Цифровой термометр Советский патент 1986 года по МПК G01K7/32 

тор 15, элементы И-ИЛИ-НЕ 18 и И-НЕ 16 и 17. В первом такте на выходах введенного сумматора 4 формируется код разности двух соседних результатов измерения, поступающих из регистра 5 и с выхода 3 блока 1. С коммутатора 19 на один из вторых кодов схемы 6 сравнения поступает 1, соответствующая 1 младшего разряда на установленном пороге чувствительности. При равенстве результатов в счетчик 9 с выхода элемента И 7 добавляется 1, при неравенстве результатов сигнал с выхода элемента И 8 устанавливает счетчик 9 и триггер 10 в ноль. Во втором такте на вторые вхоДы схемы 6 сравнения поступает с коммутатора 19 сигнал 1,

соответствуюиций 1 соседнего с младшим разрядом результата, а на элементы И 14 и 13 - сигнал с выхода одновибратора 12 с элемента задержки 1 1 . Если результат отличается больше чем на 10 единиц, то на выходе элемента И 14 появляется сигнал переключения на более грубый предел. Если подряд 10 результатов были одинаковы, то на выходе элемента И 13 появится сигнал переключения на более чувствительный предел. Элементы И-НЕ 16 и 17, И- ИЛИНЕ 18 переключают порог чувстви тельности термометра в зависимости от сигналов на выходах элементов 13 и 14 и дешифратора 15. 3 ил.,

Изобретение относится к. технике температурных измерений и позволяет уменьшить затраты времени на измерение путем обеспечения автоматического переключения порога чувствительности. Дли этого в устройство введены, схема 6 сравнения, регистр 5, трехвходовые элементы И 7 и 8, двухвходовые элементы И 13 и 14, счетчик 9, триггер 10, элемент задержки 11, одновибратор 12, дешифра(Л 1Ч

Изобретение относится к технике температурных измерений, а именно к цифровым термометрам, работающим в комплекте с частотными термопреобраз вателями, например, пьезокварцевыми, и является усовершенствованием цифрового термометра, описанного в авт. св. № 1190209. По основному авт. св. № 1190209 известен цифровой термометр, содержа щий термопреобразователь с частотным выходом, подключенный к первому входу тактирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, основной делитель опорной частоты, счетчик результата, к выходам которого подключен регистр результата с блоком индикации, схемы И, схему ИЛИ и схему БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ, шесть ключей, два дополнительных делителя опорной час тоты, два D-триггера, Два одновибратора, два коммутатора, два дополнительных счетчика результата с регистрами результата и блоками инди кации и два RS-триггера,причем выход тактирующего устройства подключен к входу первого ключа, R и S-схем И, первые входы которых через второй ключ соединены с шиной нулевого по тенциала тepмoмeтpa соединенной соответственно через третий и четверты ключи с S-входом первого RS-триггера, соединенным с вторым входом второй схемы И и R-входом второго RS-триггера, соединенным с вторым входом первой схемы И, выходы RS-триггеров подключены соответственно к D-входам двух D-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 регистров результата и через второй одновибратор соединен с выходом основного делителя опорной частоты и управляющим входом первого клю ча, а выход подключен к установочным входам счетчиков результата и С-входам D-триггеров, выходы которых соответственно подключены к вторым входам схемы БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ, управляющим входам пятого и шестого ключей, включенных, в цепь питания дополнительных индикаторов и управляющим входам коммутаторов, 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 счетчиков результата, а входы второго коммутатора соответственно соединены с вых дом генератора опорной частоты, сое диненным с входом первого дополнительного делителя опорной частоты и выходами дополнительных делителей опорной частоты, а вькоды подключены к входам второго дополнительного и основного делителей опорной частоты при этом каждый коммутатор содержит три схемы ИЛИ, четыре схемы И и дешифратор, входы которого соединены с управляющими входами коммутатора, первый выход соединен с первым входо первой схемы И, второй вход которой соединен с первым входом второй схемы И и первым входом коммутатора, а выход подключен к первому входу первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с вторым входом 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 выходом коммутатора, а выход подключен к первому входу третьей схемы ИЛИ, выход которой соединен с первым выходом коммутатора, а второй вход соединен с выходо 4 второй схемы И. Целью изобретения является уменьшение затрат времени на измерение путем обеспечения автоматического переключения порога чувствительности В предлагаемом устройстве при переходе на измерение с более высокой чувствительностью пропорционально увеличивается и время измерения. И если от измерения к измерению результаты отличаются более, чем на 10 единиц младшего разряда, т.