Способ определения температуры и влажности воздуха и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01N27/02 

- Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности воздуха или отдельных газов с помощью полупроводниковых датчиков.

Известны способы определения, температуры и влажности воздуха и устройства для их осуществления, заключающиеся s преобразовании измеряемой величины в ча.- стоту электрических сигналов путем, например, включения влагочувствительного элемента в частотозадающую цепь генератора с последующей обработкой результатов измерения частоты по определенному выражению.

Известным техническим решениям присуща недостаточная точность измерения, обусловленная погрешностями, вносимыми нелинейностью характеристики чувствительного элемента, погрешностью нуля, временной и температурной нестабильностью каналов преобразования и др. Это ограничивает возможности известных способов определения температуры и влажности воздуха с предварительным преобразованием измеряемого частоту.

Известен способ определения температуры и влажности воздуха, заключающийся в том, что датчики температуры размещают с двух сторон от исследуемого материала, по одну из сторон которого устанавливают также и нагреаатель, приводят всю систему в равновесное состояние и сообщают исследуемому материалу определенную порцию тепла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, измеряют температуру исследуемого материала с помощью датчика, установленного на противсположной стороне от нагревателя, в момент достижения определенной разности температур между датчиками, характеризующей градиент температуры в среде, и по полученному значению, пользуясь эмпирически установлен Ч

оэ

ной зависимостью, находят искомый параметр,

Недостатком известного технического решения является невысокая точность определения температуры и влажности. При определении температуры среды неисключенной остается мультипликативная составляющая погрешности, а при определении влажности неисключенными являются погрешности всего измерительного канала,

Все это ограничивает широкое использование известного технического решения.

Целью изобретения является повышение точности определения температуры и влажности воздуха, а также повышение быстродействия измерений за счет исключения методических погрешностей, влияния начальной частоты релаксационного генератора, параметров вольт-амперной характеристики датчика (p-n-перехода) и нестабильности параметров времязадаю- щей цепи релаксационного генератора на результаты определения температуры и влажности воздуха, а также расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства дли определения температуры и влажности воздуха, на фиг.2 - структурная схема блока обработки сигналов; на фиг.З - структурная схема цифрового отсчетного устройства. На фиг 1 -3 приняты следующие обозначения: 1 - источник напряжения; 2-5 - первый, второй, третий и четвертый резисторы; 6 - транзисторный ключ; 7 - интегрирующий конденсатор; 8 - операционный усилитель; 9 - формирователь счетных импульсов; 10 - полупроводниковый датчик; 11 - источник тока; 12-15 - первый.второй, третий и четвертый автоматические переключатели; 16-21 - с первого по шестой элементы ИЛИ; 22, 23 - первый и второй счетчики импульсов; 24 - реверсивный счетчик импульсов; 25 - счетчик тактов; 26 - задатчик числа; 27 - дешифратор; 28 - триггер; 29 - кварцованный генератор; 30 - формирователь импульсов сброса; 31, 32 - кнопки Установка нуля и Режим индика-, 33 - цифровое отсчетное устройство; 34 - блок обработки сигналов; 25-37 - первый, второй и третий элементы И; 39-41 - первый, второй и третий управляемые делители частоты; 42, 43 - первый и второй реверсивные счетчики импульсов; 44 - счетчик импульсов; 45 - блок семи элементов 2И; 46 - элемент ИЛИ; 47, 48 - первый и второй регистры, 49, 50 - первый и второй элементы 2-2И-ИЛИ-НЕ; 51 - генератор , опорной частоты: 52 - постоянное программируемое запоминающее устройство; 53 - мультиплексор; 54, 55 - первый и второй одновибраторы, 56, 57 - первый и второй преобразователи кодов; 58 - блок светодиодов; 59 - блок цифровой индикации.

При этом первый выход источника напряжения 1 соединен через последовательно включенные первый резистор 2 и транзисторный ключ 5 с выходом операци0 онного усилителя 8, к которому подключен один из вы водов конденсатора 7 и вход формирователя 9/

Второй выход источника 1 напряжения соединен с входом формирователя импуль5 сов сброса 30 и объединенными первыми выводами второго и третьего резисторов 3 и 4. Третий выход источника 1 напряжения подключен к цепи управления (базе) транзисторного ключа 6, вторым выводам кон0 денсатора 7 и к инвертирующему входу операционного усилителя 8 Четвертый выход источника 1 напряжения соединен с входом источника тока 11. Один из выходов полупроводникового датчика 10 и входы

5 кнопок Установка нуля 31 и Режим индикации 32 подключены к земляной шине. Выход кнопки 32 Режим индикации соединен с вторым выводом третьего резистора 4 и подключен к счетному входу первого счет0 чика импульсов 22, Выход кнопки 31 Установка нуля соединен с вторым выводом второго резистора 3 и подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 16, второй вход которого соединен с выходом форми5 рователя 30 импульсов сброса.

Выход первого автоматического переключателя 12 соединен с прямым входом операционного усилителя 8. Первый вход автоматического переключателя 12 подклю0 чен к одноименному выходу второго автоматического переключателя 13, к второму выводу полупроводникового датчика 10 и через четвертый автоматический переключатель 16 - к третьему выходу источника 11

5 тока.

Первый и второй выходы источника 11 тока соединены с одноименными входами третьего автоматического переключателя 14, выход которого подключен к входу вто0 рого автоматического переключателя 13 Второй выход второго и второй вход первого автоматических переключателей 13 и 12 объединены между собой и через образцовый резистор 5 подключены к земляной ши5 не.

Цепи управления автоматических переключателей 12-15 соединены соответственно с выходами второго, третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ 17-20. С первого по девятый входы пятого элемента ИЛИ 20

подключены соответственно к выходам с четвертого по двенадцатый дешифратора 27. Нулевой выход дешифратора 27 соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ 17 и 18 и с четвертым входом блока 34 обработки сигналов.

Первый выход дешифратора 27 подключен к вторым входам второго и третьего элементов ИЛИ 17 и 18, к первому входу четвертого элемента ИЛИ 19 и к пятому входу блока 34 обработки сигналов. Второй, тринадцатый и пятнадцатый выходы де- шифратора 27 соединены соответственно с шестым, восьмым и десятым входами блока 34 обработки сигналов. Третий выход дешифратора 27 подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ 19 и седьмому входу блока 34 обработки сигналов. Четырнадцатый выход дешифратора 27 соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ 19 и девятым входом блока 34 обработки сигналов.

