SU1455245A1

SU1455245A1 - Цифровой термометр

Info

Publication number: SU1455245A1
Application number: SU864062374A
Authority: SU
Inventors: Вадим Адольфович Голембо; Клаус Циммерман
Original assignee: Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1989-01-30

Abstract

Изобретение относитс к термометрии и позвол ет повысить достоверность результата путем автоматического контрол соответстви параметров используемого термопреобразовател требуемым значени м. Цифровой термометр содержит преобразователь 7 напр жение-код , фильтр 6 нижних частот, преобразователь 8 код - ток, схему ,16 сравнени кодов, преобразователь 14 ток- код,сигнализатор 18, цифровой индикатор 15, первый и второй резисторы 4 и 5. 5 ил.

Description

BmopuvHbii} npuffop

пит

I У8 I

Фие.7

1 . 1455245

Изобретение относитс к термометрии и может быть использовано дл измерени температуры контактным методом с помощью термопреобразовате- лей с частотным выходным сигналом (например, пьезокварцевых).

Цель изобретени - повышение достоверности результата измерени пу тем автоматического контрол соответ- ю стви параметров используемого термопреобразовател требуемым значени м.

На фиг.1 изображена схема цифрового термометра; на фиг.2 - вариант выполнени первой схемы разделени 15 частот; на фиг.З - вариант выполнени второй схемы разделени частот; на фиг.4 - схема преобразовател частоты в значение измер емой температуры; на фиг.З - схема подключени 20 сменного элемента.

Цифровой термометр содержит термочувствительный кварцевый резонатор (ТКР) 1, включенный посредством первичного канала 2 св зи в частотно- задающую цепь генератора 3, первый (идентифицирующий) резистор 4, включенный параллельно выводам ТКР 1, второй резистор 5, фильтр 6 нижних частот, преобразователь напр жение - код 7, преобразователь 8 код - ток, первую схему 9 разделени частот, стабилизатор 10 напр жени , вторичный канал И св зи, вторую схему 12

25

30

ченную между выводами конденсаторо 25 и 26.

Втора схема 12 разделени частот содержит конденсатор 28, включенный между первым проводом втори ного канала 11 линии св зи и вывод 23, конденсатор 29, включенньй меж выводами 22 и 24, и индуктивность включенную между выводами конденса ров.

Генератор 3 может быть выполнен по стандартной схеме, при этом он должен иметь большое входное сопро тивление. При наличии генератора с небольшим входным сопротивлением н входе .генератуэра следует включить конденсатор. В качестве стабилизат ра 10 напр жени , фильтра 6 низких частот, преобразовател 7 напр жение - код, преобразовател 8 код - ток, преобразовател 14 ток - код, схемы 16 сравнени кодов использую с типовые элементы, выполненные п необходимости в микроэлектронном и полнении .

Преобразователь 13 частоты в зн чение измер емой температуры может быть выполнен по типовой схеме, со держащей ключ 31, опорный кварцевы генератор 32, делитель 33 частоты базы времени с выводами 34 дл под ключени части выводов сменного эл мента 17, счетчик 35 результата с

ныи канал J i иилли, .- --,

разделени частот, преобразователь 13 35 измерительным входом, выводами 36

..Trno norrVrtinueiiiMa и гти ВЫВОПОВ СМе

частоты в значение измер емой температуры , преобразователь 14 ток - код, цифровой индикатор 15, схему 16 сравнени кодов, сменный элемент 17 и сигнализатор 18.

Выводы 19-21 первой схемы 9 разделени частот соединены соответственно с земл ной шиной, с выходом генератора 3 и выходом преобразовател 8 код - ток.45

Выводы 22 - 24 второй схемы 12 разделени частот соединены соответственно с входами преобразовател 13 частоты в значение измер емой темпе- JQ ратуры и преобразовател ток код.

Перва схема 9 разделени частот выполнена на пассивных LC-элементах и содержит конденсатор 25, включенный между выводами 19 и 21, конден- 55 сатор 26, включенный между выводом 20 и первым проводом вторичного канала 11 св зи, не соединенным с земл ной шиной, и индуктивность 27, вклюдл подключени части выводов сме ного элемента 17 и выводами в ин каторньй регистр 37, цифровой инд тор 38 кода значени измер емой т температуры.

В качестве сменного элемента 1 может быть использовано наборное ле из коммутирующих элементов (пе ключателей или тумблера), ответна часть распа нного разъема или пос нное запоминающее устройство, ча вьшодов которого подключена к вхо 36 счетчика 35 результат-а измерен вход щего в состав преобразовател 13 (дискретна коррекци технолог ческого разброса термочастотной х рактеристики ТКР по номинальной ч тоте) , часть выводов подключена к выводам 34 делител 33 частоты ба времени, вход щего в состав преоб зовател 13 (дискретна коррекци технологического разброса ТКР по тизне) , а дополнительные выводы п ключены к входам схемы 16 сравнен

5 0

5

0

ченную между выводами конденсаторов 25 и 26.