е. отличаются значениями предпоследних разрядов, то значение последнего разряда не несет эффективной информации, а поэтому время, расходуемое на измерение с такой разрешающей способностью, расходуется нерационально. В предлагаемом устройстве при таком отклонении соседних резуль татов автоматически осуществляется переход на более грубый предел измерения, благодаря чему за одно и то же время вместо одного производится десять (или даже сто) измерений. Если же подряд 10 соседних результатов одинаковы, то предлагаемое устройство автоматически переходит на предел измерения с большей -чувствительностью (в 10 или 100 раз). На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового термометра (цифровой тер- мометр представлен в виде блока измерения температуры 1 и трех ключей 2.1-2.3 переключения порога чувстви- тельности), на фиг. 2 - временные диаграммы работы цифрового термометра на фиг. 3 - блок-схема блока измерения температуры. Цифровой термометр содержит блок 1 измерения температуры, ключи 2.12.3 переключения порога чувствительности, выходы 3 регистров результата основного цифрового .термометра (информационные выходы блока 1), сумматор 4, дополнительный регистр 5, вторую схему 6 сравнения, два трехвходовых элемента И 7 и 8, четвертый счетчик 9, триггер 10, элемент 11 задержки 1 1 , дополнительньй одновибратор 12, двухвходовые элементы И 13 и 14, дешифратор 15, первый и второй элементы И-НЕ 1б и 17, элемент И-ИЛИ-НЕ 18, третий коммутатор 19, первый выход блока измерения температуры 20.1 соединенный с входом Перенос ре- гистров результата основного цифрового термометра, второй и третий выходы 20.2 и 20.3, соединенные соответственно с управляющими входами коммутаторов блока измерения температуры, входы 21-23 переключения порога чувствительности блока измерения температуры. Информационные выходы блока 1 измерения температуры подключены к вторьм информационным входам сумматора 4 и информационным входам регистра 5, инверсные выходы которого подключены к первым входам сумматора 4, выходы которого подключены к первым входам схемы 6 сравнения. К вторым ходам схемы 6 сравнения, за исклюением четырех из них, подключен исочник нулевого потенциала (общая инй термометра). Указанные четыре хода схемы 6 сравнения, соответстующие младшим разрядам четырех младих декад схемы 6 сравнения, подклюены к выходам 4-разрядного коммута5тора 19, первый вход первого (младш го) разряда и второй вход младшего разряда, соединенный с первым входо второго разряда, присоединены к пер вому вьгходу дешифратора 15, к второ му выходу которого подключены второ вход второго и первьгл вход третьего разрядов коммутатора 19, к третьему выходу дешифратора 15 подключены вт рой вход третьего и первый вход чет вертого (старшего) разрядов коммута тора 19. Выход Меньше схемы 6 сравнения .подключен к третьему входу первого элемента И 7, выход Равно-больше схемы сравнения 6 подключен к третьему входу второго элемента И 8 и второму входу элемента И 14. К первым входам элементов И 7 и 8, управляющему входу коммутатора 19, управляющему входу регистра 5 и входу элемента 11 задержки подключен выход 20.1 блока 1 измерения температуры, к вторым входам элементов И 7 и 8, входу одновибратора 12 подключен выход элемента 11 задержки. Выход элемента И 7 подключен к входу счетчика 9, к входу установки в ноль которого и аналогичному входу триггера 10 подключен выход второго элемента И 8. Выход счетчика 9 подключен к входу установки в 1 триггера 10, выход которого подключен к пе первому входу элемента И 13. Выход одновибратора 12 подключен к второму входу первого элемента И 13 и первому входу второго элемента И 14, вы ходы которых подключены к первому входу второго элемента И-НЕ 17, сое диненному с вторым входом элемента И-ИЛИ-НЕ 18 и к первому входу первс го элемента И-НЕ 16, соединенному с первым входом элемента И-ИЛИ-НЕ 18, третий и четвертьй входы которого соединены с третьим и четвертым выходами третьехо коммутатора 19. Выход элемента И-НЕ 16 подключен к выходу третьего ключа 2.1 - к входу 21 переключения порога чувствительности блока 1 измерения температуры в режим измерения с порогом чув ствительности 0,01 С, выход элемента И-ИЛИ-НЕ 18 йодключен к выходу . второго ключа 2.2-входу 22 переключения порога чувствительности блока 1 измерения температуры на измерение с порогом чувствительности О,001:С, а выход элемента И-НЕ 17 подключен 42 к выходу четвертого ключа 2.3 - входу 23 блока 1 измерения температуры на измерение с порогом чувствительности o,oooic. Элементы И-НЕ 16 и 17 и элементы И, входящие в элемент И-ИЛИ-НЕ 18, могут быть снабжены третьими входами, которые заземляются в режиме ручного выбора порога чувствительности (на фиг. 1 не показано). Блок измерения температуры (цифровой термометр по основному авторскому cвидeтeльctвy) (фиг. 3) содержит термопреобразователь 24 с частотным выходом, тактирующее устройство 25, первый ключ 26, первьш коммутатор 27 с информационными входами 28-30, выходами 31 и 32, управляющими входами 33 и 34, основной счетчик 35 результата,.