Двадцать второй выход дешифратора 27 подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ 16, остальные десять выходов дешифратора 27 свободны

Входы дешифратора 27 подключены к одноименным выходам счетчика 25 тактов, вход установки нуля которого соединен с третьим входом блока 34 обработки сигналов, с первым входом шестого элемента ИЛИ 21, входом установки нуля реверсивного счетчика 24 импульсов и подключен к выходу первого элемента ИЛИ 16,

Счетный вход счетчика 25 тактов соединен с входом установки нуля триггера 28, входом перезаписи V и выходом переполнения -р реверсивного счетчика 24 импульсов. -Установочные входы реверсивного счетчика 24 импульсов подключены к выходам задатчика 26 числа. Счетный вход реверсивного счетчика 24 импульсов соединен с выходом кварцованногогенера- тора 29, к которому подключен и счетный вход второго счетчика 23 импульсов. Вход установки нуля второго счетчика 23 импульсов соединен с выходом шестого элемента ИЛИ21.

Выход второго счетчика 23 импульсов подключен к входу установки единицы триггера 28, выход которого соединен с вторыми входами шестого элемента ИЛИ 21 и блока 34 обработки сигналов. Первый вход блока 34 обработки сигналов подключен к выходу формирователя 9 счетных импульсов, одиннадцатый и двенадцатый входы которого соединены соответственно с первыми и вторым выходами первого счетчика импульсов 22 и первым и вторым управляющими входами цифрового отсчетного устройства 33.

Информационные входы цифрового отсчетного устройства 33 подключены к одноименным выходам блока обработки сигналов.

Блок 34 обработки сигналов содержит 5 три элемента И 35-37, задатчик числа 38, первый, второй и третий управляемые делители частоты 39-41. первый и второй реверсивные счетчики 42 и 43 импульсов, счетчик 44 импульсов, блок 45-элементов 2И, эле0 мент ИЛИ 46, первый и второй регистры 47 и 48, первый и второй элементы 2-2И-ИЛИ- НЕ 49 и 50, генератор опорной частоты 51, постоянное программируемое запоминающее устройство 52, мультиплексор 53, пер5 вый и второй одновибраторы 54 и 55.

Первые входы блока 39 элементов 2И являются с четвертого по десятый входами блока 34 обработки сигналов, одиннадцатый и двенадцатый входы которого соедине0 ны соответственно с первым и вторым управляющими входами мультиплексора 53. Выходы мультиплексора 53 являются выходами блока 34 обработки сигналов, второй и третий входы которого подключены

5 соответственно к объединенным вторым входам блока 45 элементов 2И и к первому входу первого элемента ИЛИ 46.

Первый вход блока 34 обработки сигналов соединен со счетным входом первого и

0 второго управляемых делителей 39 и 40 частоты. Установочные входы первого управляемого делителя 39 частоты подключены к выходам задатчика 38 числа, выход соединен с объединенными первыми входами

5 первого и второго элементов И 35 и 36. Второй вход первого элемента И 35 соединен с входом установки нуля второго реверсивного счетчика 43 импульсов и с первым выходом блока 45 элементов 2И. Второй вход

0 блока 45 элементов 2И подключен к входу второго элемента И 36. Выходы первого и второго элементов И 35 и 36 соединены соответственно с суммирующим и вычитаю- входами первого реверсивного

5 счетчика 42 импульсов. Вход установки нуля первого реверсивного счетчика 42 импульсов подключен к выходу первого элемента ИЛИ 46, выходы соединены с установочными входами второго управляемого делителя

0 40 частоты.

Выход первого управляемого делителя 40частоты подключен к объединенным между собой первому и третьему входам первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 49 и

5 50. Второй вход первого элемента 2-2И- ИЛИ-НЕ 49 соединен с входом первого од- новибратора 54 и подключен к четвертому выходу блока 45 элементов 2И, третий выход которого соединен с вторым входом второго элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 50

Четвертый вход второго элемента 2-2И- ИЛИ-НЕ 50 подключен к входу второго од- новибратора 55 и шестому выходу блока 45 элементов 2И. Седьмой выход блока 45 элементов 2И соединен с вторыми входами элемента ИЛИ 46 и третьего элемента И 37. Пятый выход блока 45 элементов 2И подключен к четвертому входу первого элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 49. Выходы первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 49 и 50 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика 43 импульсов.

Выходы второго реверсивного счетчика 43 импульсов подключены к одноименным информационным входам первого и второго регистров 47 и 48, управляющие аходы которых соединены с выходами первого и второго одновибраторов 54 и 55 соответственно.

Выходы второго регистра 48 подключены к четвертым входам мультиплексора 53 и соединены с установочными входами третьего управляемого делителя 41 частоты. Счетный вход третьего управляемого делителя 41 частоты подключен к выходу генератора 51 опорной частоты. Управляющие входы R, Vi. Va трех управляемых делителей 39-41 частоты объединены и подключены к земляной шине. Выход третьего управляемого делителя 41 частоты соединен через третий элемент И 37 со счетным входом счетчика 44 импульсов. Вход установки нуля счетчика 44 импульсов соединен с выходом второго одновибратора 55.

Выходы счетчика 44 импульсов подключены к третьим входам мультиплексора 53 и входам адреса столбца постоянного программируемого запоминающего устройства 52.

Выходы постоянного программируемого запоминающего устройства 52 соединены с вторыми входами мультиплексора 53. Входы адреса строки постоянного программируемого устройства 52 подключены к первым входам мультиплексора 53 и к инверсным выходам первого регистра 47 числа.

Цифровое отсчетное устройство 33 включает в себя первый и второй преобразователи кодов 56 и 57, блок светодиодов 58 и блок 59 цифровой индикации, входами соединенный с выходами второго преобразователя 57 кодов, входы которого являются входами цифрового отсчетного устройства 33. Входы блока 53 светодиодов соединены с выходами первого преобразователя 56 (дешифратора) кодов, входы которого являются управляющими входами цифрового отсчетного устройства 33.

В основу предложенного способа положена зависимость теплообмена между нагретым объектом (датчиком) и окружающей средой (воздухом) от влажности последней.

Теплообмен межу объектом и средой характеризуется теплоотдачей.Количествен- но интенсивность теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи «х в Вт/(м2.°С), который, согласно закону

Ньютона-Рихмана, определяется выражением

«X

где Р - мощность теплового потока объекта (датчика), Вт;

5д - площадь датчика, м2;

A - tx - разность температур между объектом и средой.

Для полупроводникового датчика величину «х в В- А/(м2-°С) можно записать как

25

где V и I - напряжение и ток через р-п-пере- ход датчика;

A tx - температура перегрева р-п-перехода.

Для определения влажности воздуха необходимо измерить значения температуры окружающей среды (воздуха) Тх и температуры Тп перегрева полупроводникового

датчика, & также определить значения коэффициента связи коэффициента теплоотдачи ах с влажностью Wx воздуха при известной температуре окружающей среды.

Сущность предложенного способа определения температуры и влажности воздуха заключается в определении температуры по падению напряжения на р-п-переходе полупроводникового датчика и его коэффициента «х теплоотдачи при заданном значении тока нагрева p-n-перехода с последующим определением влажности по зависимости

Wx F( «x, ТХ).

