of the counter is reset.

Введение в устройство для измерения температуры многофункционального генератора сигналов, счетчика, регистра, процессора, подключение выхода аналого-цифрового преобразователя к первому входу блока управления, а первого выхода блока управления к входу счета счетчика, выполнение многофункционального генератора сигналов с первым выходом с первой частотой, по крайней мере в два раза большей максимальной частоты преобразования аналого-цифрового преобразователя, со вторым выходом со второй частотой, по крайней мере на два порядка меньшей первой частоты, подключение выходов многофункционального генератора сигналов к входам блоков управления, выполнение блока управления в составе пяти D-триггеров, семи инверторов, двух логических устройств 2И-НЕ, логического устройства И вследствие достигаемой синхронизации работы устройства для измерения температуры обеспечивает сохранение информации в процессе преобразования, что повышает точность измерения температуры.Introduction to the device for measuring the temperature of the multifunctional signal generator, counter, register, processor, connecting the output of the analog-to-digital converter to the first input of the control unit, and the first output of the control unit to the input of the counter's counter, performing the multifunctional signal generator with the first output with the first frequency, at least twice the maximum conversion frequency of an analog-to-digital converter, with a second output with a second frequency at least two orders of magnitude lower the first frequency, connecting the outputs of the multifunctional signal generator to the inputs of the control units, the execution of the control unit consisting of five D-flip-flops, seven inverters, two logical devices 2I-NOT, a logical device And due to the achieved synchronization of the operation of the temperature measuring device, it stores information during the conversion , which increases the accuracy of temperature measurement.

Посредством введения второго образцового резистора и процессора, выполнения одного из ключей в виде сдвоенного ключа, выполнения сопротивления второго образцового резистора с сопротивлением 40-60 от сопротивления первого образцового резистора, выполнения нагрузки источника тока из последовательно соединенных первого и второго резисторов, выполнения сопротивления первого резистора с отношением 4-10 к сопротивлению второго резистора, подключения ключа к выводам первого резистора, подключения первого и второго образцовых резисторов к входам сдвоенного ключа, подключения соединенных вместе выходов сдвоенного ключа ко второму входу мультиплексора, подключения выхода источника тока к выходу мультиплексора обеспечивается в большей степени одинаковая разрешающая способность измерения температуры.By introducing the second exemplary resistor and processor, making one of the keys as a double key, performing the resistance of the second exemplary resistor with a resistance of 40-60 from the resistance of the first exemplary resistor, performing a load of the current source from the first and second resistors connected in series, performing the resistance of the first resistor with the ratio of 4-10 to the resistance of the second resistor, connecting the key to the terminals of the first resistor, connecting the first and second reference resistors to I Odds of a double key, connecting the outputs of a double key connected together to the second input of the multiplexer, connecting the output of the current source to the output of the multiplexer provides a more equal temperature resolution.

На фиг.1 представлена общая схема устройства для измерения температуры, на фиг.2 - электрическая принципиальная схема блока управления, на фиг.3 - циклограмма сигналов в устройстве для измерения температуры.Figure 1 presents a General diagram of a device for measuring temperature, figure 2 is an electrical schematic diagram of a control unit, figure 3 is a sequence diagram of signals in a device for measuring temperature.

Устройство для измерения температуры (фиг.1) содержит мультиплексор 1, аналого-цифровой преобразователь 1, блок управления 3, счетчик 4, регистр 5, источник тока 6, ключ 7, процессор 8, многофункциональный генератор сигналов 9, сдвоенный ключ 10, терморезистор R_T, подключенный к первому входу мультиплексора 1, первый образцовый резистор R_OБ1, второй образцовый резистор R_OБ2. Сопротивление второго образцового резистора R_ОБ2 составляет 40-60 от сопротивления первого образцового резистора R_ОБ1. Первый образцовый резистор R_ОБ1 подключен к входу замыкающего контакта сдвоенного ключа 10, второй образцовый резистор R_ОБ2 подключен к входу размыкающего контакта сдвоенного ключа 10. Выходы замыкающего и размыкающего контактов сдвоенного ключа 10 соединены и подключены к второму входу мультиплексора 1. В источнике тока 6 нагрузка выполнена из последовательно соединенных первого R1 и второго R2 резисторов, сопротивление первого резистора R1 выполнено с отношением 4-10 к сопротивлению второго резистора R2. Вход ключа 7 подключен к первому выводу первого резистора R1, выход ключа 7 подключен к второму выводу первого резистора R1. Выход источника тока 6 подключен к выходу мультиплексора 1, к которому также подключен вход аналого-цифрового преобразователя 2, выход аналого-цифрового преобразователя 2 подключен к первому входу "а" блока управления 3. К второму входу "б" блока управления 3 подключен первый выход многофункционального генератора сигналов 9 с первой частотой f₁, по крайней мере в два раза большей максимальной частоты преобразования аналого-цифрового преобразователя 2. К третьему входу "в" блока управления 3 подключен второй выход многофункционального генератора сигналов 9 с второй частотой f₂, по крайней мере на два порядка меньшей первой частоты f₁. Первый выход "г" блока управления 3 подключен к входу счета счетчика 4, к входу обнуления которого подключен второй выход "д" блока управления 3. Выход счетчика 4 подключен к входу данных регистра 5, к входу разрешения записи которого подключен третий выход "е" блока управления 3. Первый выход процессора 8 подключен к управляющему входу сдвоенного ключа 10, второй выход процессора 8 подключен к входу управления ключа 7, третий выход процессора 8 подключен к входу разрешения чтения регистра 5, еще два выхода "ж" и "к" процессора 8 подключены к входам селекции мультиплексора 1. Выход регистра 5 соединен шиной данных с входом процессора 8.The temperature measuring device (Fig. 1) contains a multiplexer 1, an analog-to-digital converter 1, a control unit 3, a counter 4, a register 5, a current source 6, a key 7, a processor 8, a multi-function signal generator 9, a dual key 10, a thermistor R _T connected to the first input of multiplexer 1, the first exemplary resistor R _OB1 , the second exemplary resistor R _OB2 . The resistance of the second exemplary resistor R _OB2 is 40-60 of the resistance of the first exemplary resistor R _OB2 . The first exemplary resistor R _{OB1 is} connected to the input of the make contact of the dual key 10, the second exemplary resistor R _{OB1 is} connected to the input of the make contact of the double key 10. The outputs of the make and break contacts of the double key 10 are connected and connected to the second input of the multiplexer 1. In the current source 6, the load made of series-connected first R1 and second R2 resistors, the resistance of the first resistor R1 is made with a ratio of 4-10 to the resistance of the second resistor R2. The input of the key 7 is connected to the first terminal of the first resistor R1, the output of the key 7 is connected to the second terminal of the first resistor R1. The output of the current source 6 is connected to the output of the multiplexer 1, to which the input of the analog-to-digital converter 2 is also connected, the output of the analog-to-digital converter 2 is connected to the first input "a" of the control unit 3. The first output is connected to the second input "b" of the control unit 3 a multifunctional signal generator 9 with a first frequency f ₁ at least twice the maximum conversion frequency of the analog-to-digital converter 2. A second output of the multifunctional generator is connected to the third input “in” of the control unit 3 ora of signals 9 with a second frequency f ₂ at least two orders of magnitude smaller than the first frequency f ₁ . The first output "g" of the control unit 3 is connected to the input of the counter 4 counter, to the input of zeroing of which the second output "d" of the control unit 3 is connected. The output of the counter 4 is connected to the data input of register 5, the third output "e" is connected to the recording permission input control unit 3. The first output of the processor 8 is connected to the control input of the dual key 10, the second output of the processor 8 is connected to the control input of the key 7, the third output of the processor 8 is connected to the read permission input of register 5, two more outputs “g” and “to” of the processor 8 connected to the inputs of villages section multiplexer 1. The output of the register 5 is connected by a data bus to the input of the processor 8.

