Цифровой термометр Советский патент 1986 года по МПК G01K7/32 

тора 2 происходит изменение числа, поступающего в регистр 17, Т генератора 25 т.е. Т в корпусе 7, в котором он размещен, может быть любой, т.к. крутизна характеристики термо

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно цифровым термометрам, и может быть использовано для Измерения температуры с помощью термопреобразователей с частот- ным выходным сигналом, в частности пьезокварцевых термопреобразователей с высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений температуры генератора термопреобразователя .

На чертеже представлена схема цифрового термометра.

Цифровой термометр содержит термопреобразователь 1 включенньй в частотно-задающую цепь первого генератора 2, модулятор 3, дополнительный термопреобразователь 4, второй генератор 5, делитель 6, корпус 7 (пассивный термостат), в котором размещены генератор 2, модулятор 3, дополнительный термопреобразователь 4, ге- нератор 5 и делитель 6, формирователь 8, амплитудный детектор 9, смеситель 10, опорный генератор 11, ключ 12, счетчик 13 результата, индикаторный регистр 14, сумматор 15, первую группу 16 элементов кoм ryтaции, регистр 17, счетчик 18, счетчик 19 измерительного интервала, схему 20 срав нения, вторую группу 21 элементов коммутации, триггер 22, одновибратор 23, фиксатор 24 уровня, тактирующее устройство 25,

Смеситель 10 состоит из последовательно включенных смесительного элемента, входы которого являются входами смесителя, фильтра нижних частот, формирователя низкочастотных импульсов и тактирующего устройства, представляющего собой D-триггер, к D- входу которого подключен выход формирователя низкочастотных и 1пульсов5

преобразователя 4 учитывается коэффициентом деления делителя 6, а его нулевая частота учитывается подбором положения элементов 21 коммутации. 1 ил.

5

5

а к С-входу - выход опорного генератора 11.

Тактирующее устройство 25 также представляет собой D-триггер, к D- входу которого подключен выход фиксатора 24 уровня, а к С-входу - выход опорного генератора 11 и одновиб ратор, включенный на выходе триггера, Длительность импульса одновибратора равна примерно половине периода сигнала на выходе генератора 11.

. Наличие тактирующих устройств поз: воляет засинхронизировать перепады напряжений на выходах смесителя и фиксатора уровня напряжением опорного генератора 11 и избежать переносов информации в регистры 14 и 17, а также предварительных установок счетчиков 13 и 18 в момент распространения на них единицы переноса.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Сигнал генератора 2 термопреобразователя 1, частота которого зависит от температуры, проходит через модулятор 3 и поступает в блок измерения TeNfflepaTypH на входы формирователя 8 и амплитудного детектора 9. Формирователь 8 формирует высокочастотную составляющую сигнала независимо от его амплитуды в прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, которые поступают на один вход смесителя 10,на второй вход которого поступает опорный сигнал с выхода генератора 11. С выхода смесителя низкочастотный сигнал, частота которого равна разности частот термопреобразователя 1 и опорного генератора 11, через ключ 12 поступает на счетный вход счетчика 13 результата. В то же время счетчик 19 измерительного интервала непрерывно подсчитывает импульсы стабильной частоты опорного генератора 11. В момент переполнения счетчика 19 триггер

22 устанавливается в 1, а в момент срабатывания схемы 20 сравнения триггер 22 возвращается в О. При установке триггера 22 в 1 ключ 12 замыкается, а при установке его в О запускается одновибратор 23 и переносит результат измерения из счетчика 13 в индикаторный регистр 14, а в счетчик 13 заносит код с выходов сумматора 15.

Второй генератор 5, в частотно- задающую цепь которого включен дополнительный термопреобразователь 4, вырабатывает сигнал, частота которого пропорциональна температуре внутри . корпуса генератора (пассивного термостата) 7, который может быть удален на некоторое расстояние как от термопреобразователя 1, так и от остальных элементов термометра. Сигнал генера- тора 5, частота которого разделена в Kg раз делителем 6, модулирует по амплитуде сигнал генератора 2. С выхода модулятора 3 амплитудно-модули- рованный сигнал, частота которого за- висит от температуры термопреобразователя 1, а период модулирующих импульсов - от температуры термопреобразователя 4, по линии связи поступает на входы формирователя 8 и ампли- тудного детектора 9.

Амплитудный детектор 9 выделяет низкочастотную составляющую сиг.нала, а фиксатор 24 уровня привязывает меньшее из двух напряжений, которые появляются на выходе детектора, к нулевому уровню. Таким образом, на вы-- ходе фиксатора 24 уровня появляются прямоугольные импульсы, период и частота которых равны периоду и частоте импульсов на выходе делителя 6 частоты. Эти импульсы через контактирующее устройство 25 переносят состоя

I

f, (1 ) f,-%--V- ц Чо f ..лй с:..0„ -

- -л О -О с . f f -UW Of. ь t4o

т.е. изменение числа, поступающего в регистр 17 при изменении температуры генератора 2, равно изменению показаний термометра под воздействием изменения температуры на генератор 2. Для того, чтобы произошла термокомпенсация при любом знаке uOf- , показания из регистра 17 могут подаваться на вход сумматора 15 в прямом и обратном кодах.

