Цифровой термометр Советский патент 1986 года по МПК G01K7/32 

Изобретение относится к технике температурных измерений.

Целью изобретения является повышение надежности путем упрощения конструкции.

На чертеже представлена блок-схема цифрового термокетра.

Цифровой термометр состоит из датчика температуры 1 с частотным выходом первого ключа 2, инвертора 3, триггера 4, одновибратора 5, генератора 6 опорного импульса, второго ключа 7, третьего ключа 8, двоично- десятичного реверсивного счетчика 9, блока индикации 10.

Цифровой термометр работает следующим образом.

Генератор опорного импульса 6 выдает импульс фиксированной длительно ти и на время действия импульса открывает ключ 2. За время t l, через зак кнутый ключ 2 проходят импульсы датчика Температуры 1, количество которых зависит от значения температуры снимаемого датчиком. Если при значении температуры, соответствующем нижнему пределу диапазона измерений температуры N

н

частота на

выходе датчика температуры равна f то через ключ 2 пройдет ц импульсов. Соответственно для верхнего предела диапазона измерений Ng при частоте f через ключ 2 пройдет 1 f. импульсов. При этом, если считать, что каждый импульс представля- ет одну единицу в младшем разряде результата измерения, то для обеспечения требуемой точности К необходимо выполнение равенства K(NO+N ) oj (fg-fn) при д f. и К Г, 10; 100 и т.д. соответственно для точности до 1; 0,1; 0,01°С и т.д. что достигается регулировкой длительносТИ/Сц .

Передний фронт опорного импульса формирует короткий импульс на выходе одновибратора 5, который поступает .На вход управления загрузкой начальных данных реверсивного счетчика 9 и на единичный вход триггера 4, что устанавливает его нулевой выход в нулевое, а единичные выход - в единичное состояние, которое открывает ключ 8, и импульсы с выхода ключа 2 начинают поступать на вход обратного счета реверсивного счетчика 9, в ко- торьй при поступлении загрузки с выхода одновибратора 5 за

писывается число, предварительно вычисленное и записанное на входах предустановки счетчика 9 присоединением соответствующих входов к земляной или питающей шине. Вычисление предустановки производится по формуле

п, KN(,4-.Tu. н

При зтом, если производится измерение отрицательной, температуры, например N(,, то из записанного в счетчике числа п зя время цикла Измерения вычитается Тц ц импульсов и в счетчике оказывается записано число п, - oy fn KN, представляющее результат измерения температуры N с точностью К. При окончании опорного импульса его задний фронт, проинвер- тированный инвертором 3 дает импульс считывания результата измерения в блок индикации 10, куда в прямом коде переносится состояние счетчика 9 и состояние нулевого выхода триггера 4, дающее информацию о полярности измеряемой температуры и соответствующее нулю при измерении отрицаГельных температур.

Блок индикации 10 может быть реализован любым из известных методов - с динамической индикацией, с постоянной- светимостью при наличии памяти, загружаемой при поступлении импульса с выхода .инвертора 3, или со светимостью в промежутках между опорными импульсами, когда инвертор 3 дает разрешение на высвечивание результата измерений, при этом возможно использование любых устройств индикации - как индикаторных ламп, так и светодиодных матриц с сегментным высвечиванием цифры.

Если измеряется положительная температура, например N, то за время цикла измерения в счетчик поступает Сц fg импульсов. При этом-цикл измерения начинается также, как и при измерении отрицательных температур, однако, так как fg н импульсов от датчика температуры поступает больше, то счетчик 9, вычитая, досчитывает до нуля и импульсом заема с выхода заема воздействует на нулевой вход триггера 4, переводя его нулевой выход в единичное,а единичный выход - в нулевое состояние. Это состояние триггера закрывает ключ 8, открывает ключ 7, и импульсы с выхода ключа 2 начинают поступать на вход прямого счета реверсивного счетчика. К концу действия опорного импульса, пока открыт ключ 2, счетчик суммирует количество им- пульсов, равное С ц- fg - п или г, fg -KN, KNg, что представляет результат измерения температуры Ng с точностью К. После окончания опорного импульса в блок индикации, при воздействии сигнала с выхода инвертора 3 переносится в прямом коде состояния счетчика 9 и состояние нулевого выхода триггера 4, которое пр измерении положительных температур с соответствует единице.

