Цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 9) 111) 4 С 01 К 7/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВ А ВТОРСНОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССР У 1051387, кл. С 01 К 7/32, 1979.Авторское свидетельство СССР У 1244508, кл, С 01 К 7/32, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР(57) Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для измерения температуры с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом. Цель изобретения - повьпдение точности изЮ мерения. Генератор 5, в частотно-задающую цепь которого включен термопреобразователь 4, вырабатывает сигнал, частота которого модулирует поамплитуде сигнал генератора 2, С выхода модулятора 3 сигнал, частотакоторого зависит от температуры (Т)термопреобразователя 1, а период модулирующих импульсов - от Т термопреобразователя 4, по линии связи поступает на входы Формирователя 8 и амплитудного детектора 9. На выходе фиксатора уровня 24 появляются прямоугольные импульсы, период и частотакоторых равны периоду и частоте импульсов на выходе делителя частоты 6,которые через тактирующее устрой-фство переносят состояние счетчика 18в регистр 17. При изменении Т генера1278625 10 тора 2 происходит изменение числа,поступающего в регистр 17, Т генератора 2, т.е. Т в корпусе 7, в котором он размещен, может быть любой,т.к, крутизна характеристики термоИзобретение относится к температурным измерениям, а именно цифровым термометрам, и может быть использовано для измерения температуры с помощью термопреобразователей с частотным выходным сигналом, в частности пьеэокварцевых термопреобраэователей с высокой точностью.Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений температуры генератора термопреобразователя. На чертеже представлена схема15цифрового термометра,Цифровой термометр содержит термопреобраэователь 1 включенный в частотно-задающую цепь первого генератора 2, модулятор 3, дополнительныйтермопреобраэователь 4, второй генератор 5, делитель 6, корпус 7 (пассивный термостат), в котором размещены генератор 2, модулятор 3, дополнительный термопреобразователь 4, генератор 5 и делитель 6, формирователь 8, амплитудный детектор 9, смеситель 10, опорный генератор 11, ключ12, счетчик 13 результата, индикаторный регистр 14, сумматор 15, первуюгруппу 16 элементов коммутации, регистр 17, счетчик 18, счетчик 19 измерительного интервала, схему 20 сравнения, вторую группу 21 элементовкоммутации, триггер 22, одновибратор23, Фиксатор 24 уровня, тактирующее35устройство 25,Смеситель 10 состоит из последовательно включенных смесительного элемента, входы которого являются входами смесителя, Фильтра нижних частот,формирователя низкочастотных импульсов и тактирующего устройства, представляющего собой П-триггеР, к Лвходу которого подключен выход формирователя низкочастотных импульсов,преобразователя 4 учитывается коэффициентом деления делителя б, а егонулевая частота учитывается подборомположения элементов 21 коммутации,1 ил. а к С-входу - выход опорного генератора 11.Тактирующее усгройство 25 такжепредставляет собой Р-триггер, к 0 входу которого подключен выход Фиксатора 24 уровня, а к С-входу - выход опорного генератора 11 и одновибратор, включенный на выходе триггера,Длительность импульса одновибратораравна примерно половине периода сигнала на выходе генератора 11.Наличие тактирующих устройств поэволяет засинхронизировать перепадынапряжений на выходах смесителя ификсатора уровня напряжением опорного генератора 11 и избежать переносов информации в регистры 14 и 17,а также предварительных установоксчетчиков 13 и 18 в момент распространения на них единицы переноса.Цифровой термометр работает следующим образом,Сигнал генератора 2 термопреобразователя 1, частота которого зависитот температуры, проходит через модулятор 3 и поступает в блок измерениятемпературы на входы Формирователя 8и амплитудного детектора 9. Формирователь 8 формирует высокочастотнуюсоставляющую сигнала независимо отего амплитуды в прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, которые поступают на один вход смесителя 10,навторой вход которого поступает опорный сигнал с выхода генератора 11, Свыхода смесителя низкочастотный сигнал, частота которого равна разности частот термопреобразователя 1 иопорного генератора 11, через ключ 12поступает на счетный вход счетчика 13результата. В то же время счетчик 19измерительного интервала непрерывноподсчитывает импульсы стабильнойчастоты опорного генератора 11, В момент переполнения счетчика 19 триггер(4) р" гг 9,984 4 а 4 о 22 устанавливается в "1", а в моментсрабатывания схемы 20 сравнения триггер 22 возвращается в "О", При установке триггера 22 в "1" ключ 12 замыкается, а при установке его в "Онзапускается одновибратор 23 и переносит результат измерения из счетчика13 в индикаторный регистр 14, а всчетчик 13 заносит код с выходов сумматора 15. ОВторой генератор 5, в частотноэадающую цепь которого включен дополнительный термопреобразователь 4, вырабатывает сигнал, частота которогопропорциональна температуре внутри .