О

86254

ние счетчика 18 в регистр 17 и устанавливают счетчик 18 в нулевое состояние .

Между моментами переноса счетчик 5 18 подсчитывает импульсы частотой f, , поступающие с одного из выходов счетчика 19 измерительного интервала. Их число г

N Т.

(

(1)

Ке

где Т -- - период импульсов на вы- ходе делителя 6; fj - частота термопреобразователя 4;

К - постоянньй коэффициент, выбираемый равным величине

f 2

f.

(2)

де f.

40

- частота термопреобразователя 4 при температуре внутри корпуса 7, равной О С; лв - погрешность термометра от воздействия температуры на генератор, выраженная в единицах младшего разряда термометра, при изменении температуры генератора на, 1°С;

Sj. - крутизна характеристики термопреобразователя 4.

В этом случае для температуры внут

и термостата 7

„ f o-AOr

-S-

Ч

(3)

При изменении температуры генератора от О С на величину 9 число N изменяется на величину

Положение первой группы 16 элементов коммутации определяется крутизной характеристики измерительного термопреобразователя 1 и подбирается таким образом, чтобы разность показаний термометра при измерении двух различных температур соответствовала разности этих температур.

Это положение можно определить теоретически, зная крутизну характеристики термопреобразователя 1, по формуле

k. S,. л 97

(5)

где fp - частота опорного генератора 1 1 ;

лб.- цена деления младшего разряда термометра.

Положение элементов коммутации второй группы 21 устанавливается таким образом, чтобы при измерении температуры в одной точке (например, 0°С) показания термометра соответствовали этой температуре (например, были нулевыми). При этом температура генератора 2, т.е. температура в корпусе 7, может быть любой, так как крутизна характеристики термопреоб- разователя 4 учитывается коэффициентом деления делителя 6, а его нулевая частота так же, как и нулевая частота термопреобразователя 1, учитывается при подборе положения элементов ком- ttyTaiifm. группы 21.

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий термопреобразователь,, включенньй в частотно- задающую цепь первого генератора, второй генератор, модулятор, первый вход которого соединен с выходом первого генератора, а выход через последовательно включенные формирователь, смеситель и ключ подключен к входу счетчика результата, выходы которого соединены с входами индикаторного регистра, управляющий вход которого подключен к. выходу одновиб- ратора, соединенному с входом разре40 ватель включен в частотно-задающую цепь второго генератора, выход которого через делитель подключен к второму входу модулятора, который сов местно с первым и вторым генераторашения предварительной установки счетчика результата, опорньм генератор, 45 ми, делителем и дополнительным тер- выход которого подключен к смесителю мопреобразователем расположены в од- и входу счетчика измерительного ин- ном корпусе.

Редактор В.Петраш

Составитель В.Куликов Техред Л.Олейник

Заказ 6822/36 . Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Уясгород, ул„ Проектная, 4

5

0

5

0

терзала, выходы которого соединены с первыми входами схемы сравнения, вторые входы которой соединены с выходами первой группы элементов коммутации, а выход подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика измерительного интервала, а выход подключен к управляющему входу ключа и входу одновибратора, регистр, амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом модулятора, а выход подключен к фиксатору уровня, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений температуры генератора термопреобразователя, в него введены дополнительный термопреобразователь, сумматор, делитель, вторая группа коммутиру(гщих элементов счетчик и тактирующее устройство,первый вход которого соединен с -выхо- дом опорного генератора, второй вход подключен к выходу формирователя уровня, а выход подключен к входу разрешения переноса информации в регистр и входу установки в О счетчика, счетный вход которого соединен

с выходом одного из разрядов счетчика измерительного интервала, а выходы подключены к входам регистра, выходы которого соединены с первыми входами сумматора, вторые входы кото5 рого подключены к выходам второй группы элементов коммутации, а выходы подключены к входам предварительной установки счетчика результата, при этом дополнительный термопреобразо0 ватель включен в частотно-задающую цепь второго генератора, выход которого через делитель подключен к второму входу модулятора, который совместно с первым и вторым генератора5 ми, делителем и дополнительным тер- мопреобразователем расположены в од- ном корпусе.

Корректор А.Ильин

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для измерения температуры с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом. Цель изобретения - повышение точности из/J мерения. Генератор 5, в частотно-задающую цепь которого включен термо- преобразователь 4, вырабатьшает сигнал, частота которого модулирует по амплитуде сигнал генератора 2. С выхода модулятора 3 сигнал, частота которого зависит от температуры (Т) термопреобразователя 1, а период модулирующих импульсов - от Т термопреобразователя 4, по линии связи поступает на входы формирователя 8 и амплитудного детектора 9. На выходе фиксатора уровня 24 появляются прямоугольные импульсы, период и частота которых равны периоду и частоте импульсов на выходе делителя частоты 6, которые через тактирующее устрой- ,ство переносят состояние счетчика 18 в регистр 17. При изменении Т генераi (Л С ю 00 0) ю СП