Устройство для измерения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/32 

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры термопреобразователями с частотным выходом и с большим разбросом параметров, и может быть использовано для измерения температуры вр ащающихсд объектов

ЦеЛь изобретения - упрощение устройства путем исключения схемы добавления импульсов и блока управления с одновременным упрощением процесса настройки устройства при замене термопреобразователя и изменении его характеристик.

На фиг,1 приведена блок-схема устройства с одним температурным диапазоном; на фиг.2 - то же, с несколькими температурными диапазонами.

Устройство для измерения температуры (фиг.1) содержит термопреобразователь 1 с частотным выходом, например термочувствительный конденсатор, включенный в частотнозадакнцую цепь автогенератора, генератор 2, например кварцевый, первый 3 и второй 4 счетчики, две логических схемы 5 и 6, регистр 7, дешифратор 8, цифровой индикатор 9-, ждущий мультивибратор 10, схему ИЛИ 11.

Логическая схема 5 содержит дешифраторы 12.1, 12.2, ..., 12,п, входы которых являются входами логической схемы, коммутирующие элементы 13, например группу переключателей или наборное поле с замыкающими перемычками, и элемент ИЛИ-НЕ 14, выход которого является выходом логической схемы.

Логическая схема 6 содержит дешифраторы 15.1, 15.2, ..., 15.п, коммутирующие элементы 16 и элемент ИПИ-НЕ 17.

Устройство работает следующим образом.

Термопреобразователь 1 формирует последовательность импульсов, частота которых функционально зависит от температуры термопреобразователя. Этот сигнал поступает на счётный вход С счетчика 3. С помощью де1пиф- раторов 12.1 - 12.п осуществляется преобразование кода, поступающего с выходов счетчика 3 в десятичный код. Причем каждому десятичному разряду соответствует отдельный дешифратор 12. Выходы дешифраторов посредством коммутирующих элементов могут быть подключены к входам эле

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мента ИЛИ-НЕ 14, в результате чего осуществляется набор числа К..

Например, набор числа N 531 осуксн

ществляется путем подключения входов элемента 14 к выходу 5 дешифратора, старшего разряда, к выходу 3 дешифратора среднего разряда и выходу 1 дешифратора младшего разряда. При поступлении на счетный вход счетчика 3 количества импульсов, равного числу N| , набранному с помощью коммутирующих элементов, на выходах дешифраторов 12, соответствующих числу N(-.5 появляется уровень логического нуля. В результате этого на В ыходе элемента 11ПИ-НЕ 14 возникает положительный импульс, который через элемент ИЛИ 11 поступает на установочный вход R счетчика 3, устанавливая его в нуль. Кроме того, установка счетчика 3 в ноль осуществляется сигналом, поступающим при переполнении счетчика 4 с его старшего разряда через ждущий мультивибратор 10 и элемент ИЛИ 11. На счетный вход счетчика 4 поступает сигнал с генератора 2. К выходу счетчика 4 подключены дешифраторы 15.1, 15.2,.,.,15.п, с помощью которых осуществляется преобразование кода, поступающего с выходов счетчика 4 в десятичный код. Причем каждому десятичному разряду соответствует отдельный дешифратор 15. Выходы де- ишфраторов 15 могут быть подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ 17 с помощью кoммyтиpyюш x элементов 16, в результате чего осуществляется набор числа К,,. При поступлении на счетный вход счетчика 4 количества импульсов, равного числу К , на выходах дешифраторов 15.1 - l5.n, соответствующих числу К, появляется уровень логического нуля. В результате этого на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 возникает положительный ж пуяьс, поступающий на управляющий вход С регистра 7. При этом в регистр переписывается код счетчика 3, соответствующий значению измеренной температуры. Этот код поступает на дешифратор 8 и индицируется ка цифровом индикаторе 9.

При использовании термопреобразователя с линейной термочастотной характеристикой его выходная частота f g связана с измеряемой температурой

соотношением ,

f , (1)

где f - частота термопреобразователя, соответствующая нулевой температуре; cL - температурный коэффициент

термопреобразователя, За полный цикл работы счетчик 3 подсчитает число импульсов

N f, (t,- t, )

е

t длительность временного интервала задаваемого коэффициентом К, ; (i.Du частота генератора 2).;

t - время работы счетчика 3 от момента его сброса до мо- - мента поступления на его вход количества импульсов, равных числу Кн, которое шределя- ется выражением

м N,,/1., . При выполнении условий

Пи

N - кеч г

f I.