Втора схема 12 разделени частот содержит конденсатор 28, включенный между первым проводом вторичного канала 11 линии св зи и выводом 23, конденсатор 29, включенньй между выводами 22 и 24, и индуктивность 30, включенную между выводами конденсаторов .

Генератор 3 может быть выполнен по стандартной схеме, при этом он должен иметь большое входное сопротивление . При наличии генератора с небольшим входным сопротивлением на входе .генератуэра следует включить конденсатор. В качестве стабилизатора 10 напр жени , фильтра 6 низких частот, преобразовател 7 напр жение - код, преобразовател 8 код - ток, преобразовател 14 ток - код, схемы 16 сравнени кодов используютс типовые элементы, выполненные при необходимости в микроэлектронном исполнении .

Преобразователь 13 частоты в значение измер емой температуры может быть выполнен по типовой схеме, содержащей ключ 31, опорный кварцевый генератор 32, делитель 33 частоты базы времени с выводами 34 дл подключени части выводов сменного элемента 17, счетчик 35 результата с

,

измерительным входом, выводами 36

Trno norrVrtinueiiiMa и гти ВЫВОПОВ СМе

дл подключени части выводов сменного элемента 17 и выводами в инди- каторньй регистр 37, цифровой индикатор 38 кода значени измер емой тем- температуры.

В качестве сменного элемента 17 может быть использовано наборное поле из коммутирующих элементов (переключателей или тумблера), ответна часть распа нного разъема или посто нное запоминающее устройство, часть вьшодов которого подключена к входам 36 счетчика 35 результат-а измерени , вход щего в состав преобразовател 13 (дискретна коррекци технологического разброса термочастотной характеристики ТКР по номинальной частоте ) , часть выводов подключена к выводам 34 делител 33 частоты базы времени, вход щего в состав преобразовател 13 (дискретна коррекци технологического разброса ТКР по крутизне ) , а дополнительные выводы под- ключены к входам схемы 16 сравнени

кодов (параллельный код, соответствующий идентифицирующему сигналу,образованному на выходе ТКР).

На фиг.5 изображен вариант выполнени сменного элемента 17 в виде наборного пол из коммутирующих элементов , содержащего коммутирующие элементы 39, которые подключены к выводам 36 триггеров соответствующих декад счетчика 35 результата. Через коммутирующие элементы 39, корректирующие номинальную частоту ТКР, осуществл етс сброс счетчика результата в заданное коммутирующими элементами 39 состо ние Предустановка счетчика результата, реализуемое по-г дачей, определ емого технической документацией дл выбранной интегральной схемы счетчика, импульса Сброс. Наборное поле сменного элемента 17 также содержит коммутирукнцие элементы 40, которые подключены к выводам 34 триггеров делителей 33 частоты базы времени. Через коммутирукщие элементы 40 делител 33 частоты базы времени, корректирующие крутизну ТКР, осуществл етс подача на ключ (селектор ) 31 опорного сигнала кварцевого генератора 32, что задает базу времени цифрового термометра. Кроме того, наборное поле сменного элемента 17 содержит коммутирующие элементы 41 (дополнительные выводы сменного элемента 17), которые подключены к выводам схемы 16 сравнени кодов. Таким образом, сменный элемент 17 и схема 16 сравнени кодов соединены четырьм лини ми, что позвол ет идентифициро- ватй в двоичном коде 10 термочувствительных кварцевых резонаторов, наход щихс на исследуемом объекте.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Напр жение питани на стабилизатор 10 напр жени , генератор 3 и преобразователи 7 и 8 подаетс от источника питани термометра, (на фиг.1 показана шина 4-Uny) через преобразователь

14

12

ток - код, вторую схему I

разделени частот, вторичный канал

11 св зи и первую схему 9 разделени частот. Питание генератора 3 от делител напр жени на резисторах 4 и 5 осуществл етс от стабилизатора 10 напр жени , а питание преобразователей 7 и 8 может осуществл тьс или непосредственно с выводов 21 схемы 9,

или с выхода стабилизатора 10 напр жени (цепи питани преобразователей 7 и 8, а также преобразователь 13

частоты в значение измер емой температуры , схема 16 сравнени кодов и цифровой индикатор 15 на фиг.1 не показаны ) .

Преобразователь ток - код, имеющий низкое входное сопротивление, формирует на своих входах код, пропорциональный току, потребл емому генератором 3, преобразовател ми 7 и 8 и делителем напр жени на резисторах 4 и 5.