При определении температуры и влажности воздуха до нагрева p-n-перехода датчика устанавливают первое и второе значения токов h и z - (1,01...1.1)Н через p-n-переход по начальному участку его вольт-амперной характеристики, а третье

значение тока 1з I0 (где п 102...103; о предельно допустимый ток) по конечному участку вольт-амперной характеристики р-л-перехода. Последняя описывается выражением

I

,oe-B/TnЈeqUn/Tn-l 1)(

(D

где I - ток через p-n-переход;

|0 e т - ток насыщения, зависящий от абсолютной температуры Тп перехода;

10 - ток насыщения при

В -коэффициент, зависящий от материала полупроводника и ширины зоны перехода;

q - заряд электрона;

k - постоянная Болыдмана,

Un - падение напряжения на р-п-пере- ходе, связывающем ток через p-n-переход с падением напряжения на нем.

Крутизна вольт-амперной характеристики (1) определяется значением fn(0/l), a начальное значение - параметром В.

При изменении температуры Тп в диапазоне К значение отношения kTn/q 26 мВ и уравнение (1) можно представить в виде

I loe-B/Tn .

(2)

Падение напряжения Un на р-п-перехо- де от тока I при температуре р-п-перехода, равной температуре окружающей среды, т.е. Тп Тх, определится, с учетом формулы (2), выражением

,, kTx In(l/I0) + -

(3)

Учитывая, что ток насыщения р-п-перехода немного больше рабочего тока, т.е. , падение напряжения представляют выражением с положительным логарифмом: ,

Un -|tn(lo/l)Tx.

(4)

Из выражения (4) видно, что падение напряжения на p-n-переходе линейно уменьшается от температуры Тп Тх.

При малых значениях температуры р- n-перехода и тока через него получают малые значения падения напряжения на p-n-переходе, что не всегда обеспечивает заряд интегрирующего конденсатора релаксационного генератора, в чэстотоэадаю- щую цепь которого включается полупроводниковый датчик, до требуемого уровня в заданном частотном диапазоне.

В этой связи падение напряжения усиливают или используют дополнительное опорное напряжение, обеспечивая тем самым увеличение тока заряда конденсатора.

Усиление разности (или суммы) опорного напряжения и падения напряжения позволяет выбрать требуемый частотный диапазон преобразования температуры нагрева

датчика в частоту и обеспечить необходимую чувствительность преобразования.

Затем, согласно предложенному способу, выбирают образцовый резистор с сопротивлением RO, равным сопротивлению

p-n-перехода датчика для средней температуры диапазона измерений, т.е. R0 гдср. Пропускают ток Н, через образцовый резистор с сопротивлением. Формируют релаксационные колебания частоты fi путем

заряда интегрирующего конденсатора током 1К1, пропорциональным заданной разности AUi напряжений между опорным напряжением U0 и падением напряжения:

Uni-hRo- -|lr(lo/l)AT0, (5)

где АТ0 - нормированное значение температуры, задавамое априори в пределах диа1пазона измерений температуры воздуха;

И - первое значение тока через образцовый резистор R0;

В, q, k и lo - параметры, которые определяются типом выбранного полупроводникового датчика,

на образцовом резисторе RO от тока И до момента равенства падения напряжения Uxi на конденсаторе заданному значению Don, т.е. Ук1 Uon.

При постоянной времени заряда конденсатора Ј1 RC, где С - емкость конденсатора; R - сопротивление цепи, обеспечивающей ток заряда In конденсатора, разность AUi достигнет значения Don

за время

у С Uon Uon

11 (Un-UmyR Г1ОТ

(б)

45 с учетом выражений (5) и (6) значение частоты fi релаксационных колебаний определится выражением

f 1 AUi 1 T1 ц nUon riUon

+|ln(lo/li)AToJ.

U0(7)

Измеряют и запоминают значение час- тоты fi (7) релаксационных колебаний.

Устанавливают через образцовый резистор RO ток (2. В результате падение напряжения на образцовом резисторе R0 увеличится до значения

Un2 l2Ro ТТЛ U°- i Uon

(lo/l2)ATo.

напряжения на p-n-переходе определится выражением

(8)

Un4 ,

(12)

Использование: измерение влажности воздуха и газов с помощью полупроводни; ковых датчиков. Сущность изобретения: через р-л-переход датчика пропускают заранее выбранные различные значения тока, формируют релаксационные колебания, измеряют и запоминают установившиеся значения частот релаксзцирнных колебаний, по значениям которых судят о температуре и влажности воздуха. Устройство содержит элементы, формирующие релаксационные колебания и преобразующие параметры релаксационных колебаний в значения температуры и влажности воздуха. 2 с.п. и 1 з.п.ф-ль,, 3 ил.

Формируют релаксационные колебания частоты fa при падении напряжения Un2 (8) на образцовом резисторе Во оттока г. В этом случае заряд интегрирующего конденсатора осуществляется током Ik2i пропорциональным разности напряжений Do и Un2, т.е. AUa Uo - Un2. Частота h релаксационных колебаний описывается выражением

f2

AU 1

(lo/l)AT0.

(9)

Измеряют и запоминают установившееся значение частоты h (9).

Пропускают ток h через р-п-переход датчика. Формируют релаксационные колебания частоты fa путем заряда интегрирующего конденсатора током, пропорциональным разности A Us между опорным напряжением U0 и падением напряжения Un3 li« rgi, где rgi - сопротивление р-п-пе- рехода при температуре окружающей среды (Тп Тх), на p-n-переходе от тока И. В этом случае

AlJ3 Uo-Un3.

(Ю)

С учетом выражения (10) частота fa ре- 35 лаксационных колебаний определится выражением

ALb 1

тг U

on

tn(lo/ll)Tx.

(11)

связывающим частоты fs релаксационных колебаний с температурой Тп р-п-перехода, равной температуре Тх окружающей среды Тп Тх, параметрами RC-цепи и вольт-амперной характеристикой р-п-перехода.

Измеряют и запоминают значение частоты (11) релаксационных колебаний, соответствующее равенству температур p-n-перехода и окружающей среды (воздуха).

Увеличивают ток через p-n-переход до значения z - (1,01...1,1)И. Аналогичным образом формируют релаксационные колебания частоты f4 при протекании через p-n-переход тока h В результате падение

а частота f4 релаксационных колебаний - выражением

f4

AU U0-Un4 1

rr U

on

(lo/l2)Tx.

(13)

Измеряют и Запоминают установившееся значение частоты (13) релаксационных колебаний, соответствующее температуре Тх р-п-перехода.

