Цифровой термометр Советский патент 1983 года по МПК G01K7/00 

Изобретение относится к области изм рения температуры и может быть испсми зоваио в качестве датчика интегральных температур в сепьскохозяйственном производстве для определения фаз развития растений и подачи сигналов регулятору на начало полива в момент наступления соответствующих фаз развития растений. Известен цифровой термометр, содержащий датчик температуры, соединенный с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, запоминающее устройство, блок цифровой индикации Данный цифровой термометр имеет узкие функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой термометр, содержащий ртутный контакт ный, термометр, выходы которого соед нены с входами преобразователя дискрет- ных значений температур в цифровые, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, выходы которого соед1 нены с блоком цифровой индикации 2 . Недостатке. известного цифрового термометра является узость его функш .ональных возмоисностей, что не позволяет использость его в качестве датчика интегральных температур, например, в системах автоматического регулирования поливом. Целью изобретения является расширение области применения цифрового термо метра.. Эта цель достигается тем, что в пифровой термометр, содержащий ртутный контактный термометр, выходы которого соединены с входами преобразователя дискретных значений температур в цифровые, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, выходы которого соединены с блоком цифровой индикации, JB его состав дополнительно введены двоичный .накапливающий сумматор, .блок сравнения кодов, коммутатор, К регистро хранения опорных значений интегральных температур ( К - количество опорных значений интегральных температур), раопределитель импульсов, элемент задержки, группа КЗ К элементов И, при этом выходы преобразователя дисхретных значений температур в цифровые соединены с инфо1 лационными входами двоичного накапливающего сумматора, обнуляющий вход которого соединен с первым управляющий входом цифрового термометра, информационные входы которого соединены параллельно с входами К регистров хранения опорных значений интегральных температур, разрядные выходы которых соединены с инфо1 ацио шыми входами к ж мутатора, управляющие входы котор го соединены с выходами распределителя импульсов и с первыми входами элементов И групп, выходы коммутатора соединены соответственно с первой группой разрядных входов блока сравнения кодов, вторая группа разрядных входов которого соединена с входами преобразователя дво ично1Х кода в двоично-десятичный и с выходами старших разрядов двоичного накапливающего сумматора, младшим из которых является (Р +1 )-й разряд, где ErPocj N- целое, N - число отсчетов температуры в сутки, выход блока сравнения кодов соединен с вторыми входами элементов И группы и через элемент задержки - с входом тактовых импульсов распределителя импульсов, обнутшющий вход которого соединен с первым управляющим входом цифрового термометра, выходы блока сравнения кодов и элементов И группы являются выходами цифрового термометра. Кроме того, преобразователь дискретных значений температур в цифровые содержит ключи, элементы И и НЕ и двоичный шифратор, причем входы преобразователя соединены с подвижными контактами соответствующих ключей, неподвижные контакты которых, кроме последнего, соединены с первыми входами соответствующих элементов И, неподвижньш котакты ключей, начиная со второго, соединены с входами элементов НЕ, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих элементов И, выходы элементовИ соединены с входами двоичного шифратора, выходы которого являются выходами преобразователя. На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового тер юметра; на фиг. 2 - схема преобразователя дискретных значений температур в цифровые. Цифровой термометр содержит ртутный контактный 1, выходы которого соединены с.входами преобразователя 2 дискретных значений температур в цифровые, преобразователь 3 двоичного кода в двоично-десятвчЬый, выходы которого соединены с блоком 4 цифровой н дикащси, иакаплшаюошй сумматор 5, со держащий комбинационный двоичный сумматор 6, регистр 7, регистр 8, и таймер 9, блок 1О сравнения кодов, коммутатор 11, содержащий элементы И 12, ИЛИ 13, К регистров 14 хранения опорных значеВИЙ интегральвых температур, распредели тель 15 нмпульсов, апвмевт 16 задержки, группу вэ К эпеменгов И 17, при этом выходы преобразователя 2 соедвве вы с первыми входами сумматора 6, вторые входы которого соединены с выходами регистра 7, а выходы - с входа. ми регистра 8, выходы которого соедиве ны с входами регистра 6, а вход Разрешение записи с первым выходом тад мера 9, второй выход которого соедивев с входом разрешввия записи регистра 7, обвупяюшие оды обоих регистров памяЦИ являются обвуляющим входом сумматора 5 и соедивевы с первым управляк ншм входом 18 цифрового термометра, информаиион1а 1е выходы которого соедиязвы параллелыю с входами К регистров 14 хравевия опорвых звачевий ивтеграль вых температлэ, разрядвые выходы которых соедивевы с пе1Фыми входами соответствевных К. групп по ю элемевтов И 12 ( п - разрядвость звачевий температур), вторые входы которых в пределах каждой группы соедивевы с оэответспзев выми выходами распределите;ш 15 вм# пульсов, соедивеввыми также и с первым входами группы из К эле 1евтов И 17, выходы п элемевтов И 12 каждой из К групп соедивевы соответствевЕю разрядам с одвим иа входов каждого К - вхооового элемевта ИЛИ 13 из группы в п элемевтов, выходы которых соедввевы соответствевно с первыми разрядвыми входами блока Ю сраввешш кодов, вторые разрядвые входы которого соедивевы с входами преобразователя 3 двоичного кода в двоичво-десятичвый и с соответствеввыми выходами старших разрядов регистра 7, младшим из которых является (В +1)-й разр$щ, где « целое N - число отсчетов температуры в сутки, а