Цифровой термометр Советский патент 1985 года по МПК G01K7/32 

тоты и выходами дополнительных делителей опорной частоты, а выходы подключены к входам второго дополнитель пого и основного делителей опорной частоты.

2. Термометр по п.I, о т л и - чающийся тем, что каждый ко,{мутатор содержит три схемы ИЛИ, четыре схемы И и дешифратор, входы которого соединены с управляющими входами коммутатора, первый выход соединен с первым входом первой схемы И, второй вход которой соединен с первым входом второй схемы И и первым входом коммутатора, а выход 1ГОДКЛЮЧОН к первому входу первой (;-i:;.i ИПИ, пыход которой соединен с

вторым выходом коммутатора, а второй вход подключен к выходу третьей схемы И, входы которой соответственно соединены с третьим входом коммутатора и выходом второй схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с вторым выходом дешифратора и вторым входом второй схемы И, а второй вход подключен к третьему выходу дешифратора, соединенному с первым входом четвертой схемы И, второй вход которой соединен с вторым входом коммутатора, а выход подключён к первому входу третьей схемы ИЛИ, выход которой соединен с первым выходом коммутатора, а второй вход соедш ен с выходом второй схемы И.

1. ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, подключенный к первому входу тактирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход подключен к входу первого ключа, основной делитель опорной частоты, счетчик результата, к выходам которого подключен регистр результа с блоком индика1щи, схемы И, схему ИЛИ и схему больше-мень ше, отличающийся тем, что, с целью изменения порога чувствительности термометра и сокра- прения времени измерения при изменении чувствительности термометра, в него введены пять ключей, два дополнительных делителя опорной частоты, два D-триггера, два одновиб- ратора, два коммутатора, два дополнительных счетчика результата с регистрами результата и блоками индикации и два RS-триггера, R и S-i входы которых соответственно соединены с выходами двух схем И, п1ервые входы которых через второй ключ соединены с ШИНОЙ нулевого потенциала термометра, соединенной соответственНо через третий и четвертый ключи с 5-входом первого RS триггера, соединенным с вторым входом первой схемы И и R -входом второго RS-триггера, соединенным с вторым входом второй схемы И, выходы RS-триггеров подключены соответственно к D-входам двухD-триггеров и первым входам схемы больше-меньше, выход которой через первый одновибратор подключен к установочным входам делителей частоты и первому входу схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с входом переноса регистра результата и че рез второй одновибратор соединен с (Л выходом основного делителя опорной частоты и управляю цим входом перс вого ключа, а выход подключен к установочным входам счетчиков результата и С-входам D -триггеров, выходы которых соответственно лодклю- чены к вторым входам схемы большеменьше, управляющим входам пятого ;о о го и шестого ключей, включенных в цепь питания дополнительных индикаторов, и управляющим входам коммутаторов, о со при этом входы первого коммутатора соответственно соединены с выходом первого ключа, соединенным с входом , первого дополнительного счетчика результата и выходами дополнительных счетчиков результата,а выходы подключены к входам второго дополнительного и основного счет- ; чиков результата, входы второго коммутатора соответственно соединены с выходом генератора опорной часто- ты соединенным с входом первого дополнительного делителя опорной час

1

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к дифроBbLM термометрам, работаюп им в комплекте с частотными термопреобразователями ,

Цель изобретения - изменение порога чувствительности термометра и сокращение времени измерения при изменении чувствительности термометра, а также повышения экономичности тер- мометра.

iJa фиг, 1 представлена блок-схема термометра; на фиг. 2 -. схема коммутатора, используемого в термометре; на фиг.З - схема делителя частоты.

Цифровой термометр содержит термопреобразователь I с частотным выходом, тактирующее устройство 2, первый ключ 3, первый коммутатор 4с инфopмaциoнны м входами 4.1, 4.2 и 4,3, выходами 4.4 и 4.5, управляющими входами 4.6 и 4.7 основной счетчик 5 результата, первый 6 и второй 7 дополнительные счетчики резуль- тата, основной и дополнительные регистры результата 8-10, блоки 11-13 индикации, генератор 14 опорной частоты, второй коммутатор 15 с информационнымуг входами 15,1, 15.2 и 15.3, выходами 15.4 и 15.5, управляЮ1ЦИМИ входами 15.6 и 15.7, основной делитель 16 частоты, первый 17 и второй 18 дополнительные делители частоты, первый одновибратор 19, Р-триггеры 20 и 21, схему большеменьше 22, RS-триггеры 23 и 24, втрой одновибратор 25, схему ИЛИ 26, схемы И 27 н 28, ключи 29-33. Ключи 32 и 33 включены в цепь 34 питания, блоков 12 и 13 индикадии.