Увеличивают ток через р-п-переход до значения з , где п 102...10J. определяемого конечным участком вольт-амперной характеристики р-п-перехода. Нагревают p-n-переход током з в течение интервала времени AtH, равного утроенному значению тепловой постоянной времени

Т2 датчика, т.е. AtH 3 Vz,

Устанавливают через p-n-переход первоначальный ток IL В результате падение напряжения на p-n-переходе достигнет значения Uns И-г92, где г92 - сопротивление

перегретого p-n-перехода. Аналогичным образом формируют релаксационные колебания частоты fs при перегретом р-п-пере- ходе, которая опишется выражением

f AUb U0-Un5 1 „, Т5 rrUon rrUon

+|ln(lo/li)TH,

(14)

где Тн - температура перегретого p-n-перехода.

Увеличивают ток через p-n-переход до значения i2. В этом случае падение напряжения на перегретом p-n-переходе определится выражением Un6 l2- rg2.

Формируют релаксационные колебания частоты

-. AU Uo-Un6 . 1

Г1 Don ti Uon TI -U -+|1л(10/12)Тн.

(15)

Измеряют и запоминают значения частот fg(14) и 1б(15)при времени остывания Ate p-n-перехода не более 10% от тепловой постоянной времени тз датчика, т.е.

Atc 0,1 тг .

(16)

Определяют температуру Тх в °С и влажность Wx в % окружающей среды (воздуха) по выражениям

ТХ А

f3-f4

W

П - Т2 В(ТХ) «х

(f5-fe)-(ff3-f.)

RfT Чf 1 f2

DUx- (fs - fe) - (fa - f4)

где A - ДTo - коэффициент размерностью °C, определяемый при калибровке;.

Bi(Tx) - коэффициент связи влажности Wx с коэффициентом теплоотдачи «х при температуре воздуха Тх, °С;

K-Uli(n-1)/Se АТо- P/Sg ЛТ0, Вт/(м2, °С);

ах - P/Sg АТХ - коэффициент теплоотдачи датчика, Вт/(м2-°С);

Р - мощность перегрева р-п-перехода датчика;

АТХ - разность температур датчика и окружающей среды;

Д То - нормированное значение температуры;

Sg - площадь поверхности датчика;

U и И - напряжение и ток р-п-перехода;

п 102...10 ,

В(ТХ) BifTx) К - коэффициент, имеющий размерность влажности % и определяемый при калибровке для средней точки каждого поддиапазона измеряемых значений температур;

f i-fe - значения частот релаксационных колебаний.

Результаты определения температуры Тх (°С) и влажности Wx (%) не зависят от начальной частоты релаксационного генератора, от параметров вольт-амперной характеристики p-n-переходэ и от- нестабильности параметров времязадающей цепи релаксационного генератора.

Для доказательства этого в формулу для Тх в °С (17) подставляют выражения (7), (9), (11). (13):

V

kB

fft-g gfof Т,Иц,- ,7 ТЁЈ| Л Ш170- V

ЈГй)-&(%) Т.

B/jfe2 U2i,.

47i|-f,)

tr.

ПриА АТ0(°С)

.

для Ту в °С можно записать:

тх А ТХ/АТО ТХ.(21)

Подставляют в формулу (18) выражения (7), (9), (11), (13), (14) и (15), получая значения 5 в%:

WY fi

Wx U(x) (fs - fe) - (fa f4)

10

&&-4 №w- i№Jf-il w - fato- jt №bte

-. i .. ы&, ,., (22)

)TH-|f /7,)T, VT T

20

где АТх Тн - Тх - температура перегрева р-п-перехода.

25 Так как значение В(ТХ), выраженное в Вт/(м2-°С), можно записать как

РП- Uh (-1). Р.ГГ1- В(Тх) Sg-ATo В1(Тх)

ЛЛЭ

3д.дТоВ1(Тх)Вт/м2.°С. WX B(TX) (Tx)x

имеюеделяточкизначеонных

атуры сят от генернойнестаей целу для 7), (9),

(19)

35

40

45

50

55

20)

flJi(n - 1) A To D „. , Р 1 x охдт Ч 7ГГ Bl Ogii 10 у ii IxОд Л Ix

что и требовалось доказать.

При проведении калибровки выполняют следующие операции.

В пределах диапазона измерений температуры воздуха выбирают нормированное значение АТ0 температуры. Полупроводниковый датчик помещают в термостат с установленным значением АТ0 температуры, равным, например, среднему значению диапазона измерений. Измеряют значение частоты тз релаксационных колебаний при первом значении тока через р-п- переход, подключают вместо датчика потенциометр и изменяют значение сопротивления (при токе It через него) до получения частоты fi релаксационных колебаний, равной по своему значению частоте fa , т.е. fi Ь . Замеряют значение сопротивления потенциометра и заменяют его образцовым резистором R0. Таким образом, достигается получение падений напряжения (5) при заданном нормированном значении температуры А Т0. При изменении тока 11 на

температуры АТ0. При изменении тока И на 2 падение напряжения Un2 определяется выражением (8).

Затем находят значения коэффициентов А и BI. Для этого измеряют и запомина- ют значения частот fi-fe релаксационных колебаний в соответствии с описанными выше операциями способа. Затем вычисляют коэффициент А в °С из выражения (17):

А АТо|1.

(23)

Коэффициент В(Тх) вычисляют из выражения (18):

Bm-wCb-fflgp)(24)

при ряде дискретных значений температу- ры Т диапазона измерений и заданном значении влажности W0 воздуха в термостате. Предложенный способ определения температуры и влажности воздуха обеспечивает исключение влияния на результат измерения начального значения частоты релаксационного генератора, нестабильности параметров его времязадающей цепи, значения опорного напряжения, влияния коэффициента В вольт-амперной характеристики p-n-перехода, зависящего от материала полупроводника и ширины зоны перехода, а также тока насыщения р-п- перехода, зависящего от температуры перехода. После обработки результатов промежуточных измерений частоты по предложенной последовательности операций исключаются аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности, в том числе и составляющие, обусловленные изменением характеристик датчика и релак-„ сационного генератора в результате старения..

Предложенный способ позволяет осу- ществлять двухпараметровые измерения состояний окружающей ерзйушной среды,

Достоинством заявленного способа является также преобразование физических величин в частоту электрического сигнала и возможность передачи ее на большие рас- стояния по двухпроводной линии связи с минимальными искажениями.

Работа устройства для определения температуры и влажности воздуха заключается в следующем.

