Электронно-цифровой термометр

1345066 Изобретение относится к измерительной технике, а именно к переносным цифровым измерителям температуры.Цель изобретения - повышение поме,хоэащищенцости.На чертеже приведена структурнаясхема электронно в цифрово термометра,Электронно-цифровой термометр состоит из последовательно соединенныхдатчика 1 температуры, коммутатора2, истокового повторителя 3, двухкаскадного усилителя 4, схемы 5 подавления помех коммутации, однокаскад ного усилителя 6, нуль-органа 7, схемы "Старт - стоп" 8, логическойсхемы 9, схемы 10 определения знака,индикатора 11, генератора 12 постоянного тока, прецизионного источника 13 напряжения, преобразователя.14 напряжения, источника 15 питания,генератора 16 функционально-нарастающего напряжения, первой схемы 17 совпадения, генератора 18 счетных импуль сов с двоичным делителем, первогоинвертора 19, второй схемы 20 совпадения, пятнадцатиразрядного двоичного счетчика 21, формирователя 22тактов, трехразрядного счетчика 23, З 0второго инвертора 24, третьей схемы25 совпадения. 35 40. 2 необходимы два противофазных сигна 45 50 Электронно-цифровой термометр работает следующим образом.Стабилизированный прямой ток в датчик задается генератором 12 постоянного тока, который питается от прецизионного источника 13 напряжения. От этого же источника запитан генератор 16 функционально нарастающего напряжения. Весь временной цикл работы термометра задает генератор 18 счетных импульсов, работающий ца частоте 320 кГц. Частота этого сигнала, пройдя через двоичный делитель, понижается на выходе 2 до 10 кГц,Ка на выходе 2 - до 5,0 кГц. Сигнал частотой 10 кГц проходит через первый инвертор 19 и поступает на пятнадцатиразрядцый двоичный счетчик 21. Выходной сигнал этого счетчика, поступающий с периодом 3,3 с, является исходным для начала процесса преобразования напряжения датчика в цифровую форму, Этот сигнал воздействует на формирователь 22 тактов, выполненный в виде двенадцатиразрядного двоичного счетчика, и схему 10 определения знака, устанавливаяих в исходное состояние. При этомна выходе 2048 двенадцатиразрядногодвоичного счетчика появляется выходной разрешающий сигнал для третьейсхемы 25 совпадения. Этим же сигналом производится установка схемы"Старт - стоп" 8 в положение "Старт",а также с приходом этого сигнала нагенератор 16 функционально нарастающего напряжения начинается формирование положительного пилообразногонапряжения. На второй вход третьейсхемы 25 совпадения поступают импульсы с частотой 5 кГц, которые заполняют двенадцатиразрядный двоичный счетчик; При поступлении 2048-го импульса на двенадцатиразрядный двоичныйсчетчик последний триггер этого счетчика переходит в единичное состояние, запрещая тем самым дальнейшеепрохождение на вход счетчика черезтретью схему 25 совпадения. При этомпроисходит окончание процесса преобразования, а выходное напряжение навыходе генератора 16 функциональнонарастающего напряжения возвращается на исходный уровень. В течение времени преобразованиянапряжения с датчика 1 температурыи генератора 16 функционально нарастающего напряжения через коммутатор2 поочередно подключаются к входу истокового повторителя 3. Управлениекоммутатором осуществляется сигналомс выхода третьей схемы 25 совпадения,Так как для управления коммутатором ла, то второй сигнал получается приинвертировании выходного сигнапатретьей схемы 25 совпадения вторыминвертором 24. За один цикл преобразования коммутатор 2 осуществляет2048 коммутаций, что равно количеству импульсов, поступающих на входдвенадцатиразрядного двоичного счетчика. Выходной сигнал коммутатора 2 через истоковый повторитель 3 поступает на вход двухкаскадного усилителя 4. Усиленный разностный сигнал между напряжением датчика 1 температуры и функционально нарастающим напряжением проходит схему 5 подавления помехи коммутации и поступает на вход однокаскадного усилителя 6, которыйосуществляет окончательное усиление.13450С выхода однокаскадного усилителя 6 сигнал поступает на вход нуль-органа 7, выполненного в виде синхронного фазового детектора.5Кроме этого сигнала на фазовый детектор поступают два управляющих сигнала. Сигнал с выхода второй схемы 20 совпадения используется как опорный для фазового детектирования, а сигнал с выхода первого инвертора 19 частотой 1 О кГц используется ка стробирующий и определяет интервал времени, в течение которого возможно прохождение выходного сигнала фазово го детектора на второй вход схемы "Старт - стоп" 8. Опорный сигнал формируется второй схемой 20 совпадения из двух сигналов, один из которых имеет частоту 10 кГц и поступает с 20 выхода 2 генератора счетных импульсов с двоичным делителем, а второй снимается с выхода второго инвертора 24, имеет частоту 5 кГц и присутствует только в интервале преобразо вания.Начальный уровень функционально нарастающего напряжения устанавливается таким образом, чтобы оно равнялось напряжению на датчике при тем- ЗОопературе датчика +102,4 С, а уровень функционально нарастающего напряжения к концу преобразования должен 66 по времени с появлением на выходе 1024 двенадцатиразрядного двоичного счетчика перепада напряжения.