Цифровой термометр

(57) Иратуркварцепозвал ТРосйтся к темпес применением разователей и очность измерения ЦИФРОВОЙ ТКРМОМЕзобретение отнным измерениямвых термопреобяет повысить татуры путем сниобусловленнойы опорного генгнал с выхода жения погреш тем нос нестабильностьюратора. ЧастотерМопреобразочасто и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1 НРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ вателя 2, термочувствительныи элементкоторого размещен совместно с кварцевым резонатором генератора 3 опорной частоты, поступает через ключ 7и элемент ИЛИ 8 на вход двоично-де-сятичного реверсивного счетчика 11,где преобразуется в цифровой код температуры. Этот код, а также информация о знаке температуры поступают свыхода первого триггера 15 на входыреверсивного сдвигового регистра 19блока памяти 18. В постоянном перепрограммируемом запоминающем устройстве 20 записаны коды поправок на нестабильность частоты опорного генератора, поступающие при измерениитемпературы термопреобразователем 1на информационные входы счетчика 11.1 ил,Изобретение относится к температурным измерениям с применением термочувствительных ста бильных кварцевых резонаторов и может быть исполь 5зовано в различных отраслях промышленности, где требуется измерениетемпературы с повышенной точностью.Цель изобретения - повышение точности измерений путем снижения по-.,. :грешности измерения, обусловленнойнестабильностью частоты опорного ге"; нератора,На чертеже представлена структурная схема цифрового термометра, 15Цифровой термометр содержит первый термопреобразователь 1 с частотным выходом. Например, генератор скварцевым термочувствительным пьезорезонатором, второй термопреобразо Ователь 2 с частотным выходом, идентичный первому, термочувствительныйэлемент которого размещен совместнос кварцевым пьезорезистором генератора опорной частоты 3 в корпусе, обладающем высокой теплопроводностью,например, в корпусе, выполненном изалюминия, в котором вырезаны два отверстия под пьезорезонаторы на рас"стоянии 3 мм одно над другим, причем 3 Оотверстия вырезаются с учетом того,что пьезорезонаторы будут устанавливаться на теплопроводящую пасту. Выход генератора опорной частоты 3 под-ключен к входу формирователя временных интервалов 4, выполненному напрограммируемом счетчике, выход которого подключен к С-входу синхронизации распределителя импульсов 5, вкачестве которого используется счет Очик-делитель на 8. Выход первого тер"мопреобразователя 1 подключен ко входу первого ключа 6, управляющий входкоторого соединен с пятым выходомраспределителя импульсов 5, а выходвторого термопреобразователя 2 - ковходу второго ключа 7, управляющийвход которого соединен с вторым вы-ходом распределителя импульсов 5,седьмой выход которого соединен сК-входом установки в "О" распредели 50теля импульсов 5.Выход первого ключа 6 и выход второго ключа 7 подключены соответственно к первому и второму входам первой 55схемы ИЛИ 8, а вторая схема ИЛИ 9входами подключена соответственно кпервому и четвертому выходам распределителя импульсов 5. Счетчик результата измерения 10 содержит двоичнодесятичный реверсивный счетчик 11 ипоследовательно подключенные к немуреверсивный сдвиговый регистр 12,дешифратор 3 цифрового двоичногокода в код семисегментного светодиодного цифробуквенного индикатора 14,вход К, установки в "О" двоично-десятичного реверсивного счетчика 11подключен к выходу второго элементаИЛИ 9, а счетньй С-вход - к выходупервого элемента ИЛИ 8. С-вход синхронизации реверсивного сдвиговогорегистра 12 соединен с шестым выходом распределителя импульсов 5. ВходК установки в "О" первого триггераознака 15 соединен с выходом второйсхемы ИЛИ 9, информационный Р-вход свыходом Р переноса двоично-десятичного реверсивного счетчика 11, вход+1 управления реверсом которого подключен к выходу первого триггера знака 15. Одновременно, выход первоготриггера знака 15 подключен к информационному Р-входу второго триггеразнака 16, вход установки в "О" которого соединен с шестым выходом распределителя импульсов 5, а выходподключен к индикатору 17 знака измеряемой температуры в качестве которого может быть использован, например, светодиод.Блок памяти 18 включает в себяреверсивный сдвиговой регистр 19, информационные входы которого соединеныс выходами данных двоично-десятичногореверсивного счетчика 11 счетчикарезультата измерения 10, а С-входсинхронизации реверсивного сдвиговогорегистра 19 соединен с третьим выхо.дом распределителя импульсов 5, атакже перепрограмируемое запоминающееустройство 01 ПЗУ) 20, например, перепрограмируемое постоянное запоминающее устройство с электрическойзаписью информации и стиранием ееультрафиолетовым излучением, адресные входы которого соединены с выхо-дами данных реверсивного сдвиговогорегистра 19 устройства памяти 18, авыходы - с информационными входами(Р -Р)двоично-десятичного реверсивного счетчика 11 счетчика результатаизмерения 10.