При включении питания на выходах источника 1 появятся стабильные напряжения, поступающие на блоки 2-4, 6-8,11 и 30. Напряжение, поступающее на вход формирователя 30 импульсов сброса с второго выхода источника 1 напряжения, обеспечивает формирование на выходе блока 30 импульса сброса, поступающего через первый элемент ИЛИ 16 на входы установки нуля триггера 28, счетчика 25 тактов и реверсив- Hdro счетчика 24 импульсов. Через элементы ИЛИ 16,21 и 46 импульс сброса поступает на входы установки нуля счетчиков 23 и 42 импульсов. Автоматические переключатели 12-15 и кнопки 31 и 32 в исходном состоянии находятся в положении, показанном на фиг,1. Кнопка 31 Установка нуля используется для ручного выполнения указанной операции, Кнопка 32 Режим индикации предназначена для установки результатов измерений коэффициента теплоотдачи (ах), влажности (Wx). температуры (Т) или температуры (А Тх) перегрева датчика на цифровом отсчетном устройстве 33 путем ее нажатия 1-4 раза и перевода первого счетчика 22 импульсов в соответствующие состояния на его первом и втором выходах. В результате установки в нуль счетчика 25 тактов на его выходе появится код нуля, устанавливающий дешифратор 27 в состояние, при котором информативный сигнал появится только на его нулевом выходе. Длительность этого сигнала (прямоугольной формы) определяется периодом следования счетных импульсов, поступающих на вход счетчика 25 тактов с выхода -р переполнения реверсивного счетчика 24 импульсов.

Появление сигнала на нулевом выходе дешифратора 27 характеризует начало первого такта преобразования. Указанный сигнал поступает на четвертый вход блока 34 обработки сигналов и на первые входы второго и третьего элементов ИЛИ 17 и 18. С выходов элементов. ИЛИ 17 и 18 сигнал поступает на управляющие входы первого и второго автоматических переключателей 12 и 13 соответстве н-но. б результате они устанавливаются в положения, противоположные указанным на фиг.1.

На прямой вход операционного усилителя 8 поступит напряжение Uni (5), обусловленное падением напряжения на образцовом резисторе 5 от тока И, поступающего через третий автоматический переключатель 14 с первого выхода источника 11 тока.

На инвертирующий вход операционного усилителя 8, управляющий вход транзисторного ключа 6 и один из выводов конденсатора 7 поступает опорное напряжение Uo с третьего выхода источника 1 напряжения. При постоянной времени т заряда

ционного генератора (на базе операционного усилителя 8, ключа 6, конденсатора 7 и источников 1 и 11 напряжения и тока) на выходе операционного усилителя 8 формируются релаксационные колебания частоты fi (7) за счет периодического заряда конденсатора 7 током 1К1, пропорциональным заданной разности AUi U0 - Uni напряжений, до момента равенства падения напряжения Uxi на конденсатора 7 заданному значению Uon. При достижении равенства UK1 Uon транзисторный ключ 6 открывается и конденсатор 8 разряжается. Процесс заряда-разряда конденсатора 7 периодически повторяется с частотой

f 1 (7).

С помощью формирователя 9 релаксационные колебания нормируются по амплитуде и длительности и поступают через первый вход блока 34 обработки сигналов на счетные входы первого и второго управляемых делителей 39 и 40 частоты.

Поскольку на установочные входы первого управляемого делителя 39 частоты поступает код числа NA, формируемый с помощью задатчика 38 числа, то на объединенные первые входы первого и второго элементов И 35 и 36 счетные импульсы с выхода делителя 39 поступают с частотой f fi/IMA. в NA раз меньшей входной частоты fi.

На суммирующий вход первого реверсивного счетчика 42 счетные импульсы частоты fi будут поступать с выхода первого элемента И 35 только при поступлении на второй вход последнего разрешающего импульса заданной длительности Т0 с первого выхода блока 45 элементов 214.

формирование разрешающего импульса или измерительного интервала времени длительностью Т0 осуществляется с помощью блоков 21,23,24,26,28 и 29 следующим образом. После установки в нуль счетчиков 23 и 24 на их объединенные счетные входы с выхода кварцованного генератора 29 начнут поступать короткие импульсы с периодом следования Т«в 1/Ткв, где TKB - частота кварцованного генератора 29,

Счетчики 23 и 24 предназначены для формирования тактов преобразрвания и измерения заданной длительности TV, задания длительности измерительного интервала времени Т0, а также для формирования сигналов, управляющих работой счетчика 25 тактов и триггера 28.

Моменты времени появления импульсов на выходах счетчиков 23 и 24 зависят от их емкостей Nmi и Nm2 соответственно, от числа, записанного априори в счетчик 24, и

от периодов Ткв следования выходных импульсов кварцованного генератора 29.

Продолжительность одного такта Тт со- стоит из времени Ti переходного процесса релаксационного генератора и длительности Т0 измерительного интервала времени, т.е. Тт Ti + Т0. В этом случае емкость счетчика 23 выбирают равной Nmi Ti TKB, a емкость реверсивного счетчика 24 - равной

Nm (Nm1 + Nm2) Тт ftca- Nm2 ТоТкв ЭТО

число, предварительно записанное в ре- гистр предустановки счетчика 24 с помощью задатчика 26 и определяющее длительность

То Nm2/fi B Nm2 Ткв измерительного интервала времени.

Длительность измерительного интервала времени выбирают в десять и более раз меньшей тепловой постоянной времени

датчика, т.е. ТоЈ 0,1 Тг. Импульс длительностью Т0 формируется триггером 28, подключенным установочными входами к выходам счетчиков 23 и 24 (фиг.1). Выход триггера 28 соединен через второй вход блока 34 обра1ботки сигналов с объединенными вторыми входами элементов 214 блока 45.

По истечении времени Ti переходных процессов в релаксационном генераторе после начала первого такта на первом выходе блока 45 элементов 2И появится сигнал длительностью Т0, разрешающий прохождение счетных импульсов частоты fi через элемент И 35 на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 42 импульсов. В результате в последний запишется

Ni-fi .To-fi-T0/NA

(26)

импульсов. В течение измерительного интервала времени счетчик 23 импульсов обнулен выходным сигналом триггера 28. поступающим на,вход R установки нуля через шестой элемент ИЛИ 21.

Через время Тт Т0 + TI на выходе -р

переполнения реверсивного счетчика 24 импульсов появится сигнал, который устанавливает второй триггер 28 в нуль, разрешает запись импульсов § счетчик 23, осуществляет перезапись кода выходного

числа Nm задатчика 26 в счетчик 24 и записывает единицу в сметчик 25 тактов. Поступление импульса в счетчик 25 тактов приводит к изменению его выходного кода, появлению сигнала на первом выходе

дешифратора 26 и исчезновению сигнала на его первом выходе. Сигнал со второго выхода дешифратора 27 поступает через элементы ИЛИ 17-19 на управляющие входы автоматических переключателей 12-14

соответственно и на пятый вход блока 34 обработки сигналов.

Положение автоматических переключателей 12 и 13 не изменится и по-прежнему будет противоположным указанному на фиг.1. Положение автоматического переключателя 14 изменится на противоположное по отношению к указанному на фиг. 1. В результате вторые выходы блоков 11,14,13 и 12 будут объединены и через образцовый резистор 5 потечет ток г от источника 11 токи.