Коммутатор 4 содержит дешифратор 35, схемы И 36-39, схемы ИЛИ 40-42. Коммутатор 15 выполнен по аналогичной схеме.

Делитель 16 частоты, содержит триггер 43, одновибратор 44, счетчи 45 с параллельной записью и наборно поле 46, выполненное в виде тумблеров.

При подаче сигнала на установочный вход делителя (S-вход триггера 43} триггер 43, т.е. старший разряд делителя, устанавливается в единичное состояние. При этом срабатывает одновибратор 44, импульс с выхода которого заносит во все остальные разряды делителя (счетчик 45 ) наперед заданное число N с наборного поля 46. Такая параллельная запись происходит каждый раз в процессе счта, когда после переполнения счетчика 45 триггер 43 устанавливается в единичное состояние. Коэффициент деления делителя равен (),

3

где n- количество разрядов делителя, при этом триггер 43 находится в состоянии 1 в течении поступления (2 -N) импульсов.

Тактирзтощее устройство 2 предназначено для привязки импульсов термопреобразователя 1 к импульсам генератора 14 опорной частоты и представляет собой, например, D-три гер, кС- входу которого подключен выход термопреобразователя, а к тактовому входу (С-входу ) - выход генератора 14, Применение тактирующего устройства исключает передачу в регистры состояния счетчиков 5-7 в момент пробега по ним единицы переноса. Схема больше-меньше 22 представляет собой обычную схему сравнения. Все элементы цифрового термометра могут быть выполнены на основе обычных серийных микросхем.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Импульсы с выхода термопреобразователя поступают на тактирующее устройство, а импульсы с выхода генератора опорной частоты поступают на делители частоты. При установлеНИИ старшего разряда основного делителя 16 в 1 замыкается клич 3, в результате чего импульсы с тактирующего устройства поступают на счетчик результата измерения. После переполнения делителя, когда все его разряды становятся равными нулю ключ 3 размыкается, процесс счета прекращается, а отрицательным фронтом с выхода делителя 16 запускается одновибрато.р 25,. импульс которого переносит в регистр 8 результат измерения и через схему ИЛИ 26 устанавливает счетчики результата в исходное состояние. При установлении старшего разряда делителя 16 в 1 ключ 3 зам)1кается снова и процесс счета повторяется. В счетчиках результата образуется очередной результат, пропорциональный температуре, благодаря тому, что время замкнутого состояния ключа 3, определяемое коэффициентом деления делителей частоты, обеспечивается tj. 1(S Л0), где S - крутизна характеристики термопреобразователя d0- цена деления младшего разряда (пороговая чувствительность термометра. Дпя и Й0 О.С ,5 с, для де 0,001 С

tj. 5 с, а ДПЯ ,0001С t 50 с.

Для переключения порога чувствительности термометра Д0, т.е.

5 переключения времени счета, делитель частоты выполнен в виде основного делителя и двух дополнительных декад делители 17 и 18 , с коэффициентом деления каждой декады -

10 10.

При наиболее коротком счетном интервале коммутатор 15 подключает выход генератора 14 к входу делителя 16 минуя дополнительные декады

15 7 и 18. Соответственно коммутатор 4 подключает выход ключа 3 к входу счетчика 6, минуя счетчики 6 и 7. Индикаторные блоки 12 и 13 при этом отключены, так как ключи 32 и 33

20 разомкнуты.

При переходе на меньшую цену деления младшего разряда термометра, например при переходе от 0,0 на 0,001С, коммутатор 15 включает между генератором 14 и делителем 16 дополнительный делитель 18, что в 10 раз увеличивает длительность счетного интервала, а коммутатор 4 включает между выходом ключа 3 и входом

30 счетчика 5 дополнительный счетчик 7, что в 10 раз увеличивает общую емкость счетчика термометра. Одновременно замыкается ключ- 32 подключая шину питания к блоку индикации 12.