выход блока Ю сраввеслга кодов соедивев с вторыми входами группы из К алемевтов И 17 и через элемевт 16 задержки - с входом тактовых импульсов распределителя 15 импульсов, обвуляюпшй вход ко торого соедивев с входом 18 причем выходы блока 10 сраввевия кодов и группы из К элемевтов И 17 являются выходами цифрового термометра. Преобразоватеш дискретвых звачевий температур в цифровые 2 содержит йлемевты И 19, НЕ 2О и ншфратор 21, выполвеввый ва элемевтах ИЛИ 22 в ключи 23, причем веподвкжвые ковтакты смежвых ключей 23 соедивевы с входами двухвходовых элемевтов 19, младший нетюсредствевво, а старший - через эле-мевт НЕ 20, а выходы кажаого элемевта И 17 соедивевы с входами 9лемевтов ИЛИ 22,1гафратора 21, образующих разрядные выходы преобразователя 2, в разрядах двоичвых чисел которых стоят символы , при этом выходы вовтактвого термометра 1 соедивевы с подвиж- выми ковтактами ключей 23, Перед вачалом работы, после подачи вапрякевия питавия ва цифровой термометр, сигвалом с входа 18 осуществляется обвупевие регистра 7, регистра 8, а а распределитель 15 импульсов устанавливается в исходвое состоявие. Звачевия ивтегральвых температур фаз развития растевий в регистре 14 хравевия уставовлевы предварительво, с выходов .преобразователя дискретных звачевий температур в цифровые 2 на первые входь1 двоичвого сумматора 6 будет поступать двоичное число, соответствующее измеряемой температуре ртутвым контактвьхм термометрсм 1 в данвый момевт времени. Пусть это число равво О101ОО 20 С, так как на вторые входы двоичвого сумматора 6 в это же время с выходов регистра 7 поступает число, равшэе вулю ОООООООООООООООО, то ва выходе щоичвого сумматора 6 будет присутствовать числоОООООООООООЮЮО. Таймер 9 периодически 2 раз в сутки посылает сигнал вначале ва вход Разрешение заяиск регистра 8, а затем ва тот же вход регистра 7. Поэтсму число OOOOOOOOOOOIOIOO ввачале будет записано в регистр 8, а затем перезаписано в регистр 7. Пусть по прошествии времени, равного периоду повторения импульсов таймером 9 ва выходе преобразователя дискретвых звачевий температур в цифровые 2, установится вовоезвачевие температуры О10110 , тогда ва выходе двоичвого сумматора будет число 010100 OOOOOOOOOOOIOIOO ОООООООООО10101О, озвачающее десятичвое число 42, которое ввачале будет записаво в регистр 8 и затем перезаписано в регистр 7. В течение суток операция суммирования будет осуществлева 2, раз, где t - ц&лое число. Пусть , - т.е. суммировавие температур осуществляется через 1,5 ч. Для получевия средвесуточвой температуры достаточво число, согстоящее из 2 сумм разделить ча.,2 т.е. среднесуточная температура Т ср -д-я-Г i : . Для усреднешш двоич1 1Вного числа после 2 сложений достаточно поставить запятую, отсчитав О разрядов слева. В цифровом термометре это усреднение достигается тем, что на вторые входы блока 10 сравнения кодов информация снимается со старших разрядов регистра.7 по 2+1 включительно. Это число также индицируется блоком 4 индикаций. На первые входьг блока 10 сравнения кодов по очереди, устанавливсемой сигналами, поступающими с распределителя 15 импульсов, на первом вь1ходе которого присутствует сигнал после обнуления распределителя сигналом, поступающим с входа 18 через коммутатор 11, с выходов регистров 14 хранекия опорных значений температур поступают числа, соответствующие интегральным температурам, определяющим каждую фазу развития растений. При совпадении числа, подаваемого . на блок 1О сравнения .с соответствующего регистра 14 хранения и числа, представляющего суммарную среднесуточную температуру, снимаемого со старших по Й+1 разрядов регистра 7, или, если последнее число превысит опорное значение температуры, хранящейся в подключенном к блоку 10 сравнения кодов регистре 14, на выходе блока 1О сравнения кодов возникает сигнал, который через элемент 16 задержки продвигает на один шаг распределитель 15 импульсов и одновременно появляется на выходе того в группе из К. элементов И 12, .на первый вход которого подается сигнал с одного из выходов распределителя 15 импудьсов. Таким образом, сигнал, равный времени задержки .16 элемента, присутствует на выходе блока; 10 сравнения кодов и на одном из выходов элементов И 12. Эти сигналы, озна- чающие наступление очередной фазы развития растений, используются для управления регулятором полива. При этом, по мере необходимости, используются последовательно поступающие сигналы либо с выхода блока 10 сравнения кодов либо с выходов группы на К элементов И 12. Развитие растений происходит в определенном температурном диапазоне. При i t раз увеличение суммы эффективных температур не ускоряет темп развития растений. Такие .температуры называются балластными и учету в сум температур не подлежат, т.е. при раъ max учитывается температура раътчх- Г1ри понижении температуры роэ rnin развитие растений также прекращается. Поэтс 4у температура -fc рсигго пН учитывается, а принимается равной нулю. Для обеспечения этих условий учета эффективных температур в преобразователе 2 дискретнь1х значений температур в цифровые предусмотрены нормально замкнутые ключи 23. Пусть температурный диапазон развития данного растения составляет 5-4О°С. Тогда все температуры выше 40 С надо учитывать как 4О С, а температуры ниже 5°С надо учитывать как О С. Первое условие бу- выполнено, если ключи 23, ооогветствующие температурам выше 40°С, будут разомкнуты. Второе условие будет выполнено, если контакты, соогветствуюЩие температурам 4°С - , будут разомкнуты. Для развития других растений . потребоваться иной температурный диапазон, который устанавливается иной комбинацией замкнутых и разомкнутых ключей 23. Дискретные значения температур преобразуются вначале в унитарный код, а аа- тем в двоичный. Порядок подсоединения выходов элементов И 19 к входам элементов ИЛИ 22 соответствующих разрядов и требуемое число входов элемен- тов ИЛИ 22 Приведены в таблице.