где 1 - коэф4)ициент, численно равный приращению количества импульсов при изменении температуры термопреобразователя на единицу отсчета температуры, например 1 С,

число импульсов Т, т.е. результат измерения прямо пропорционален измеряемой температуре.

При большой нелинейности термочастотной характеристики термопреобразователя, для расширения диапазона измеряемых температур, весь диапазон измерения устройства разбивается на несколько поддиапазонов, в зависимости от требуемой погрешности нелинейности. ilpH этом логичес1.че схемы устройстра снабжаются (фиг.2) дополнительными элементами ИЛИ-НЕ 14.1, 17.1 (на фиг.2 показано по одному дополнительному элементу ИЛИ-НЕ) и коммутаторами 1S и 19, а в устройство дополнительно вводится переключатель 20 поддиапазонов. С помощью переключателя 20 поддиапазонов выход одного из элементов ИЛИ-НЕ логической cxeh ibi 5 с помощью коммутатора 18 соединяется с входом элемента ИЛИ 11, а выход од

ного из элементов ИЛЙ-НЕ схемы 6 с помощью коммутатора 19 подключается к входу С регистра 7. С помощью выбранного переключателем 20 элемен- 5 та ИЛИ-НЕ и коммутирующих элементов логической схемы 5 набирается значение N , соответствующее выбранноКС Н

му поддиапазону. С помощью выбранного этим же переключателем элемента

10 ИЛИ-НЕ и коммутирующих элементов

16 логической схемы 6 набирается число К„ и задается масштабный коэффициент, соответствующий выбранному поддиапазону. В дальнейшем устрой)5 ство работает аналогично описанному.

,

Формула изобретения

20 1. Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь с частотным выходом, подключенный к счетному входу первого счетчика, выход которого через ре25 гистр и дешифратор подключен к цифровому индикатору, второй счетчик, вход которого соединен с выходом генератора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устрой3Q ства путем иск.тючения схемы добавления импульсов и блока управления с одновременным упрощением процесса настроГжи устройства при замене термопреобразователя и изменении его характеристик, н него введены две логических схемы, каждая из которых состоит из последовательно включенных деши(()ров, коммутируюпшх элементов и элементя Ш1И-Р(Е, схема ШШ и ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выходом старшего разряда второго счетчика, а выход подключен к первому входу схемы ИЛИ, выход которой соединен с установочным входом первого счетчика, входы дешифраторов логических схем соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков, а выходы логических схем, соединенные с выходами элементов ШТИ-НЕ, соединены соответственно с вторым входом схемы ШШ и управляющим входом регистра.

2. Устройство ПОП.1, ОТЛИЧ

ю щ е е с я тем, что, с целью рас- 55 тирания диапазона измерений, в него введен переключатель поддиапазонов, а каждая логическая схема дополнительно содержит ко ммутатор и допол35

40

45

50

S1224614 6

нительные элементы ИЛИ-НЕ, входы ИЛИ-НЕ соединены с выходом погичес- которых соединены с дополнительными кой схемы через коммутатор, управ- выходамн коммутирующих элементов, ляющий вход которого соединен с перепри этом выходы всех элементов ключателем поддиапазонов.

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к устройствам для измерения температуры термопреобразователями с частотным выходом и с большим разбросом параметров, и может быть использовано для измерения температуры вращающихся объектов. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит термопреобразователь 1 с частотным выходом, генератор 2, счетчики 3 и 4, регистр 7, дешифратор 8, цифровой индикатор 9, ждущий мультивибратор 10, схему ИЛИ 11. В устройство введены логические схемы 5 и 6, содержащие дешифраторы 12,1-12.п и 15.1- 15л, коммутирующие элементы 13 и 16, элементы ИЛИ-НЕ 14 и 17. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет исключить схему добавления импульсов и блока управления с одновременным упрощением процесса настройки устройства ппи замене термопреобразователя и изменении его характеристик. 1 с.п.ф-лы, 2 ил. с € (Л С tЮ 4 05 ъ.

fpuS.Z