На прямой вход операционного усилителя 8 во втором такте поступит уже напряжение иП2 (8). обусловленное падением напряжения на резисторе 5 от тока 12. В результате на выходе операционного усилителя 8 формируются релаксационные колебания частоты f2 (9) за счет периодического заряда конденсатора 7 током 1К2, пропорци- опальным разности напряжений AU2 Uo - Un2. На втором выходе блока 45 элементов 2И появится импульс длительностью То, разрешающий прохождение счётных импульсов с частотой следования f2 f 1 /NA на вычитающий вход первого реверсивного счетчика 42 импульсов.

За время Т0 в счетчик поступит

N2 f2 Т0 h TO/NA

(27) 30

импульсов. В результате на выходе первого реверсивного счетчика 42 импульсов появится код числа

N3 Ni-N2 (fi-f2)T0/NA.

(28)

.Начиная с третьего такта, на установочные входы второго управляемого делителя 40 частоты поступает код числа Na(28). На выходе делитепя 40 частоты формируется последо- ватеЛьность импульсов с частотой следования, в N3 раз меньшей частоты счетных импульсов, поступающий с выхода формирователя 9 на счетный вход второго управ- ляемого делителя 40 частоты.

По истечении времении Тт на выходе -р переполнения реверсивного счетчика 24 импульсов вновьпоявится импульс, изменяющий на единицу состояние счетчика 25 тактов и устанавливающий блоки 23,24,28 в исходное состояние. Начало третьего такта характеризуется появлением сигнала на втором выходе дешифратора 27 и на шестом входе блока 34 обработки сигналов.

Автоматические переключатели 12-14 принимают положение, указанное на фиг.1, при котором к пр ямому входу операционного усилителя 8 подключается полупроводниковый датчик 10, через который течет ток h.

Ток Н создает на сопротивлении р-п-перехо- да датчика падение напряжения ипз. В результате частота релаксационных колебаний изменится до значения fa (11).

В третьем такте счетные импульсы с частотой следования fa поступают на счетный вход второго управляемого делителя 40 частоты и делятся в Na раз. В результате на первые и третьи входы первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 49 и 50 поступают счетные импульсы с частотой следования f3 fs/Ns.

При поступлении разрешающего сигнала длительностью То на второй вход второго элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 50 с третьего выхода блока 45 элементов 2И на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 43 поступит

N4 f3 -To f3-T0/N3,

(29)

где fa fs/Ns, импульсов.

По окончании третьего такта на выходе -р переполнения реверсивного счетчика 24 импульсов вновь появится сигнал, переводящий блоки 23,24 и 28 в исходное состояние и заносящий следующую единицу в счетчик 25 тактов. В результате изменения выходного кода счетчика 25 тактов на-треть- ем выходе дешифратора 27 появится сигнал, характеризующий начало четвертого такта измерения.

Указанный сигнал с третьего выхода дешифратора 27 поступает на седьмой вход блока 34 обработки сигналов и на второй вход четвертого элемента ИЛИ 19. Третий автоматический переключатель 14 устанавливается в положение, противоположное указанному на фиг.1. В результате через датчик 10 потечет ток 12 с второго выхода источника 11 тока. Последний создает на сопротивлении p-n-перехода датчика 10 падение напряжения Un4 (12), которое поступает на прямой вход операционного усилителя 8, В результате на выходе операционного усилителя 8 частота релаксационных колебаний изменится до значения 1л (13).

Счетные импульсы с частотой следования f4 поступают на второй управляемый делитель 40 частоты, где делятся по частоте в N3 раза. С выхода второго управляемого делителя 40 частоты счетные импульсы с частотой следования f/j f4/Na поступают на первый и третьи входы первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 49 и 50. На второй вход первого элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 49 через время Ti окончания переходного процесса поступает разрешающий сигнал длительностью То с четвертого выхода блока 45 элементов 2И. За время Т0 на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 43 поступит

NS - f4 To йТо/Na

импульсов. В результате на выходе второго реверсивного счетчика 43 импульсов появится код числа

N6 N5-N4 (f4-f3)To/N3.

(31)

Код числа NG (31) поступает на информационные входы первого и второго р егист- ров 47 и 48, Задним фронтом импульса с четвертого выхода блока 45 элементов 2И запускается одновибратор 54. Последний формирует короткий импульс записи кода числа Ne (31) в регистр 47 числа. На первые входы мультиплексора 53 и входы адреса строки постоянного программируемого запоминающего устройства 52 поступит с инверсных выходов регистра 47 код числа

N7 (f3-f4)T0/N3.

(32) 25

По окончании четвертого такта на выходе -р переполнения реверсивного счетчика импульсов 4 вновь появится сигнал, переводящий блоки 23,24 и 28 в исходное состоя- ние и заносящий очередную единицу в счетчик 25 тактов. В результате изменения выходного кода счетчика 25 тактов на четвертом выходе дешифратора 27 появится сигнал, характеризующий начало пятого такта. Одновременно этот сигнал поступает на третий и первый входы второго и пятого элементов ИЛИ 17 и 20 соответственно.

Первый и четвертый автоматические переключатели 12 и 15 устанавливаются в по- ложения, противоположные указанным на фиг.1. В результате полупроводникбвый датчик 10 отключается от прямого входа операционного усилителя 8 и через автоматический переключатель 15 подключаются к третьему выходу источника 11 тока з. С пятого такта начинается подогрев датчика 10 током з.

Ток з через полупроводниковый датчик 10 пропускается в течение девяти тактов (с пятого по тринадцатый включительно), т.е. в течение времени At 9Т0 3 Т2, равного утроенному значению тепловой постоянной времени датчика 10. Нагрев датчика током з lo осуществляется до температу- ры Ти. Поочередное поступление сигналов с выходов (с четвертого по двенадцатый включительно) дешифратора 27 через элементы ИЛИ 17 и 20 на управляющие входы автоматических переключателей 12 и 15

10

15 20

25

3035

обеспечивает отключение датчика 10 от прямого входа опёрационн ого усилителя 8, непрерывное протекание з через датчик 10 и нагрев последнего в течение времени Д Тн.

По истечении времени Л Тн нагрева на тринадцатом выход е д ешифратора 27 появится сигнал, который поступает на восьмой вход блока 34 обработки сигналов. Одновременно автоматические переключатели 12 и 15 устанавливаются в исходные положения, указанные на фиг.1, из-за отсутствия сигналов Их управляющих входах,

При указанном положений автоматических переключателей через нагретый полупроводниковый датчик 10 потечет ток li с первого выхода источника 11 тока, который создает падение напряжения Оп5 на сопротивлении р-п-пере хода датчика 10. Это напряжение поступает на прямой вход операционного усилителя 8 Аналогичным образом на выходе операционного усилителя 8 формируются релаксационные колеба1- ния частоты fs(14). С выхода формирователя 9 счетные импульсы частоты fs поступают на счетный вход второго управляемого делителя 40 частоты, делятся с его помощью в Мз раз, а затем с частотой следования

fs fs/Ns

(33)

поступают на первые и третьи входы первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 49 и 50 Через время TI окончания переходных процессов на пятом выходе блока 45 элементов 2И появится сигнал, разрешающий прохождение в течение времени Т0 счетных импульсов с частотой следования fs (33) на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 43 импульсов За время Т0 в последний поступит

N8 f5 То - f5 T0/N3

(34)

импульсов.