Сигнал с выхода схемы "Старт - стоп" 8 поступает на логическую схему 9, на второй вход которой поступает сигнал с выхода 1024 двенадцати- разрядного двоичного счетчика, Логическая схема 9 вырабатывает импульс, длительность которого пропорциональ- . на абсолютному значению измеряемой температуры независимо от ее знака. Полученный импульс поступает на один из входов первой схемы 17 совпадения, на второй вход которой поступает последовательность импульсов с выхода второго инвертора 24, насчитывающая 2048 импульсов. К выходу первой схемы 17 совпадения подключен вход трех- разрядного счетчика 23. На вход этого счетчика поступают только те импульсы, которые по времени совпадают с импульсом, выработанным логической схемой 9, длительность которого в свою очередь пропорциональна измеряемой температуре, а так как шаг преобразования выбран равным 0,1 С, то результат, записанный в счетчик после окончания счета, соответствует десяткам, единицам и десятым долям градуса Цельсия.С второго выхода логической схемы 9 сигнал поступает на схему 10 определения знака, которая определяет знак измеряемой температуры, Информация о величине и знаке температуры выводится на индикатор 1.Кроме описанных функциональных узлов схема термометра содержит также преобразователь 14 напряжения, который используется для питания прецизионного источника 13 напряжения повьппенным напряжением.Формула изобретения Электронно-цифровой термометр, содержащий генератор тока, последовательно соединенные датчик температуры и коммутатор, двухкаскадный усилитель, нуль-орган, выход последнего соединен с первым входом схемы "Старт - стоп", выход которой соединен с первым входом логической схемы, схему определения знака, соединенную стать равным напряжению датчика, когда температура последнего равна 35о102,4 С. В этом случае каждый шаг преобразования соответствует 0,1 С, а так как в интервал преобразования укладывается 2048 шагов преобразования, то получают измерение температу- а 0о ры в диапазоне от + 102,4 С доо о102,4 С с дискретностью в 0,1 С.1 В момент сравнения напряжений датчика 1 температуры и генератора 45 16 функционально нарастающего напряжения происходит изменение фазы сиг-. нала на выходе коммутатора 2, а следовательно, и всего усилителя. Это изменение определяется синхронным фазовым детектором, где формируется сигнал, устанавливающий схему "Старт - стоп" 8 в состоянии "Стоп", Таким образом, время нахождения схемы "Старт - стоп" в соответствии Старт пропорционально разности температуромежду температурой +102,4 С и температурой датчика. Если температураодатчика составляет 0 С, то время нахождения схемы в соответствии"Старт" составляет точно полонинуинтервала преобразования и переходсхемы в состояние "Стоп" совпадает13450 бб Составитель Е,ЗыковТехред Л,Олийнык Корректор И.Муска Редактор М.Петрова Заказ 4910/41 Тираж 77 б Подписное БИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Н(-35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уп, Проектная, 4 с первым входом индикатора, первуюсхему совпадения, соединенную с входом трехразрядного счетчика, выходкоторого подключен к второму входу индикатора, генератор счетных импульсов с делителем, формировательтакта, первый выход которого подключен к второму входу схемы "Старт -стоп, а также последовательно сое - 10диненные.источник питания и преобразователь напряжения, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью увеличения помехозащищенности, в цепь введены истоковый повторитель, последова Бтельно соединенные схема подавленияпомех коммутации и однокаскадный усилительпервый и второй инверторы,вторая и третья схемы совпадения,пятнадцатиразрядный двоичный счетчик, 20последовательно соединенные прецизионный источник напряжения и генератор функционально нарастающего напряжения, причем истоковый, повторительвключен между выходом коммутатора и 25входом двухкаскадного усилителя, асхема подавления помех коммутациии однокаскадный усилитель - междувыходом двухкаскадного усилителя ивходом нуль в орга, первый выход генератора счетных импульсов с делителем соединен с входом первого инвер -тора, первым входом второй схемы совпадения и вторым входом схемы подавления помех коммутации, а выход перного инвертора подключен к второмувходу преобразователя напряжения,нуль-органу и входу пятнадцатиразрядного двоичного счетчика, выход которого соединен с первым входом схемыопределения знака, формирователя тактов и вторым входом трехразрядногосчетчика, первый вход третьей схемысовпадения соединен с первым выходомформирователя тактов и с вторым входом генератора функционально нарастающего напряжения, а второй входсхемы совпадения - с вторым выходомгенератора счетных импульсов с делителем, причем второй выход формирователя тактов соединен с вторым входом логической схемы, выход жетретьей схемы совпадения соединен свходом второго инвертора, входом формирователя тактов и вторым входомкоммутатора, выход второго инверторасоединен с третьим входом коммутатора, вторым входом второй схемы совпадения и с первым входом первой схемы совпадения, второй вход которойподключен к первому выходу логической схемы, при этом выход второй схемы совпадения подключен к третьемувходу нуль-органа, а второй выходлогической схемы соединен с вторымвходом схемы определения знака, четвертый вход коммутатора соединен свыходом генератора функционально нарастающего напряжения, вход прецизионного источника напряжения соединен с выходом преобразователя напряжения, а выход - с входом генератора тока,