Цифровой термометр Советский патент 1987 года по МПК G01K7/32 

1

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к цифровым термометрам с частотными термопреобразователями, например пьезо- кварцевыми.

Цель изобретения - повьшение точности измерения и быстродействия путем уменьшения избыточности информационного сигнала, поступающего в вычислительный блок.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового термометра.

Цифровой,термометр содержит темпе ратурозависимый кварцевый генератор

1, опорный генератор 2, управляемый делитель 3 частоты, вычитатель 4 час- .тот, элемент И 5, блок 6 определения разности частот, состоящий из первого 7 и второго 8 D-триггерОБ и схемы 9 задержки, счетчик 10, блок 1Г вы- числения с цифровыми индикаторами 12 13 знака и значения температуры. Для точной работы термометра генераторы 1 и 2 должны формировать на своих выходах последовательности прямо- угольных импульсов, поэтому они до.шк;- ны быть выполнены по соответствующим схемам, или состоять, например, из генераторов 14 и 15 синусоидальных сигналов и формироватепей 16, 17 пря моугольньпс и myльcoв. Вычитатель 4 частот может быть выполнен на Р-триг гере. Управляемый делитель 3 частоты может быть выполнен в виде последовательно включенных неуправляемого делителя 18 и управляемого делителя 19 с переключателем 20 для установки коэффициента деления. Блок 11 вычисления должен содержать пульт 21 ввода постоянных коэффициентов, который может быть выполнен в виде кроссиро- Бочной платы, на которую заводятся сигналы логических О и 1, устанавливаемые при настройке цифрового термометра.

,

.„

Цифровой термометр работает следующим образом.

На входы вычитателя 4 частот поступают сигналы с выходов генераторов 1 и 2, в результате чего на его выходе формируется сигнал с разностной частотой if

,,- + (f,t-f,, ), {) где f, f о +o(t - частота генератора 1 ;

ot

- частота генератора при

1

с/ - крутизна преобразования генератора (чувствительность термопреобразователя генератора) ;

f - частота опорного генератора 2;

t - измеряемая температура.

Этот сигнал поступает через элемент И 5 в течение интервала времени дТ, формируемого делителем 3, на вход счетчика 10. Длительность интервала- времени лТ выбирают исходя из условия требуемой точности измерения по формуле

;сТ

:2)

f5 20

30

35

40

45

50

где S - требуемая точность измерения.

Устранение погрешности, вносимой технологическим разбросом коэффициента с J например, при старении термопреобразователя или его замене, осуществляется путем изменения длительности интервала лТ с помощью,переключателя 20, осуществляющего изменение коэффициента деления делителя 3.

С выхода сч:,етчика 10 код N, равный числу импульсов, поступивошх на его вход за интервал времени лТ, поступает на вход блока 1 I ВЕячисления, на дополнительный вход которого поступает сигнал знака разности частот (), что обеспечивает измерение температуры с изменяющимся знаком. Блок 6 определепия знака разности частот работает по принципу вычи- тателя час1гот, выходная частота которого равна модулю разности частот, подаваемых на D и С-входы триггера 7, С той лишь разнице рГ, что частота с генератора 2 подается на С-вход через схему 9 задержки, в результате чего частота f , снимаемая с тригге- .ра 7, оказывается сдвинутой по фазе относительно частоты дГ, снимаемой с вычитателя 4 частот. Этот сдвиг определяет состояние триггера 8: сигнал на ,его выходе равен нулю, когда на D-вход сигнал логической I поступает позже, чем на С-вход (случай

И равен единице,когда на

55

D-вход сигнал логической 1 поступает раньше, чем на С-вход (случай ).

f / fo.

1 ;

1

Вычислительный блок вычисляет искомую температуру по формулам:

31296860

S,..-| ,р„ (f, .f; „

P ot -fon),, ;

S,.. .f.o..| при (f,,f,f,

(, ,р„ (f,,-f,J.O,f.f.

Знак измеряемой температуры определяется блоком вычисления по знаку

величины j . Если ( , то индитшрует- ся знак если или , то знак минус.

Если ( -f )0, , и . индицируется знак минус ; если или f(.fo,, , то знак плюс.

Все устройство может быть реализовано на серийных микросхемах. В качестве блока вычисления может быть использовано арифметико-логическое устройство, выполняющее простейшие арифметические вычисления и логические операции.

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий температурозависимый кварцевьй генератор, счетчик, вход которого соединен с выходом элемента И, а выход

Составитель В. Куликов Редактор С. Лисина Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Заказ 766/42 Тираж 777Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

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

Прог зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Про ектная, 4

(3) (4)

(5)

O

5

0 5

0

подключен к входу блока вычисления с цифровыми индикаторами, опорный генератор, выход которого через управляемый делитель частоты подключен к первому входу элемента И, о т л и - чакс-щийся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия путем уменьшения избыточности информационного , в него введены вычитатель частот и блок определения знака разности частот, состоящий из двух D-триггеров и схемы задержки, вход которой соединен с выходом опорного reHepiaTopa и первым входом вычитателя частот, а выход подключен к С-входу первого D-тригге- ра, выход которого подключен к D-BXO- ду второго D-трнггера, а D-вход соединен с выходом температурозависимого кварцевого генератора и вторым входом вычитателя частот, выход которого подключен к второму входу элемента И и С-входу второго D-триггера, выход которого соединен с дополни- 1тельным входом блока вычисления.

Изобретение относится к термо- метрак с частотными термопреобразова- . Цель изобретения - повьшение точности измерения и быстродействия путем уменьшения избыточности информационного сигнала, поступающего в вычислительный блок. На входы вычи- тателя 4 частот поступают сигналы с выходов генераторов 1 и 2, а на выходе его формируется сигнал с разностной частотой, поступающий через элемент И 5 на вход счетчика 10. С выхода последнего код, рд.вньш числу импульсов , поступивших за интервал вре- мени, выбранный, исходя из з словий требуемой точности, поступает на вход блока 11 вычисления н-а другой вход которого поступает сигнал знака разности частот генераторов 1 и 2, что обесйечивает измерение температуры с изменяющимся; :знаком. Блок 11 вычисления определяк-.т искомую тештера- туру по приведенным формулам. 1 ил. цэ (Л tMTi ю со 05 00