первый и второй дополнительные счетчики 36 и 37 результата, блоки индикации 41-43, генератор 44.опорной частоты, второй коммутатор 45 с информационными входами 46-48, входами 49 и 50, управляющими входами 51 и 52, основной делитель 53 частоты, первый и второй дополнительные делители 54 и 55 частоты, первый одновибратор 56, D-триггеры 57 и 58, схему сравнения БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ 59, RS-триггеры 60 и 61, второй одновибратор 62, схему ИЛИ 63, схемы И 64 и 63, ключи 66 и 67, которые включены в цепь питания 68блоков 42 и .43 индикации. При работе термометра на выходах 20.2 и 20.3 блока измерения температуры, соединенных с управляющими входами коммутаторов 27 и 45, присутствует код 00 при измерении с порогом чувствительности 0,, код 01 присутствует при измерении с порогом чувствительности 0,00lc и код 11 присутствует при измерении с по|рогом чувствительности 0,. Элементы И-НЕ 16 и 17 и элемент И-ИЛИ-НЕ 18 выполнены с открытым коллекторным выходом. Сумматор 4 может быть выполнен на полных 4-разрядных суммат9рах типа 155ИМЗ и работает в режиме вычитания за счет суммирования числа, поступающего по второму входу в пряOM коде, и числа, поступающего по ервому входу в инверсном коде, а на ход Перенос подана логическая 1, то эквивалентно дополнительному коу второго числа. Схема 6 сравнения выполнена на элементах типа 555СП с объединением по ИЛИ выходов Равно и Больше ил аналогичных. Регистр 5 может быть выполнен на элементах 555ТМ8 или других элемента памяти с инверсными выходами. Все ос тальные элементы термометра могут быть выполнены на серийных микросхемах и элементах по стандартным схема Общий принцип автоматического выб ра пороге чувствительности, реализованного в предлагаемом цифровом термометре, заключается в следующем: производят сравнение следующих друг за другом результатов путем вычитания. Если эти результаты одинаковы в течение 10 измерений, то переходят на измерение с большей разрешающей способностью и большим временем измерения (например, от 0,001 к 0,0001 Если два результата, следующие друг за другом отличаются больше, чем на 10 единиц младшего разряда, то переходят на измерение с меньшей разрешающей способностью (например, от 0,001 к 0,01°С). Поскольку блок 1 измерения произ водит измерение на порогечувствительности 0,001°С за 1 с, а на пороге чувствительности 0,0lc за 0,1 с, то при реализации предлагаемого принципа автоматического переключения измерение показаний на одном пороге чувствительности составляет от 10 единиц за измерение, до повторения 10 одинаковьг/с показаний (счетчик 9 имеет коэффициент пересчета 10). Работа устройства автоматического переключения порога чувствительности разделяется на 2 такта. В первом такте при наличии 1 на выходе 20.1 блока 1 измерения, подключенном к входу Перерюс реги стра 5, производится сравнение двух соседних результатов и при их равенстве в счетчик 9 добавляется 1 Во втором такте при наличии О на вьгх;оде 20.1 блока 1 измерения произ водится сравнение двух соседних результатов. При отличии их на 10 еди ниц и более производится проверка с состояния триггера 10, и при наличи на его выхода 1 осуществляется пе реход на измерение с более высокой чувствительностью, так как наличие 1 на выходе триггера 10 означает, 1 28 что Ш предыдуп1их измерений дали одинаковые результаты. Цифровой термометр работает следующим образом. Перенос информации в регистр 5 осуществляется положительным фронтом импульса на выходе 20.1 блока 1 измерения, подключенном к регистру 5. При этом в регистр 5 из регистра блока 1 измерения заносится предьщущий результат измерения, а в регистр блока 1 измерения поступает код очередного результата. На выходах сумматора 4 возникает код разности двух соседних результатов. С коммутатора 19 в это время на один из вторых входов схемы 6 сравнения поступает единица, соответствующая 1 младшего разряда результата на том пороге чувствительности, на котором в данный момент работает прибор. В конце первого такта на первых двух входах первого и второго элементов И 7 и 8 поя:вляются сигналы 1 (временная диаграмма на фиг. 2). Если результаты равны, то в счетчик 9 и импульсом с выхода схемы И 7 добавляется 1. Так как при равных результатах на выходе.