В результате общее число импульсов, записанное во второй реверсивный счетчик 43 импульсов, по окончании четырнадцатого такта станет равным

Ng Ne + Na Ns -

- fa - f3 + f5)To/N3.

Ns

(35)

Окончание измерительного интервала времени Т0 характеризуется появлением очередного четырнадцатого импульса на выходе -р переполнения реверсивного счетчика 24 импульсов. Последний поступает в

счетчик 25 тактов и изменяет его выходной код. Это приводит к появлению сигнала на четырнадцатом выходе дешифратора 27. Указанный сигнал поступает на девятый вход блока 34 обработки сигналов и через третий вход четвертого элемента ИЛИ 19 на управляющий вход третьего автоматического переключателя 14. Последний изменяет свое положение на противоположное указанному на фиг.1. В результате через нагре- тый полупроводниковый датчик потечет ток с второго выхода источника 11 тока и создаст на сопротивлении p-n-перехода падение напряжения Un6.

Последнее поступает на прямой вход операционного усилителя 8. В результате частота релаксационных колебаний на выходе операционного усилителя 8 изменится до значения fe (15). С выхода формирователя 9 счетные импульсы с частотой следования fe поступают на счетный вход второго управляемого делителя 40 частоты, делятся с его помощью в N3 раз, а затем с частотой следования

fe - f6/N3(36)

поступают на первые и третьи входы первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 49 и 50,

Через время Ti окончания переходных процессов на шестом выходе блока 45 элементов 2И появится сигнал, разрешающий прохождение в течение времени То счетных импульсов с частотой следования fe1 (36) на вычитающий вход второго реверсивного Счетчика 43 импульсов. За время Т0 в последний Поступит

(37)

Nio f6 To f6T0/N3 импульсов.

По окончании пятнадцатого такта на информационные входы первого и второго регистров 47 и 48 с выхода второго реверсивного счетчика 43 импульсов поступит код числа

Nn N9 - N10 N5+ N3- N10 N5- N4 + Ne- N 10 -(f4-f3 + f5-f6)To/N3 Cb-%)-(fr-f4)NA .

(f 1 - f2)

Задним фронтом импульса с шестого выхода блока 45 элементов 2И запускается вто- рой одновибратор 55, формируется короткий импульс. Последний осуществляет запись во второй регистр 48 кода числа Nn (39) и устанавливает в нуль счетчик 44 импульсов.

По окончании пятнадцатого такта на выходе -р переполнения реверсивного счетчика 24 импульсов появится сигнал, устанавливающий блоки 23,24 и 28 в исходное состояние и заносящий очередную единицу в счетчик 25 тактов. В результате изменения выходного кода счетчика 25 тактов на пятнадцатом выходе дешифратора 27 появится сигнал, характеризующий начало шестнадцатого такта. Автоматический переключатель 14 принимает свое исходное состояние, показанное на фиг.1. Через время Ti на выходе триггера 28 формируется импульс длительностью То, который через второй вход блока 34 обработки сигналов поступает на вторые входы блока 45 эл.емен- тов 2И. В результате на седьмом выходе блока 45 элементов 2И появится импульс этой же длительности То, который разрешает поступление с выхода третьего управляемого делителя 41 частоты на счетный вход счетчика 44 импульсов с частотой следования

f7 fon/Nn.(40)

За время Т0 в счетчик 44 запишется

Ni2 f T0 fon T0/Ni ton -To f 1 - h

NA (f4 - f3 + fs - fe)

f1 - f2M

(fs - fe) - (fa - fi) k

(41)

где NK fon TO/NA, импульсов.

Код числа N12 (41) с выходов счетчика 44 импульсов поступает на третьи входы мультиплексора 53 и на входы адреса столбца постоянного программируемого запоминающего устройства 52. На входы адреса строки постоянного программируемого запоминающего устройства 52 поступает, как уже отмечалось, код числа N(32). На выходе запоминающего устройства 52 появится код числа

NB NBfTx)|, (42)

где Nw(Tx) NB(TX) NK, a NB(TX) - коэффициент пропорциональности, определяемый при калибровке и связывающий коэффициент теплоотдачи датчика и влажность воздуха;

) - коэффициент пропорциональности, определяемый при калибровке,

NK - foTo/NA.

Индикация результатов определения температуры (32) и влажности (42) воздуха, Коэффициента теплоотдачи (41) и температуры (39) перегрева датчика осуществляется с помощью цифрового отсчетного устройст- еаЗЗ.

Для этого нажимают кнопку Режим индикации 32 до тех пор (1-4 раза), пока на индикаторе устройства не появится под- стветка необходимой аббревиатуры a, W, Т или AT с помощью одного из четырех све- тодиодов блока 58 светодиодов цифрового отсчетного устройства 33. Сигнал на тот или иной светодиод блока 58 светодиодов поступает с соответствующего выхода первого преобразователя 56 (дешифратора) кодов первого счетчика 22 импульсов, счетный вход которого подключен к кнопке 32 Режим индикации.

В соответствии с выходным кодом (00,10,0,1,11) первого счетчика 22 импульсов, поступающим также на управляющие входы мультиплексора 53. на второй преобразователь 57 кода цифрового отсчетного устройства 33 поступит код результата из- мерения температуры (32), влажности (42) воздуха, коэффициента теплоотдачи (41), или температуры перегрева (39) датчика с выходов мультиплексора 53. Преобразованный с помощью блока 57 код числа (32), (42) (41) или (39) поступает на блок 59 цифровой индикации, с помощью которого отображается полученный результат измерения.

Кнопка 31 Установка нуля, подключенная к первому входу элемента ИЛИ 16, обеспечивает ручной режим установки в нуль устройства и начало измерений. Циклический режим измерений обеспечивается путем подключения двадцать второго выхода дешифратора 27 к третьему входу Элемента ИЛИ 16. соединенного с установочными входами блоков 21. 23, 24 и 34 устройства.

Необходимо отметить, что сигнал на двадцать втором выходе дешифратора 27 появляется через семь тактов после определения значения влажности воздуха. Совместно с первыми двумя тактами это составит девять тактов, что вполне достаточно для остывания полупроводникового датчика 10 до температуры окружающей ,среды.% В предложенном устройстве время нагрева и время охлаждения датчика равны между собой. Это обеспечивает стационарный режим работы и одинаковые условия опреде- ления значений физических величин

Предложенное устройство для определения температуры и влажности воздуха от прототипа отличается повышенной точно- стью и быстродействием опоеделения указанных параметров, а также широкими функциональными возможностями.