Блок управления 3 (фиг.2) содержит первый 11', второй 11", третий 11'", четвертый 11^IV и пятый 11^VD-триггеры, первый 12', второй 12", третий 12'", четвертый 12^IV и пятый 12^V, шестой 12^VI и седьмой 12^VII инверторы, первое 13' и второе 13" логические устройства 2И-НЕ, логические устройство И 14.The control unit 3 (Fig.2) contains the first 11 ', second 11 ", third 11'", fourth 11 ^IV and fifth 11 ^V D-flip-flops, first 12 ', second 12 ", third 12'", fourth 12 ^IV and the fifth 12 ^V , the sixth 12 ^VI and the seventh 12 ^VII inverters, the first 13 'and second 13 "logical devices 2I-NOT, logical device AND 14.

Являющийся первым входом "а" блока управления 3 вход первого инвертора 12' предназначен для подключения выхода аналого-цифрового преобразователя 2. Выход первого инвертора 12' подключен к сигнальному входу первого D-триггера 11', прямой выход которого подсоединен к сигнальному входу второго D-триггера 11" и первому входу первого логического устройства 2И-НЕ 13'. Инверсный выход первого D-триггера 11' подключен к первому входу логического устройства И 14. Являющиеся вторым входом "б" блока управления 3 тактовый вход первого D-триггера 11', тактовый вход пятого 11^V D-триггера, вход второго инвертора 12" предназначены для подключения к первому выходу многофункционального генератора сигналов 9. К выходу второго инвертора 12" подключены тактовые входы второго D-триггера 11" и четвертого D-триггера 11^IV. Являющийся третьим входом "в" блока управления 3 тактовый вход третьего D-триггера 11'" предназначен для подключения к второму входу многофункционального генератора сигналов 9. Выход третьего D-триггера 11'" подключен к второму входу логического устройства И 14, выход которого соединен с сигнальным входом четвертого D-триггера 11^IV. Выход четвертого D-триггера 11^IV подключен к сигнальному входу пятого D-триггера 11^V и первому входу второго логического устройства 2И-НЕ 13", выход которого соединен с входом третьего инвертора 12'" и с входом сброса третьего D-триггера 11'". Инверсный выход второго D-триггера 11" подсоединен к второму входу первого логического устройства 2И-НЕ 13', выход которого является первым выходом "г" блока управления 3 и предназначен для подключения к входу счета счетчика 4. Инверсный выход пятого D-триггера 11^V подключен к второму входу второго логического устройства 2И-НЕ 13". Выход третьего инвертора 12'", являющийся третьим выходом "е" блока управления 3 и предназначенный для подключения к входу разрешения записи регистра 5, подключен к входу четвертого инвертора 12^IV, выход которого соединен с входом пятого инвертора 12^V. Выход пятого инвертора 12^V соединен с входом шестого инвертора 12^VI, выход которого подключен к входу седьмого инвертора 12^VII. Выход седьмого инвертора 12^VII является вторым выходом "д" блока управления 3, предназначенным для подключения к входу обнуления счетчика 4.Being the first input "a" of the control unit 3, the input of the first inverter 12 'is used to connect the output of the analog-to-digital converter 2. The output of the first inverter 12' is connected to the signal input of the first D-trigger 11 ', the direct output of which is connected to the signal input of the second D- trigger 11 "and the first input of the first logical device 2I-NOT 13 '. The inverse output of the first D-trigger 11' is connected to the first input of the logical device And 14. Being the second input" b "of the control unit 3 clock input of the first D-trigger 11 ', clock input n the full 11 ^V D-flip-flop, the input of the second inverter 12 "is designed to connect to the first output of the multifunctional signal generator 9. To the output of the second inverter 12" are connected the clock inputs of the second D-flip-flop 11 "and the fourth D-flip-flop 11 ^IV . Being the third input "into" the control unit 3, the clock input of the third D-flip-flop 11 '"is designed to connect to the second input of the multifunctional signal generator 9. The output of the third D-flip-flop 11'" is connected to the second input of the logical device And 14, the output of which is connected to signal input of the fourth D-trigger 11 ^IV . The output of the fourth D-flip-flop 11 ^{IV is} connected to the signal input of the fifth D-flip-flop 11 ^V and the first input of the second logic device 2I-NOT 13 ", the output of which is connected to the input of the third inverter 12 '" and to the reset input of the third D-flip-flop 11'" The inverse output of the second D-flip-flop 11 "is connected to the second input of the first logic device 2I-NOT 13 ', the output of which is the first output" g "of the control unit 3 and is designed to connect to the counter input of the counter 4. The inverse output of the fifth D-flip-flop 11 ^V is connected to the second input of the second logic ustro CTBA 2I NOR 13. "third output of the inverter 12 '," which is the third output "e" of the control unit 3 and intended to be connected to the input of the register write enable 5 is connected to a fourth input of the inverter 12 ^IV, whose output is connected to the input of the fifth inverter 12 ^V. The output of the fifth inverter 12 ^{V is} connected to the input of the sixth inverter 12 ^VI , the output of which is connected to the input of the seventh inverter 12 ^VII . The output of the seventh inverter 12 ^VII is the second output "d" of the control unit 3, intended for connection to the input of zeroing of the counter 4.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом. Когда к выходу мультиплексора 1 (фиг.1) подключен терморезистор R_T, то протекающим через терморезистор R_T током с выхода источника тока 6 создается падение напряжения, которое поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, где преобразуется в частотно-импульсный сигнал, частота которого пропорциональна величине падения напряжения на терморезисторе R_T.A device for measuring temperature operates as follows. When a thermistor R _{T is} connected to the output of multiplexer 1 (Fig. 1), a current drop through the thermistor R _T from the output of current source 6 creates a voltage drop, which is fed to the input of the analog-to-digital converter 2, where it is converted into a pulse-frequency signal, frequency which is proportional to the voltage drop across the thermistor R _T.