5

0

5

0

5

0

5

Частотный сигнал ТКР 1, пропорциональный измер емой температуре среды в которой размещен ТКР, с выхода генератора 3 поступает через первую схему 9 разделени частот, вторичный канал 11 св зи и вторую схему 12 разделени частот на вход преобразовател 13 частоты в значение измер емой температуры. Нар ду с частотным сигналом , частота которого пропорциональна .измер емой температуре, на выходе ТКР 1 при помощи делител напр жени на резисторах 4 и 5, подключенного к стабилизатору 10 напр жени , формируетс напр жение посто нного тока, значение однозначно идентифицирует данный ТКР. Значени сопротивлений резисторов 4 и 5 выбирают высокоомными, чтобы не нагружать ТКР 1 и стабилизатор 10 напр жени . В то же врем несколько значений сопротивлений первого резистора 4, однозначно определ гадего данный ТКР, выбирают сильно отличающимис друг от друга. Образованный делителем напр жени на резисторах 4 и 5 идеи-, тифицирующий сигнал напр жени посто нного тока, уровень которого однозначно определ ет данный ТКР, поступает на фильтр 6 низких частот, который задерживает высокочастотный сигнал ТКР I, направл ющийс в схему генератора 3. Из фильтра 6 идентифицирующий сигнал поступает в преобразователь 7 напр жени - код, а из последнего - в преобразователь 8 код - ток, величина выходного сопротивлени которого однозначно св зана с входным кодом (в простейшем случае преобразователь код - ток может быть выполнен в виде ключей, которые коммутируют выходные нагрузочные резисторы ) .

1Д55245

Так как величина выходного сопро- -ривлени преобразовател 8 однознач- Ио св зана с сигналом с выхода дели- (вл напр жени на резисторах 4 и 5 Н преобразователь 8 подключен к источнику питани через преобразова- Уель ток - код, то и ток,протекающий шрез преобразователь 14 ток - код также будет однозначно св зан с сиг- чалом с выхода делител и будет изме- мтьс при изменении выходного сопротивлени преобразовател 8 код - ток 1ри этом на выходах преобразовател 14 ток - код образуетс параллельный од однозначно идентифицирующий дан- шй ТКР. Этот параллельный код поступает на входы схемы 16 сравнени ко- 5ОВ, на другие входы которой поступает параллельньй код сменного элемента 17, соответствующий данному ТКР.

При совпадении параллельных кодов поступающих на схему 16 сравнени включенный на выходе последней сигна- пизатор 18 показывает, что установ- пенный на объекте (недоступный оператору ) ТКР 1 и установленный во вторичном приборе сменный элемент 17, ранее настроенный в процессе юстиров ки цифрового термометра, соответст- ;вуют друг другу. В противном случае сигнализатор 18 показывает, что установленный на объекте ТКР 1 и ошибочно установленный во вторичном приборе сменный элемент 17 не соответствуют друг другу. При этом сменный элемент 17 замен етс другими, причем процедура замены повтор етс до по влени соответствующего сигнала от сигнализатора 18. Дл облегчени работы оператора параллельный код с выхода преобразовател 14 ток - код поступает, кроме входов схемы 16 сравнени , также на цифровой индикатор 15, который индицирует код номера конкретного ТКР, наход щегос на объекте.

Claims

Формула изобретени

Цифровой термометр, содержащий термочувствительный кварцевый резонатор , выводы которого через первичный канал св зи подключены к частотно- определ кицему входу и общему выводу генератора, соединенному с земл ной шиной термометра, стабилизатор напр жени , выход которого подключен к питающей шине и общему выводу генератора , преобразователь частоты в значе- ние измер емой температуры, соединенный с выходами сменного элемента, вторичный канал св зи, вход которого соединен с выходом первой схемы разделени частот, а выход подключен к 5 входу второй схемы разделени частот, отличающий с тем, что, с целью повышени достоверности результата измерени , в него введены преобразователь напр жение - код, 0 фильтр низких частот, преобразователь код - ток, схема сравнени кодов , преобразователь ток - код, сигнализатор , цифровой индикатор, первый и второй резисторы, включенные соответственно между вьшодами термочувствительного кварцевого резонатора и между питающим и частото-опре- дел ющим входом генератора, соединенным через фильтр низких частот с пер- 0 вым входом преобразовател напр жени - код, второй вход которого соединен с общим выводом генератора, а выход подключен к входу преобразовател код - ток, включенного ме ду 35 входом стабилизатора напр жени и общим вьшодом генератора, соединенными соответственно с первым и вторым выводами первой схемы разделени частот , третий вывод которой соединен с 40 выходом генератора, при этом первый и второй выводы второй схемы разделени частот соединены с входом преобразовател частоты в значение измер емой температуры, а третий вьгаод 45 подключен к источнику питани термометра через преобразователь ток - код, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора и первыми входами схемы сравнени , вторые вхо- 50 ды которой соединены с дополнительными выходами сменного элемента, а выход подключен к сигнализатору.

Фиг. г

Фие.

Фи9,

фие.5