SU1375957A1

SU1375957A1 - Цифровой термометр

Info

Publication number: SU1375957A1
Application number: SU864120984A
Authority: SU
Inventors: Грант Грачевич Айвазян
Original assignee: Институт радиофизики и электроники АН АрмССР
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1988-02-23

Abstract

Изобретение относитс к температурным измерени м. Цель изобретени - повышение точности измерени путем уменьшени вли ни на результат измерени нестабильности элементов термометра . Устр-во работает с чувствительным элементом, имеющим как положительную , так и отрицательную температурную зависимость. Обладает шка-. лой, начинающейс с отрицательных температур и плавно переход щей через нуль. Дает информацию о положительных и отрицательных температурах в пр мом коде. Имеет возможность произво- дить отсчет температуры как по шкале .Цельси , так и по шкале Кельвина. 1 ил.

Description

СО

ел ф

ста

1137

Изобретение относитс к области , температурных измерений.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем уменьшени вли ни на результат измерени нестабильности элементом термометра.

На чертеже приведена блок-схема цифрового термометра.

единичным состо нием инверсного выхода триггера 15, поступают на суммирующий вход счетчика 19, суммиру сь в нем с нул . Счетчик 12, производ вычитание, досчитывает до нул , после

чего на его выходе заема (-iO) по вл етс импульс, перевод щий триггер 9 в нулевое состо ние. При этом ключ

Цифровой термометр содержит термо- Q 11 размыкаетс , ключ 10 замыкаетс

20

чувствительньй элемент 1, первый выключатель 2, опорный элемент 3, второй выключатель 4, частотный преобразователь 5, первую шину 6 данных, многопозиционный переключатель 7, вторую 5 шину 8 данньпс, первый триггер 9, первый ключ 10, второй ключ 11, двоично- дес тичный реверсивньй счетчик 12 с установкой начальных данных, блок 13 индикации, элемент ИЛИ 14, второй триггер 15, генератор 16 пр моуголь-. ных импульсов, третий ключ 17, четвертый ключ 18 и двоичный реверсивный счетчик 19.

Б качестве термочувствительного элемента может быть использован термопреобразователь сопротивлени или термочувствительньш конденсатор, Если в качестве термочувствительного элемента используетс термопреобразова- зо тель сопротивлени , то в качестве частотного преобразовател должен .использоватьс преобразователь сопротивлени в частоту, а в качестве опорного элемента - эталонньй резистор . П|эи использовании в качестве термочувствительного элемента термочувствительного конденсатора в качестве частотного преобразовател и опорного элемента должны быть использованы соответственно преобразователь емкости в частоту и эталонный конденсатор .

Цифровой термометр работает следующим образом.

В первом такте работы триггер 9 находитс в единичном состо нии, а триггер 15 - в нулевом состо нии. Единичное состо ние инверсного выхода триггера 15 замыкает выключатель 4

и импульсы частотного преобразовате л 5 начинают поступать на суммирую щтнй вход Счетчика 12. Первьй такт работы устройства заканчиваетс в м мент, когда счетчик 12 достигает пе реполнени , после чего на его выход переноса II по вл етс импульс, кото рьш устанавливает триггер 15 в единичное состо ние и формирует единич ный импульс на выходе элемента ИЛИ 14. Этот импульс устанавливает триг гер 9 в единичное состо ние .и, пост па на вход 3 управлени загрузкой начальных данных счетчика 12, произ 25 водит запись в него числа N, с вход переустановки, соединенных через пе реключатель 7 с первой щиной 6 данных .

Во втором такте импульсы генератора 16, поступа через ключ 18 на вычитакзщий вход счетчика 19, вычита ютс из записанного в нем числа Nj,, до которого он досчитал в течение первого такта. Единичное состо ние пр мого выхода триггера 15 замыкает выключатель 2, термочувствительный элемент 1 подключаетс к частотному преобразователю 5, выходные импульс которого через замкнутый ключ 11 на чинают поступать на вычитающий вход счетчика 12, котор ьй уже во втором такте отсчитывает результат измерени . Второй такт заканчиваетс в мо мент, когда счетчик 19, вычита , до читает до нул . При этом на его выходе заема ( 0) по вл етс импульс который поступает на вход управлени считыванием результата блока 13 инд кации, в которьш переписываетс результат измерени с выходов разр до

35

40

45

и подключает к частотному преобразо- счетчика 12. Если во втором такте

вателю 5 опорньш элемент 3. При этом выходные импульсы частотного преобразовател 5 через ключ 11, открытый единичным состо нием пр мого выхода триггера 9, поступают на вычитающий вход счетчика 12, вычита сь из записанного в нем числа nj, а импульсы генератора 16 через ключ 17, открытый

0

5

о

и импульсы частотного преобразовател 5 начинают поступать на суммирую- щтнй вход Счетчика 12. Первьй такт работы устройства заканчиваетс в момент , когда счетчик 12 достигает переполнени , после чего на его выходе переноса II по вл етс импульс, кото- рьш устанавливает триггер 15 в единичное состо ние и формирует единичный импульс на выходе элемента ИЛИ 14. Этот импульс устанавливает триггер 9 в единичное состо ние .и, поступа на вход 3 управлени загрузкой начальных данных счетчика 12, произ- 5 водит запись в него числа N, с входов переустановки, соединенных через переключатель 7 с первой щиной 6 данных .