Поступающими на вход второго инвертора 12" и тактовый вход первого D-триггера 11' блока управления 3 импульсами частотой f₁ (фиг.3,а) с первого выхода многофункционального генератора сигналов 9 тактируются приходящие на первый вход "а" (вход первого инвертора 12') блока управления 3 импульсы частотой f₃ (фиг.3,б) с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 так, что с первого выхода "г" блока управления 3 на вход счетчика 4 поступают импульсы частотой f₃ и длительностью 1/f₁(фиг.3,г). На первый вход логического устройства И 14 с инверсного выхода первого D-триггера 11' подаются тактированные частотой f₁ импульсы частотой f₃ с длительностью 2/f₁(фиг.3,д).Coming to the input of the second inverter 12 "and the clock input of the first D-flip-flop 11 'of the control unit 3 pulses of frequency f ₁ (Fig.3, a) from the first output of the multifunctional signal generator 9 are clocked coming to the first input" a "(input of the first inverter 12 ') of the control unit 3 pulses of frequency f ₃ (Fig. 3, b) from the output of the analog-to-digital converter 2 so that from the first output "g" of the control unit 3 pulses of frequency f ₃ and duration 1 / f ₁ are received at the input of counter 4 (Fig.3, g). To the first input of the logical device And 14 with the inverse output of the first D-t iggera 11 'serves clocked frequency f ₁ f ₃ frequency pulses with a duration of 2 / f ₁ (Figure 3, d).