При переходе на еще меньшую цену деления коммутатор 15 включает между выходом генератора 14 делителем 18 делитель 17, а коммутатор 4 включает

0 между выходом ключа 3 и счетчиком 7 счетчик 6. Одновременно замыкается ключ 33 подключая шину питания 34 к блоку 13 индикации.

Схема управления коммутаторами

5 работает следующим образом. При замыкании ключа 31, логический ноль устанавливает в ноль триггер 24 и через схему И 28 - триггер 23, т.е. на триггерах 24 и 23 устанавливается код 00. При замыкании ключа 29 по сигналам, действующим через схемы И 27 и 28, триггер 23 устанавливается в ноль, а триггер 24 - в единицу, т.е. устанавливается код

5 01. При замыкании ключа 30 триггеры 23 и 24 устанавливаются в еди- ,ничное состояние, т.е. на их выхо lax формируется код 11.

Если после замыкания одного из ключей в R5 -триггерах 23 и 24 устанавливается код больше кода, находящегося в D -триггерах 20 и 21, соответствует переходу от большей цены деления к меньшей (или от меньшего времени измерения к большему ), то состояние выхода схемы 22 больше-меньше не изменяется до окончания текущего цикла измерения. По окончанию счета (после переполнения делителя частоты ) сигнал перезаписи через схему ИЛИ 26 переписывает в триггеры 20 и 2 новый код, в соответствии с этим срабатьшают коммутаторы 4 и 15 и ключи 32 и 33. fioBbii i цикл измерения происходит уже с новым -( большим временем измерения .

Если после замыкания одного из ключей 29-31 в RS-триггерах 23 и 24 устанавливается код меньший кода, находящегося в Р -триггерах, что соответствует переходу от меньшей цены деления к большей (или от большего времени измерения к меньшему ), то термометр сразу же переходит на заданный более короткий цикл измерения, который начинается с установки счетчиков и делителей опорной частоты в исходное состояние без переноса информации в ин дикаторный регистр. При этом на выходе схемы 22 больше-меньше появляется логический нуль, а отрицательный фронт запускает одновибратор 9, импульс с выхода которого, не дожидаясь окончания цикла измерения, устанавливает в исходное состояние делители частоты, а через схему ИЛИ 26 - счегчики результата и переписывает новый (меньший код в D -триггеры 20 и 21, Перезапись в регистры результата не производится. На выходе схемы большеменьше 22, поскольку входные коды ста 1овятся равными, вновь устанавивается логическая единица. Одновибратор вырабатьшает импульс длительностью немного больше, чем суммарное время срабатывания схемы ЛИ 26, триггеров 20 и 2i и коммутаторов 15 и 4. Это необходимо для

того, чтобы делители и счетчики по асинхронным входам удерживались в начальном состоянии до окончания процесса перекоммутации.

Коммутатор работает следующим

образом.

На вход коммутатора, а значит на вход дешифратора 35, поступает

код 00, 01 или

с выходов

триггеров 20 и 21, Дешифратор 35 в

зависимости от кода на рзходе форьшрует на своих выходах одну единицу: при коде 00 на первом выходе, при коде 01 на втором выходе и при коде II на третьем выходе.

Единица с третьего выхода дешифратора 35 открывает схему И 39, а через схему ИЛР1 4 схему И 38, Схе-: мы И 37 и 38 при этом закрыты с второго и первого выходов дешифратора.

В результате открывается пугь для прохода информации с входа 4.2 через схему И 39 и схему ИЛИ 42 на выход 4.4 и с входа 4.3 через схемы И 38 и ИЛИ 40 на выход 4.5.

Единица с второго выхода дешифратора 35 открывает схему И 37, а через схему ИЛИ 4 схему И 38. При этом открыт путь с входа 4.3 через схему И 38 и ИЛИ 40 на выход

Единица с первого выхода дешифратора 35 открывает только схему И 36. В результате открывается путь

с входа 4.1 через схему И 36 и схему ИЛИ 40 на выход 4.5.

i

ФагМ