1006&358

Продолжение таблицы

1.ОДФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР.содеркащий ртутный контактный термометр,. выходы которого соединены с входами преобразователя дискретных значений температур в цифровые, преобразователь двсжчного кода в двоично-десятичный, выходы которого соединены с блоком оифровой индикации, отличающийс я тем, что, с целью расширения его области применения, в его состав допопшпгельно введены двоичный накапливакц. ший сумматЬр, блок сравнения кодов, коммутатор, К регистров хранения опорjjHjt значений интегральных температур, (К -количество опорных значений интегральных температур|распределитель импульсов,элемент задержки,грушш из К элемевтов И,пр|1 этом выходы преобразователя дискретных значений температур в цифровые соединены с информашюнными входами двоичного накапливающего суммвтора,о&нулйюший вход которого соединен с первым управляющим входом цифрового термометра, информационные входы которого соединены параллельно с входами К регистров хранения опорных значений интегральных температур, разрядные выходы которых соединены с информационными входами коммутатора, управляющие входы которого соединены с выходами распределителя импульсов и с первыми входами элементов И грутш, выходы коммутатора соединены соответственно с первой группой разрядных входов блока сравнения кодов, вторая группа разрядных входов которого соединена с входами преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный и с выходами старших разрядов двоичного накапливающего сумматора, младшим кз, которых является ( 8 -f 1 )-й разряд, где t 0(г п N - целое, N - число отсчетов температуры в сутки, выход блока срав- нетш кодов соединен с вторыми входами i элементов И группы и через, элемент задержки - с входом тактовых импульсов ел с распределителя импульсов, обнуляющий вход которого соединен с первым управляющим входом цифрового термометра, выходы блока сравнения кодов и элементов И гругаты являются выходами ци4 рового термометра. 2. Термометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что. преобразователь Ьд дискретных значений температур в цифСО СО О1 ровые содержит ключи, элементы И и НЕ и двоичный шифратор, причем входы преобразователя соединены с подвижными контактами соответствующих ключей, неподвижные контакты которых, кроме последнего, соеднЁюны с первыми входами соответствующих элементов И, неподвижные контакты ключей, начиная со второго, соединены с входами элементов НЕ, выходы которых соединены с вто1%1ми входами соответствующих элементов И, выходы эпементсж. И соедвнены с входами двовчнотч) щвфратора, выходы которого являются выходами преобразователя.

Техвический эффект от применения предлагаемого цифрового термси етра состоит в rcMf что он позволяет без учаотия человека по суммр эффективных температур определить наступление той или иной фазы развития растений, и подает сигнал на проведение мероприятий, требующихся для оптимальнотх) развития

растений, например требование на попив растений, установленной для данной.фазы его развития нормой воды. Расчеты поназывают, что годовой экономвческвй эф фект от использования предлагаемого изобретения при возделывании хлопчатника составляет 50-60 руб. на одив гектар мелиорируемых земель.