Импульсы частотой f₂ (фиг.3,в) на тактовом входе третьего D-триггера 11"’ с второго выхода многофункционального генератора сигналов 9 на выходе третьего D-триггера 11'" преобразуются в импульсы частотой 2/f₁ (фиг.3,е), которые поступают на второй вход логического устройства И14. В результате на выходе четвертого D-триггера 11^IVобразуются импульсы частотой f₂ и длительностью 2/f₁ (фиг.3,ж), а на выходе второго логического устройства 2И-НЕ 13" и на входе сброса третьего D-триггера 11’" образуются импульсы частотой f₂ и длительностью 1/f₁ (фиг.3,и). В течение времени, которое определяется интервалами между импульсами с частотой f₂ с выхода "е" третьего инвертора 12'" (фиг.3,к), счетчик 4 считает поступающие на его вход с первого выхода "г" блока управления 3 импульсы частотой f₃ и в момент прихода очередного импульса с выхода третьего инвертора 12'" содержимое счетчика 4 переписывается в регистр 5. Количество импульсов, подсчитанное счетчиком 4, является кодом падения напряжения на резисторе R_T. По приходу на вход счетчика 4 с второго выхода "д" блока управления 3 (выход седьмого инвертора 12^VII) импульса (фиг.3,л), передний фронт которого отстает на Δt от переднего фронта импульса с третьего выхода "е" блока управления 3 вследствие запаздывания распространения импульса между третьим 12'" и седьмым 12^VIIинверторами, счетчик 4 обнуляется. По получении сигнала с третьего выхода процессора 8 на вход разрешения чтения регистр 5 по выходной шине передает на вход процессора 8 код температуры, определяемый кодом, переписанным из счетчика 4.Pulses of frequency f ₂ (FIG. 3, c) at the clock input of the third D-trigger 11 ″ from the second output of the multi-function signal generator 9 at the output of the third D-trigger 11 ″ are converted to pulses of 2 / f ₁ (figure 3, e) that go to the second input of the logical device And14. As a result, pulses of frequency f ₂ and duration 2 / f ₁ are generated at the output of the fourth D-trigger 11 ^IV (Fig. 3, g), and at the output of the second logic device 2I-NOT 13 "and at the reset input of the third D-trigger 11 '"pulses are generated with a frequency of f ₂ and a duration of 1 / f ₁ (figure 3, and). During the time, which is determined by the intervals between pulses with a frequency f ₂ from the output "e" of the third inverter 12 '"(Fig. 3, k), counter 4 counts 3 pulses of frequency f received at its input from the first output" g "of the control unit ₃ and at the time of the arrival of the next pulse from the output of the third inverter 12 ', the contents of the counter 4 are written into register 5. The number of pulses counted by the counter 4 is the code for the voltage drop across the resistor R _T. Upon arrival at the input of the counter 4 from the second output "d" of the control unit 3 (the output of the seventh inverter 12 ^VII ) pulse (Fig.3, l), the leading edge of which is behind Δt from the leading edge of the pulse from the third output "e" of the control unit 3 due to the delay in the propagation of the pulse between the third 12 "and the seventh 12 ^VII inverters, the counter 4 is reset. Upon receipt of the signal from the third output of the processor 8 to the read enable input, register 5 sends the temperature code to the input of the processor 8, determined by the code rewritten from the counter 4.

Вследствие тактирования частотой f₁ импульсов с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 в блоке управления 3 исключается пропуск поступающих на вход счетчика 4 импульсов, полученных при преобразовании в аналого-цифровом преобразователе 2. В результате повышается точность измерения температуры.Due to the clock frequency f ₁ pulses from the output of the analog-to-digital Converter 2 in the control unit 3 eliminates the omission of the pulses received at the input of the counter 4 received during conversion in the analog-to-digital Converter 2. As a result, the accuracy of temperature measurement is improved.

Сила тока источника тока 6 при разомкнутом ключе 7 по крайней мере на порядок меньше силы тока при замкнутом ключе 7.The current strength of the current source 6 with the open key 7 is at least an order of magnitude less than the current strength with the closed key 7.

При такой температуре, когда сопротивление терморезистора R_T близко к его максимальному значению, ключ 7 разомкнут, протекающим через терморезистор R_T с большим сопротивлением малым током от источника тока 6 на терморезисторе R_T создается падение напряжения величиной, достаточной для измерения температуры с высокой разрешающей способностью.At such a temperature, when the resistance of the thermistor R _{T is} close to its maximum value, the key 7 is open, flowing through the thermistor R _T with high resistance to a small current from the current source 6 on the thermistor R _T creates a voltage drop sufficient to measure the temperature with high resolution .