корпуса генератора (пассивного термостата) 7, который может бьггь удаленна некоторое расстояние как от термопреобразователя 1, так и от остальныхэлементов термометра. Сигнал генератора 5, частота которого разделенав К 6 раз делителем 6, модулирует поамплитуде сигнал генератора 2, С выхода модулятора 3 амплитудно-модулированный сигнал, частота которого зависит от температуры термопреобразователя 1, а период модулирующих импульсов - от температуры термопреобразователя 4, по линии связи поступает на входы Формирователя 8 и амплитудного детектора 9,Амплитудный детектор 9 выделяетнизкочастотную составляющую сигнала,а Фиксатор 24 уровня "привязывает"меньшее из двух напряжений, которые 35появляются на выходе детектора, к нулевому уровню, Таким образом, на вы;ходе фиксатора 24 уровня появляютсяпрямоугольные импульсы, период и частота которых равны периоду и частоте 40импульсов на выходе делителя 6 частоты, Эти импульсы через контактирующее устройство 25 переносят состоят.е. изменение числа, поступающего врегистр 17 при изменении температурыгенератора 2, равно изменению показаний термометра под воздействием изменения температуры на генератор 2,Для того, чтобы произошла термокомпенсация при любом знаке ь 9 г, показания из регистра 17 могут подаваться на вход сумматора 15 в прямом иобратном кодах. ние счетчика 18 в регистр 17 и устанавливают счетчик 18 в нулевое состояние.Между моментами переноса счетчик 18 подсчитывает импульсы частотой й поступающие с одного иэ выходов счетчика 19 измерительного интервала, Их число Кгде Т = -- период импульсов на выЦ4 ходе делителя 6;4Е - частота термопреобразователя 4;К - постоянный коэФАициент, выбираемый равным величине частота термопреобраэователя 4 при температуре внутрио корпуса 7, равной О С;погрешность термометра от воздействия температуры на генератор, выраженная в единицах младшего разряда термометра, при изменении температуры генератора на, 1 С;крутизна характеристики термопреобразователя 4,В этом случае для температуры внутори термостата 7 О С При изменении температуры генератораот О С на величину 6 число И изменяется на величину Положение первой группы 16 элементов коммутации определяется крутизной характеристики измерительного термопреобразователя 1 и подбирается таким образом, чтобы разность показаний термометра при измерении двух различных температур соответствовала разности этих температур.Это положение можно определить теоретически, зная крутизну хяракте1278625 ристики термопреобразователя 1, поформуле оМ (5)Б ь 9г5 Составитель В.КуликовТехред Л.Олейник Корректор А. Ильин Редактор В.Петраш Заказ 6822/36 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфнческое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 4 где 1 - частота опорного генератоора 11;Ь 8 - цена деления младшего разряда термометра. 10 Положение элементов коммутации второй группы 21 устанавливается та ким образом, чтобы при измерении температуры в одной точке (например, 0 С) показания термометра соответствовали этой температуре (например, были нулевыми), При этом температура генератора 2, т.е. температура в корпусе 7, может быть любой, так как крутизна характеристики термопреобразователя 4 учитывается коэффициентом деления делителя 6, а его нулевая частота так же, как и нулевая частота термопреобразователя 1, учитывается 25 при подборе положения элементов комМутации группы 21. Формула изобретения30 Цифровой термометр, содержащий термопреобразовательвключенный в частотно-задающую цепь первого генератора, второй генератор, модулятор, первый вход которого соединен с вы ходом первого генератора, а выход через последовательно включенные формирователь, смеситель и ключ подключен к входу счетчика результата, выходы которого соединены с входами инди каторного регистра, управляющий вход которого подключен к выходу адновибратора, соединенному с входом разрешения предварительной установки счетчика результата, опорный генератор, 45 выход которого подключен к смесителю и входу счетчика измерительного интервала, выходы которого соединены спервыми входами схемы сравнения, вторые входы которой соединены с выходами первой группы элементов коммутации, а выход подключен к первомувходу триггера, второй вход которогосоединен с выходом старшего разрядасчетчика измерительного интервала, авыход подключен к управляющему входуключа и входу одновибратора, регистр,амплитудный детектор, вход которогосоединен с выходом модулятора, а выход подключен к фиксатору уровня,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности измеренияпутем уменьшения влияния на результат измерения изменений температурыгенератора термопреобразователя, внего введены дополнительный термопреобразователь, сумматор, делитель,вторая группа коммутирующих элементовсчетчик и тактирующее устройство,первый вход которого соединен с выходом опорного генератора, второй входподключен к выходу формирователяуровня, а выход подключен к входуразрешения переноса информации в регистр и входу установки в 0 счетчика, счетный вход которого соединенс выходом одного из разрядов счетчика измерительного интервала, а выходы подключены к входам регистра, выходы которого соединены с первымивходами сумматора, вторые входы которого подключены к выходам второй группы элементов коммутации, а выходыподключены к входам предварительнойустановки счетчика результата, приэтом дополнительный термопреобразователь включен в частотно-задающуюцепь второго генератора, выход которого через делитель подключен квторому входу модулятора, который сов.местно с первым и вторым генераторами, делителем и дополнительным термопреобразователем расположены в одном корпусе,