Повышение точности определения температуры и влажности воздуха обеспечивается за счет реализации нового способа измерения, позволяющего исключить влияние на результат измерения начального значения частоты релаксационного гене ратора, нестабильности параметров его времязада- ющей цепи, значения опорного напряжения источника 1, влияние коэффициента В вольт-амперной характеристики р-п-перехо- да датчика 10, зависящего от материала полупроводника и ширины зоны перехода, а также тока насыщения p-n-перехода, зависящего от температуры перехода Тп -.

Введение блока 34 обработки сигналов позволяет осуществить измерение значений частот релаксационных колебаний за измерительный интервал времени Т0 и такую обработку результатов промежуточных измерений, при которой исключаются аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности измерения, погрешности, обусловленные старением элементов схемы релаксационного генератора и датчика, погрешности от нелинейности вольт-амперной характеристики датчика, при этом исключается влияние кратковременной нестабильности частоты релаксационных колебаний, имеющей место при переходном процессе после изменения положений автоматических переключателей. Последнее до- стигается соответствующим выбором измерительного интервала времени по истечении переходных процессов и введением в устройство блоков 21-30, соединенных определенным образом и обеспечивающих формирование идентичных по длительности тактов измерений и формирование измерительного интервала времени заданной длительности Т0.

В предложенном устройстве обработка результатов осуществляется в реальном масштабе времени, что повышает быстродействие процесса определения температуры и влажности воздуха. Кроме того, повышение быстродействия обеспечивается за счет выбора соответствующих режимов преобразования физических величин в частоту релаксационных колебаний, режимов питания и нагрева полупроводникового датчика, а также выбором интервалов времени измерения, нагрева и охлаждения датчика.

Введение в устройство определенным образом соединенных четырех автоматических переключателей и четвертого образцового резистора, счетчкка тактов и дешифратора обеспечивает получение информационной избыточности в строго заданной последовательности и оптимальную реализацию алгоритмов обработки измерительной информации.

Важным отличием предложенного уст- ройствэ являются его широкие функциональные возможности. Кроме определения температуры и влажности воздуха предложенное устройство обеспечивает получение и выдачу информации о температуре пере- грева полупроводникового датчика и его коэффициенте теплоотдачи. Возможность измерения температуры и коэффициента теплоотдачи датчика позволяет использовать предложенное устройство для анализа некоторых газовых смесей, благородных газов, водорода, хлора, углекислого газа, сернистого газа и различных органических веществ в смеси с воздухом по их теплопроводности. ,

И, наконец, введение двух регистров 47 и 48 обеспечивает хранение результатов предыдущих измерений до получения новых результатов.

Формула изобретения

т - л f3 ft. ог . I х - А тт.irv v,,

)

WK - В(ТХ)

fl-feо,

(f5-fs)-(f3-f4)

где А - коэффициент, определяемый при калибровке в среде (воздуха) со средней температурой диапазона измерений;

В(ТХ) - коэффициент, определяемый при калибровке для температуры, близкой к Тх;

fi,f2,f3,f4,f5.f6 - значение частот релаксационных колебаний.

тринадцатый и пятнадцатый выходы дешифратора соединены соответственно с шестым, восьмым и десятым входами блока обработки сигналов, третий выход подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ и седьмому входу блока обработки сигналов, четырнадцатый выход дешифратора соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ и девятым.входом блока обработки сигналов, двадцать второй выход дешифратора подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, остальные выходы дешифратора свободны, входы дешифратора подключены к одноименным выходам счетчика тактов, вход установки нуля которого соединен с третьим входом блока обработки сигналов, с первым входом шестого элемента ИЛИ, входом установки нуля реверсивного счетчика импульсов и подключен к выходу первого элемента ИЛИ , счетный вход счетчика тактов соединен с входом установки нуля триггера, входом перезаписи V и выходом переполнения -р реверсивного счетчика импульсов, устанб- вочные входы которого подключены к выходам задатчика числа, счетный вход реверсивного счетчика импульсов соединен с выходом кварцованного генератора, к которому подключен и счетный вход второго счетчика импульсов, вход установки нуля которого соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, выход второго счетчика импульсов подключен к входу установки единицы триггера, выход которого соединен с вторыми входами шестого элемента ИЛИ и блока обработки сигналов, первый вход которого подключен к выходу формирователя счетных импульсов, одиннадцатый и двенадцатый входы блока обработки сигналов соединены соответственно с первым и вторым выходами первого счетчика импульсов и первым и вторым управляющими входами цифрового отсчетного устройства, информа- ционные входы которого подключены к одноименным выходам блока обработки сигналов.

сигналов, одиннадцатый и двенадцатый входы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами мультиплексора, выходы которого являются выходами блока обработки сигналов, вто- рой и третий входы которого пбдключены соответственно к объединенным вторым входам блока элементов 2И и к первому входу первого элемента ИЛИ, первый вход блока обработки сигналов соединен со счет- ными входами первого и второго управляемых делителей частоты, установочные входы первого управляемого делителя частоты подключены к выходам задатчика числа, выход соединен с объединенными первыми входами первого и второго элементов И, второй вход первого элемента И соединен с входом установки нуля второго реверсивного счетчика импульсов и с первым выходом блока элементов 2И, второй вход которого подключен к второму входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами первого реверсивного счетчика импульсов, вход установки нуля которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, выходы первого реверсивного счетчики импульсов соединены с установочными входами второго управляемого делителя частоты, вы- ход которого подключен к объединенным между собой первому и третьему входам первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ, второй вход первого элемент 2-2И-ИЛИ-НЕ соединен с входом первого одновибратора и подключен к четвертому выходу блока элементов 2И, третий выход которого соединен с вторым входом второго элемента 2-2И- ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого подклю

чен к входу второго одновибратора и к шестому выходу блока элементов 2И, седьмой выход которого соединен с вторыми входами первого элемента ИЛИ и третьего элемента И, пятый выход блока элементов 2И подключен к четвертому входу первого -элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ, выходы первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика импульсов, выходы которого подключены к одноименным информационным входам первого и второго регистров, управляющие входы которых соединены с выходами первого и второго одновибрато- ров соответственно, выходы второго регистра подключены к четвертым входам мультиплексора и соединены с установочными входами третьего управляемого делителя частоты, счетный вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, управляющие входы R, VL V2 трех управляемых делителей частоты объединены между собой и подключены к земляной шине, выход третьего управляемого делителя частоты соединен через третий элемент И со счетным входом счетчика импульсов, вход установки нуля которого соединен с выходом второго одновибратора, выходы счетчика импульсов подключены к третьим входам мультиплексора и входам адреса столбца постоянного программируемого запоминающего устройства, выходы которого соединены с вторыми входами мультиплексора, входы адреса строки постоянного программируемого запоминающего устройства подключены к первым входам мультиплексора и инверсным выходам первого регистра числа.

(fic/г (

Г

1783400

.1

л1

L. I и/„ I

h

Wx1

4 Т,