После измерения падения напряжения на терморезисторе R_T по поступающим из процессора 8 сигналам на входы селекции "ж", "к" мультиплексора 1 к выходу мультиплексора 1 подключается второй образцовый резистр R_ОБ2, на большом сопротивлении которого малым протекающим током от источника тока 6 создается большое падение напряжения. После преобразования падения напряжения в код тем же самым образом, как и преобразование падения напряжения на терморезисторе R_T, код падения напряжения поступает в процессор 8. По результату сравнения кодов падений напряжения на терморезисторе R_T и втором образцовом резисторе R_ОБ2 на основании записанной в процессоре 8 функции преобразования с выхода процессора 8 поступает код температуры.After measuring the voltage drop across the thermistor R _T according to the signals received from the processor 8 to the inputs of the selection "g", "to" the multiplexer 1, the second model resistor R _{OB2 is} connected to the output of the multiplexer 1, at the high resistance of which a large flowing current from the current source 6 creates a large voltage drop. After converting the voltage drop into the code in the same way as the conversion of the voltage drop at the thermistor R _T , the voltage drop code is sent to the processor 8. By comparing the voltage drop codes at the thermistor R _T and the second reference resistor R _OB2 based on the _data recorded in the processor 8 conversion function from the output of the processor 8 receives a temperature code.

При изменении температуры, когда сопротивление терморезистора R_T приближается к его минимальному значению, падение напряжения на терморезисторе R_T уменьшается и, когда оно достигает установленного порогового значения, по сигналу с второго выхода процессора 8 ключ 7 замыкается, по сигналу с первого выхода процессора 8 срабатывает сдвоенный ключ 10, подключая к своему выходу первый образцовый резистор R_ОБ1. Теперь на малом сопротивлении терморезистора R_T большим протекающим током от источника 6 создается большое падение напряжения, достаточное для измерения температуры с высокой разрешающей способностью. После подачи на входы селекции "ж", "к" мультиплексора 1 сигналов с выходов процессора 8 к выходу мультиплексора 1 подключается первый образцовый резистор R_ОБ1 и на его меньшем сопротивлении, чем сопротивление второго образцового резистора R_ОБ2, большим током, чем при разомкнутом ключе 7, создается падение напряжения, сравнимое с падением напряжения на втором образцовом резисторе R_ОБ2 при вышеприведенных условиях. По результатам сравнения кодов падений напряжения на терморезисторе R_T и первом образцовом резисторе R_ОБ1 с выхода процессора 8 поступает код измененного значения температуры. В результате обеспечивается одинаковость разрешающей способности измерения температуры в широком диапазоне изменения сопротивления терморезистора R_T в диапазоне температур, что повышает точность измерения температуры.When the temperature changes, when the resistance of the thermistor R _T approaches its minimum value, the voltage drop across the thermistor R _T decreases and when it reaches the set threshold value, the key 7 closes by the signal from the second output of the processor 8, and the signal from the first output of the processor 8 is triggered dual key 10, connecting to its output the first exemplary resistor R _OB1 . Now, at the low resistance of the thermistor R _{T with a} large flowing current from the source 6, a large voltage drop is created, sufficient to measure the temperature with high resolution. After applying to the inputs of selection "g", "to" the multiplexer 1 signals from the outputs of the processor 8, the first model resistor R _{OB1 is} connected to the output of the multiplexer 1 and at its lower resistance than the resistance of the second model resistor R _OB2 , with a higher current than with the open key 7, a voltage drop is created comparable with the voltage drop at the second exemplary resistor R _OB2 under the above conditions. According to the results of comparing the codes of voltage drops on the thermistor R _T and the first model resistor R _OB1 , the output of the processor 8 receives a code of the changed temperature value. The result is the same resolution of the temperature measurement in a wide range of changes in the resistance of the thermistor R _T in the temperature range, which increases the accuracy of temperature measurement.

Источники информацииSources of information

1. Авторское свидетельство СССР №1362951 А1, кл. G 01 К 7/30. Устройство для измерения температуры. 1987 г.1. USSR Copyright Certificate No. 1362951 A1, class G 01 K 7/30. A device for measuring temperature. 1987 year

2. Авторское свидетельство СССР №1472771 А1, кл. G 01 К 7/30. Устройство для измерения температуры. 1989 г.2. USSR copyright certificate No. 1472771 A1, cl. G 01 K 7/30. A device for measuring temperature. 1989 year

Claims

A temperature measuring device comprising a current source, an analog-to-digital converter, a control unit, keys, a first model resistor, a multiplexer connected to its first input, a thermistor, characterized in that a multifunctional signal generator, a counter, a register, a processor are implemented in it with a resistance of 40-60 from the resistance of the first exemplary resistor, the second exemplary resistor, the first key is made as a double key with one make contact and one make contact, the first image the core resistor is connected to the input of the make contact of the dual key, the second exemplary resistor is connected to the input of the make contact of the double key, the outputs of the make and break contacts of the dual key are connected and connected to the second input of the multiplexer; the load in the current source is made of series-connected first and second resistors, the resistance of the first resistor is made with a ratio of 4-10 to the resistance of the second resistor, the input of one of the keys is connected to the first output of the first resistor, the output of this key is connected to the second output of the first resistor, the source output current is connected to the output of the multiplexer, to which the input of the analog-to-digital converter is also connected, the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the control unit, to the second the input of the control unit is connected to the first output of the multifunctional signal generator with a first frequency of at least two times the maximum conversion frequency of the analog-to-digital converter, the second output of the control unit is connected to the second output of the multifunctional signal generator with a second frequency of at least two orders of magnitude lower of the first frequency, the first output of the control unit is connected to the input of the counter account, to the zero input of which the second output of the control unit is connected, the counter output is connected it is accessible to the register data input, the recording output of which is connected to the third output of the control unit, the first output of the processor is connected to the control input of the dual key, the second output of the processor is connected to the control input of the key in the current source, the third output of the processor is connected to the input of the register read permission, two processor outputs are connected to the multiplexer selection inputs, the register output is connected by a data bus to the processor input; the control unit contains the first, second, third, fourth and fifth D-flip-flops, the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inverters, the first and second logical devices 2I-NOT, the logical device AND, which is the first input of the control unit input the first inverter is designed to connect the output of an analog-to-digital converter, the output of the first inverter is connected to the signal input of the first D-trigger, the direct output of which is connected to the signal input of the second D-trigger and the first input of the first logical device 2I-NOT, the inverse output of the first D-trigger is connected to the first input of the logic device AND, which are the second input of the control unit, the clock input of the first D-trigger, the clock input of the fifth D-trigger, the input of the second inverter are designed to connect to the first output of the multi-function signal generator , to the output of the second inverter are connected the clock inputs of the second D-trigger and the fourth D-trigger, which is the third input of the control unit, the clock input of the third D-trigger is designed to connect to the second output function generator, the output of the third D-trigger is connected to the second input of the logical device AND, the output of which is connected to the signal input of the fourth D-trigger, the output of the fourth D-trigger is connected to the signal input of the fifth D-trigger and the first input of the second logic device , the output of which is connected to the input of the third inverter and to the reset input of the third D-trigger, the inverse output of the second D-trigger is connected to the second input of the first logical device 2I-NOT, the output of which is the first output the control unit and is designed to connect to the input of the counter account, the inverse output of the fifth D-trigger is connected to the second input of the second logical device 2I-NOT, the output of the third inverter, which is the third output of the control unit and is designed to connect to the register enable input, is connected to the input the fourth inverter, the output of which is connected to the input of the fifth inverter, the output of the fifth inverter is connected to the input of the sixth inverter, the output of which is connected to the input of the seventh inverter, the output of the seventh inverter S THE second output of the control unit, intended for connection to the input of the counter is reset.