Во втором такте импульсы генератора 16, поступа через ключ 18 на вычитакзщий вход счетчика 19, вычитаютс из записанного в нем числа Nj,, до которого он досчитал в течение первого такта. Единичное состо ние пр мого выхода триггера 15 замыкает выключатель 2, термочувствительный элемент 1 подключаетс к частотному преобразователю 5, выходные импульсы которого через замкнутый ключ 11 начинают поступать на вычитающий вход счетчика 12, котор ьй уже во втором такте отсчитывает результат измерени . Второй такт заканчиваетс в момент , когда счетчик 19, вычита , досчитает до нул . При этом на его выходе заема ( 0) по вл етс импульс, который поступает на вход управлени считыванием результата блока 13 индикации , в которьш переписываетс результат измерени с выходов разр дов

5

0

5

счетчик 12, вычита , не успевает досчитать до нул , то в знаковый разр д Зн блока 13 индикации переписываетс нулев ое состо ние инверсного выхода триггера 9, дающее информацию об отрицательном значении измер емой температуры . Если счетчик 12 успевает досчитать до нул , то управление с

3

его выхода заема () переключает триггер 9, счетчик 12 начинает суммровать , а в знаковый разр д Зн блок 13 индикации в конце второго такта уже поступает единица с инверсного выхода триггера 9, информирующа о положительном значении измер емой тпературы . Импульс с выхода заема (х счетчика 19 одновременно с выдачей результате измерени переводит триггер 15 в нулевое состо ние, а через элемент ИЛИ 14 переводит триггер 9 в единичное состо ние, и, поступа на вход 3 управлени загрузкой начальных данных, производит загрузку

в счетчик 12 числа п-, тем самым производ запуск первого такта нового цикла измерени .

При подключении термочувствитель- ного элемента к частотному преобразователю на его выходе формируетс час

где

коэффициент

.частотного преобразо

вател ; П - параметр термочувствительного элемента, отсчитываемьш в омах дл случа использовани термопреобразовател сопротивлени , в фарадах - дл использовани термочувствительного конденсатора и т.д. При подключении к частотному преобразователю опррного элемента формируетс частота о Кп По, где П - параметр опорного элемента, характер которого соответствует характеру параметра термочувствительного элемента.

Так как длительность первого такта задаетс поступлением в счетчик 12 максимального числа импульсов

она равна ,Nм/fo ° врем в

счетчик 19 поступает N, импульсов , где f - частота импульсов генератора 16 пр моугольных импульсов. Во втором такте счетчик 19, производ вычитание импульсов генератора 16 из числа N, досчитывает до нул за врем ,/f ( -f )/f- N„/fp; за врем втором такте в счетчик 12 поступает N-г Jj f., импульсов, откуда можно записать

--i f Т к П ЕС п

К,

- --п:Число импульсов, поступающее в .счетчик 12.во втором такте и опреде- л ющее результат измерени , не. зави- ;сит от f и К, определ сь только i параметрами термочувствительного и топорного элементов.

0

5

n

5

Рассмотрим случай, когда термочувствительный элемент имеет положительную температурную зависимость, т-.е. его параметр при верхнем пределе диапазона измерений имеет большее значение, чем при нижнем П , Тогда, если произвести выбор

ТВ

то в

счетчик 12 при верхнем-пределе диапазона измерений во втором такте поступит Nj N импульсов. Соответственно в нижнем пределе диапазона измерений в счетчик 12 согласно (1) поступит ..импульсов. Изменение числа импульсов от N ц до N. должно соответствовать числу единиц мпадше- го разр да в диапазоне измерений температуры , т.е.

Ne-N, (T,-Tj K,(2)

где Tg и Т - значени температуры соответственно в верхнем и нижнем пределах диапазона измерений, а К 1,10,100... соответственно при измерении температуры с точностью до 1, 0,1, 0,01°С. Откуда получаем условие

K(T,-TH)N,(I - II--),

ii о

(3)

которое удовлетвор етс выбором N. Число предустановки п определ етс из выражени

п. о

К т,

(4)

5

Тогда если измер етс температура нижнем пределе диапазона измерений.

счетчик которые

то в сов, сов, и в цательное

12 поступает N „ импуль- вычитаютс «з п импуль- записьшаетс отрисчетчике число

. п

nifi.

КТ -N,

П1

и

-TK-K, (5)

45

50

55

что представл ет собой результат измерени температуры в нижнем пределе диапазона измерений с точностью К. Информацию об отрицательном значении полученного результата дает нахождение счетчика 12.в режиме вычитани к концу второго такта, что определ етс нулевым состо нием инверсного выхода триггера 9, поступающим в знаковый разр д блока 13 индикации. . Если измер етс температура в верхнем пределе диапазона измерений, то в счетчик 12 во втором такте поступает Ng импульсов, из которых Hj импульсов привод т счетчик 12 в нулевое состо ние, а остальные суммируютс в нем и в конце второго такта в блок 13 индикации вьщаетс число

шкале Цельси , так и по шкале Кель вина .