Результат измерения промежуточных температур N с точностью К в диапазоне определяется выражением KN , ,, где f - частота на выходе датчика температуры при температуре Nn. Указанное выражение может быть отрицательным или положительным что фиксируется триггером в зависимости от того, успеет ли счетчик при данной частоте датчика темпераруры, вычитая досчитать до нуля за период, действия опорного импульса.

Таким образом, счетчик начинает ;отсчет результата измерения- вычитанием импульсов датчика температуры из абсолютного значения нижнего предела диапазона измерения, а если за время-действия опорного импульса счетчик достигает нуля, то с этого момента и до конца действия опорного импульса импульсы датчика температуры суммируются в счетчике, начиная отсчет с нуля, т.е. -шкала значений температуры, отсчитываемых счетчиком у предлагаемого устройства начинается с отрицательных температур, абсолютное значение которых представлено в прямом коде, и, уменьшаясь, приближается к нулю, плавно проходит через ноль и начинает возрастать по абсолютному значению в прямом коде уже в области положительных температур, -подобно шкале обычных ртут- ных термометров с непосредственным считыванием показаний.

Предлагаемая конструкция цифрового термометра может работать и с датчиком тепературы, имеющим отрицатель- ную температурную зависимость, т.е. когда f fg, В этом случае c выбирается из аналогичного соотношения

K(Nj + N) ; u(fh-f6) . предустановка . определяется соответственно по формуле n KNg- : t:ц-f g, а в знаковом разряде блока индикации ноль соответствует положительным тепературдм, а единица - отрицательным. ,.

Режим работы реверсивного счетчика предлагаемого устройства, обуслов ленньш наличием введенных в него элементов и связей между ними, позволяет снимать с него показания о значении положительных и отрицательных температур в прямом коде с непосредственной выдачей на индикацию.

Положительный эффект предлагаемым устройством достигается путем реализа ции ключа 2, инвертора 3, ключа 8, ключа 7, генератора 6 опорного импульса, одновибратора 5 всех вместе на двух интегральных микросхемах серии 133ЛАЗ.

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий датчик температуры с частотным выходом, подключенньш к первому входу первого ключа, второй ключ, триггер, нулевой выход которого соединен с первым входом второго ключа, генератор опорного импульса, двоично-десятичный реверсив ньм счетчик, блок индикации, сое- диненньш входами разрядов с выходами соответствующих разрядов двоично-десятичного реверсивного счетчика, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства путем упрощения конструкций, в него введены одновибратор, третий ключ и инвертор, вход которого соединен с выходом генератора опорного импульса, входом одновибратора и вторым входом первого ключа, а выход - с входом считывания результатов измерения блока индикации, причем выход одновибратора соединен с входом управления загрузкой начальных данных двоично-десятичного реверсивного счетчика и с единичным входом триггера, нулевой вход которого, соединен с выходом переполнения двоично-десятичного реверсивного счетчика, а единичный выход - с первым входом третьего ключ-а, второй вход которого соединен с выходом первого ключа и вторым входом второго ключа, выход которого соединен с входом прямого

5 12803416

счета двоично-десятичного реверсив- го ключа, а вход знакового разряда ного счетчика, вход обратного счета блока индикащш соединен с нулевым которого соединен с выходом третье- выходом триггера.

Изобретение относится к технике температурных измерений. Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения конструкции. Двоично-десятичный реверсивный счетчик 9, вычитая импульсы датчика 1 температуры из абсолютного значения минимальной отрицательной температуры диапазона измерений, отсчитывает отрицательную температуру до достижения нулевого значения, после чего переводит знаковый разряд блока 10 индикации в положение, соответствующее положительной температуре, и начинает суммировать импульсы датчика 1 температуры до момента окончания опорного импульса, что позволяет представить результат измерения отрицательных и положительных температур в прямом коде с непосредственной выдачей на индикацию без применения дополнительных элементов для преобразован}гя и индикации. При этом ключи 2, 7 и 8, инвертор 3, одновибратор 5 реализуются все вместе на двух интегральных микросхемах серии 133ЛАЗ, 1 ил. (О (Л 10 N3 00 :ud