сумматора 4 О, схема сравнения 6 выдает 1 на выходе Меньше (участок а временной диаграммы фиг. 2). Если результаты предыдущего и очередного измерений отличаются хотя бы на 1, то сигнал 1 на выходе Равно-больше схемы сравнения 6 и 1 с выхода элемента. И 8 устанавливает в О счетчик 9 и триггер 10 (участок в временной диаграммы фиг. 2). Через некоторое время после начала второго такта включается одновибратор 12 и подает импульс на входы элементов И 13 и 14, в этом время на вторые входы схемы 6 сравнения посту пает с выходов коммутатора 19 Сигнал 1, соответствующий единице соседнего с.младшим разрядом результата, т.е. десяти единицам разности двух результатов. Если результаты отличаются больDie чем на 10 единиц (участок с временной диаграммы фиг. 2), то на выходе Равно-больше схемы 6 сравнения единица будет и в 1-ом и 2-ом тактах работы прибора. Тогда импульс появляется на выходе элемента И 14 и дает сигнал переключения прибора на измерение с более грубым порогом 91 чувствительности. Если подряд 10 результатов одинаковы, то в момент вто рого такта триггер 10 окажется в 1 (10 измерений подряд не было в первом такте работы установок триггера 10 и счетчика 9 j, О) и импульс (в ответ на импульс одновибратора 12) появится на выходе элемента И 13 и даст сигнал на переключение цифрового термометра на измерение с более высокой чувствительностью. Элементы И-НЕ 16 и 17 и И-ИЛИ-НЕ 18 получают этот сигнал, и в зависимости от чувствительности, на которой находился цифровой термометр, подают этот сигнал на включение соответствующей чувствительности следующим образом. При наличии 1 на одном из выходов дешифратора 15 эти элементы подготавливают к включению соседние, при получении импульса с выхода элемента И 13 он направляется на соседний вход включения на измерение с более грубым порогом чувствительности, а при получении импульса с выхода элемента И 14 - на вход включения прибора на измерение с более высокой чувствительностью. Переключение чувствительности мож но осуществлять и вручную с помощью замыкания ключей 2.1-2.3. Формула изобретения Цифровой термометр по авт. св. № 1190209, отличающий с я тем, что, с целью уменьшения затрат времени на измерение путем обеспечения автоматического переключения пор га чувствительности, в него дополнительно введены схема сравнения, регистр, дешифратор, два трехвходовых элемента И, счетчик, два двухвходовы элемента И,триггер, дополнительный одновибратор, два элемента И-НЕ элемент И-ИЛИ-НЕ, третий коммутатор элемент задержки и сумматор, первые .входы которого соединены с выходами регистра, вторые входы подключены к входам регистра и выходам регистров результата, а выход подключен к 2 первым входам схемы сравнения, одна группа вторых входов которого соединена с общей шиной нулевого потенциала термометра, а другая группа входов подключена к выходам третьего коммутатора, первый и второй входы которого соединены с общей шиной нулевого потенциала термометра , а третий, четвертый и пятый входы подключены к выходам дешифратора, входы которого соединены соответственно с управляющими входами первого коммутатора, при этом управляющий вход третьего коммутатора подключен к входу переноса регистров результата и соединен с управляющим входом регистра, входом элемента задержки и первыми входами первого и второго трехвходовых элементов И, вторые входы которых соединены с входом дополнительного одновибратора и выходом элемента задержки, третьи входы подключены соответственно к выходам Меньше и Равно-больше схемы сравнения, а выходы подключены соответственно к входу счетчика и входам (Установка в ноль счетчика и тригjrepa, вход которого соединен с выхо(дом счетчика, а выход подключен к первому входу первого двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с выходом дополнительного одновибратора и первым входом второго двухвходового элемента И, второй вход которого подключен к выходу Равно-больше схемы сравнения, а выход подключен к первому входу первого элемента И-НЕ и первому входу элемента И-ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ и подключен к выходу первого двухвходового элемента И, выход элемента И-ШТИ-НЕ соединен с выходом второго ключа, а третий и четвертый входы соответственно соединены с третьим и четвертым входами третьего коммутатора, пятый вход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей.