Устройство для измерения температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K7/01 

CJ 00 00

Изобретение относится к технике температурных измерений и позволяет повысить быстродействие устройства путем уменьшении времени, затрачиваемого на формировании результата измерения. Преобразователь 1 температуры в частоту формирует импульсы, период повторения которых обратно пропорционален температуре. Делитель частоты 5 и триггер 6 формируют из периодической последовательности импульсов преобразователя 1 сигнал, длительность которого равна длительности периода сигнала преобразователя 1, в течение которого счетчик 2 подсчитывает импульсы с выхода функционального генератора 4. Цифровой индикатор 3 отображает результат счета, который пропорционален измеряемой температуре. Формирователь импульсов сброса 7 синхронизирует работу элементов устройства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1/е.1

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в системах контроля и управления.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы поясняющие его работу; на фиг. 3 - структурная схема функционального генератора; на фиг. 4 - структурная схе- ма преобразователя температуры в частоту.

Устройство для измерения температуры содержит преобразователь 1 температуры в частоту, счетчик2, цифровой индикатор 3, функциональный генератор 4, делитель 5 частоты, триггер 6 и формирователь 7 импульсов сброса.

Функциональный генератор 4 (фиг, 3) содержит генератор 8 опорной частоты и включенные в кольцо первый делитель 9 с переменным коэффициентом деления (ДПКД), счетчик 10 импульсов и второй ДПКД 11, причем первый вход второго ДПКД 11 связан с выходом генератора 8 опорной частоты, второй вход второго ДПКД 11, вход сброса счетчика 10 и второй вход первого ДПКД 9 соединены между собой и являются входом 12 функционального генератора 4, а его выходом 13 является выход первого ДПКД 9. На выходе функци- онального генератора 4 формируются импульсы, частота следования которых пропорциональна 1/t, где t - текущее время.

Преобразователь 1 температуры в час- тоту (фиг, 4) содержит полупроводниковый (диодный) датчик 14 температуры, генератор 15 тока, источник 16 опорного напряжения, интегратор 17, ключ 18, дополнительный ключ 19, делитель 20 на- пряжения и компаратор 21.

Устройство работает следующим образом.

В заданные моменты времени ti, t2, 13 на выходе формирователя 7 импульсов сброса формируются сигналы, которые определяют начало процесса измерения температуры. Эти сигналы (диаграмма U2 на фиг. 2) поступают на входы R сброса делителя 5 частоты, триггера 6, счетчика 2 и фун- кционального генератора 4, переводя их в нулевые состояния. Преобразователь 1 температуры в частоту формирует импульсы (Us), период Т повторения которых обратно пропорционален температуре 0 датчика

К температуры Т та , где К - коэффициент

пропорциональности. Делитель 5 частоты и триггер 6 формируют из периодической последовательности импульсов из сигнал Us,

длительность которого равна длительности периода сигнала с выхода преобразователя температуры в частоту U5. Сигнал Us поступает на вход V разрешения счета счетчика 2, на счетный вход С которого подаются импульсы Ui с выхода функционального генератора, частота-которых пропорциональна 1/г.При соответствующей калибровке, число N импульсов,накопившееся в счетчике за цикл измерения Ue, соответствует измеряемой температуре в градусах Цельсия и индицируется цифровым индикатором 3. Для того чтобы получить максимальное быстродействие импульсы сброса U2 с выхода формирователя 7 импульсов формируются задним фронтом сигнала Us с выхода триггера 6, т,е. после формирования измерительного интервала.

Функциональный генератор (ФГ) 4 работает следующим образом. На вход 12 Ф 4 с выхода формирователя 7 импульсов сброса поступают импульсы Uz (фиг. 2), каждый из которых осуществляет сброс сЬг 4 в исходное состояние и его повторный запуск. В исходном состоянии коэффициент деления каждого ДПКД минимален, а счетчик импульсов находится в единичном состоянии. Первый импульс с выхода генератора 8 опорной частоты поступает через второй и первый ДПКД 9 и 11 на счетный вход С счетчика 10 импульсов. С приходом каждого импульса с выхода первого ДПКД 9 на вход С счетчика 10 импульсов значение кода числа в нем изменяется на единицу, а коэффициент деления первого и второго ДПКД 9 и 11 увеличивается на 1/64, в результате чего на выходе ФГ 4 формируется частотный сигнал, изменяющийся по закону 1/t.

Преобразователь температуры в частоту работает следующим образом.

Ток от генератора 15 тока создает на диодном датчике 14 температуры падение напряжения, величина которого уменьшается при возрастании температуры по линейному закону. Это напряжение подается на вход интегратора 17, При разомкнутых ключах 18 и 19 напряжение на выходе интегратора 17 увеличивается до момента его совпадения с напряжением, поступившим на первый вход компаратора 21. В момент совпадения напряжений на входах компаратора 21 он формирует кратковременный импульс, открывающий ключ 20, через который происходит разряд конденсатора интегратора. После закрывания ключа 20,- указанный процесс периодически повторяется, в результате чего на выходе интегратора 17 формируются импульсы из. частота

повторения которых пропорциональна температуре датчика температуры. Формула изобретения 1. Устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь температуры в частоту, счетчик, выход которого соединен с входом цифрового индикатора, триггер, отличающееся тем. что, с целью повышения быстродействия устрой- .ства, в него введены функциональный гене- ратор, формирователь импульсов сброса и делитель частоты, вход которого соединен с выходом преобразователя температуры в частоту, а выход подключен к входу триггера, выход которого соединен с управляющим входом формирователя импульсов сброса и управляющим входом счетчика, счетный вход которого соединен с выходом функционального генератора, при этом выход формирователя импульсов сброса соединен с установочными входами

г/л L

III I iiniiiiiii 11 I

Us

ff|

преобразователя температуры в частоту, делителя частоты, триггера, счетчика и функционального генератора.

Фиг.З