Claims

Формула изобретени

Цифровой термометр, содержащий термочувствительный элемент, частотный преобразователь, двоично-дес тичный реверсивный счетчик с установкой начальных данных, выходы которого соединены с блоком индикации, знаковый разр д которого подключен к инверсному выходу первого триггера, вход управлени загрузкой начальных данных и выход заема соединены сооти нулевым входами первого триггера, а входы пр мого и обратного счета подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, первые входы которых устройства при измерении Тп определ -20 соединены соответственно с инверсным

,N, ,Км(1- -)+КТн

о

КТ8,(6)

ЧТО представл ет собой результат из- , мерени температуры в верхнем пределе диапазона измерений с точностью К, Нахождение счетчика 12 в режиме суммировани к концу второго такта дает информацию о положительном значении ю полученного результата, что передаетс в знаковый разр д Зн блока 13 индикации в виде единичного состо ни нулевого выхода триггера 9.

Если измер етс некотора промежу- 5 ветственно с единичным точна температура „ из диапазона

Т -Т

п а

то импульсов.

в счетчик 12 поступает Nп дл которых выполн етс

условие , т.е. режим работы

етс вьфажением (5) при Np ,, и вы- рагкением (6) при Nn Hj.

При необходимости произвести измерение по шкале Кельвина производитс переключение переключател 7 и к 25 его выходам подключаетс втора шина

данных, на которой записано число , п Пд-лТ-К , где ДТ - Цел.ьси и Кельвина.

мер, дл сываетс

случа число

(6)

смещение шкал При этом, напри- в счетчике запи30

и пр мым выходами первого триггера, а вторые входы соединены между собой , генератор пр моугольных импульсов , выход которого подключен к входу третьего ключа, отличающи й- с тем, что, с целью повышени точности измерени путем исключени вли ни нестабильности элементов термометра , в него введены первый и второй выключатели, опорный элемент, второй триггер, четвертый ключ, дво- ичньш реверсивньш счетчик и элемент РШИ, выход которого соединен с единичным входом первого триггера, второй вход соединен с единичным входом второго триггера и с выходом переноса двоично-дес тичного счетчика, а первый, вход соединен с нулевым входом второго триггера, с входом управлени считыванием результатов блока индикации и выходом заема двоичного реверсивного счетчика, входы обратного и пр мого счета которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого ключей, управл ющие входы которых соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами второго триггера, соединенными соответственно с управл ющими входами первого и второго выключателей, входы которых соединены соответственно с выходами термочувствительного и опорного элементов, и выходы подключены к входам частотного преобразовател , выход которого соединен с вторым входом первого ключа, при этом вход четвертого ключа подключен к выходу генератора пр моугольных импульсов.

Нц-п з СК8-Пз)+йТ-К(Тв+йТ .-К,

I

что представл ет собой результат измерени температуры в верхнем пределе диапазона измерений с точностью К по шкале Кельвина.

Дл случа отрицательной температурной зависимости термочувствительного элемента приведенные соотношени рассматриваютс при взаимной замене Т на , а в знаковом разр де Зн блока 13 индикации единица соответствует отрицательным значени м измер емой температуры.

Таким образом, предлагаемое устройство может работать с чувствительным элементом, имеющим как положительную , так и отрицательную температурную зависимости, обладает шкалой, начинающейс с отрицательньпс температур и плавно переход щей через нуль, и дает информацию о положитель- HbTx li отрицательных температурах в пр мом коде. Кроме этого, предлагае- мое устройство имеет возможность производить отсчет температуры как по

5

0

5

0

0 5

5

и пр мым выходами первого триггера, а вторые входы соединены между собой , генератор пр моугольных импульсов , выход которого подключен к входу третьего ключа, отличающи й- с тем, что, с целью повышени точности измерени путем исключени вли ни нестабильности элементов термометра , в него введены первый и второй выключатели, опорный элемент, второй триггер, четвертый ключ, дво- ичньш реверсивньш счетчик и элемент РШИ, выход которого соединен с единичным входом первого триггера, второй вход соединен с единичным входом второго триггера и с выходом переноса двоично-дес тичного счетчика, а первый, вход соединен с нулевым входом второго триггера, с входом управлени считыванием результатов блока индикации и выходом заема двоичного реверсивного счетчика, входы обратного и пр мого счета которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого ключей, управл ющие входы которых соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами второго триггера, соединенными соответственно с управл ющими входами первого и второго выключателей, входы которых соединены соответственно с выходами термочувствительного и опорного элементов, и выходы подключены к входам частотного преобразовател , выход которого соединен с вторым входом первого ключа, при этом вход четвертого ключа подключен к выходу генератора пр моугольных импульсов.