Цифровой термометр работает следующим образом,Генератор опорной частоты 3 скварцевым пьеэорезонатором формирует462последовательность импульсов, поступающую на вход формирователя временных интервалов 4, с выхода которого импульсы, длительностью равные интервалу счета, поступают на вход синхронизации С распределителя импульсов 5. Импульс с первого выхода распределителя импульсов 5 через вторую схему ИЛИ 9 поступает на вход О К, установки в "О" первого триггера знака 15 и на вход К установки в "О" двоично-десятичного реверсивного счетчика 11,по которому происходит запись на информационные входы(Р-Р) 15 присутствующего на них в виде кода значения частоты термопреобразователя 2 при О С,известного из паспортной хаорактеристики.При этом,на информационных входах 2 О Ш-Р, ), соответствующих единицам, десяткам и сотням градусов, этот код набирается путем установки перемычек между общей шиной или шиной питания и информационными входами (П к-Р) 25 счетчика 11, Он равен значению часо тоты термопреобразователя 1 при О С умноженному на интервал счета.На входы (Р,-Э) счетчика 11, соответствующие десятым и сотым долям З 0 градусы, информация поступает с выхода ППЗУ 20, однако она практически не влияет на точность измерения, так как значение частоты кварцевого пье,зорезонатора генератора опорной частоты 3 при изменении температуры на- Гдесятые и сотые доли градуса остается практически постоянным.Второй импульс со второго выхода . распределителя импульсов 5 поступает 40 на второй вход второго ключа 7. Ключ 7 открывается. В течение этого импульса частотный сигнал с.выхода вто- рого термопреобраэбвателя 2 через первый вход второго ключа 7 и далее 45 через первый элемент ИЛИ 8 поступает на счетный С-вход двоично-десятичного реверсивного счетчика 11. Двоично-десятичный счетчик 11 начинает работать на вычитание записанного в 50 нем кода. При переходе содержимого двоично-десятичного реверсивного счетчика 11 через О выходной сигнал с его выхода переноса Р, поступая на информационный 0-вход первого тригге ра знака 15, переводит его в противоположное устойчивое состояние. При этом, на входе +1 управления реверсом двоично-десятичного реверсивиого 224счетчика 11 также меняется состояние, и он начинает работать на сложениеПо окончании периода счета на .вы- ходах (О, -П )данных двоично-десятичного реверсивного счетчика 1 появляется цифровой код, соответствующий температуре, при которой находится кварцевый пьезорезонатор второго термопреобразователя 2, а, следовательно, и кварцевый пьезореэонатор генератора опорной частоты 3, который поступает на информационные входы реверсивного сдвигового регистра 19 блока памяти 18, куда поступает также информация о знаке измеряемой температуры с выхода первого триггера знака 15.Третий импульс с третьего выхода распределителя импульсов 5 поступает на вход синхронизации С реверсивного сдвигового регистра 19 блока памяти 18, по которому в него записывается информация в виде цифрового кода, находящаяся на его информационных входах. Эта информация с выходов реверсивного сдвигового регистра 19 блока памяти 18 поступает на входы ППЗУ 20, в которое предварительно с помощью программатора занесены значения поправок на нестабильность частоты опорного генератора для каждого из поддиапазонов рабочих температур, причем их количество определяется, исходя из требований к точности измерений в интервале рабочих темпера. тур, производя выборку по адресу кон" кретного значения поправки для данного поддиапазона температур. Далее эта поправка в виде кода подается на информационные входы (0-Э) счетчика 11. Четвертый импульс с четвертого выхода распределителя импульсов 5 через схему ИЛИ 9 поступает на вход К, установки в "О" первого триггера знака 15 и возвращает его в исходное состояние, а также на вход К установки в ноль счетчика 11, по которому происходит запись на информационные входы (Р. -Р), присутствующие в виде кода значения частоты термопреобразователя 1 с частотным выходом при О С, известно из его паспортной характеристики, а на входы (П-Э) происходит записьзначения поправки на нестабильность частоты опорного генератора, которая находится в виде5 146 ,кода на выходах ППЗУ 20 блока памяти 18.Пятый импульс с пятого выхода распределителя импульсов 5 поступает на второй вход первого ключа 6, В течение этого импульса частотный сигнал с выхода первого термопреобразователя 1 через первый ключ 6 и первую схему ИЛИ 8 поступает на счетный С-вход двоично"десятичного реверсивного1 счетчика 11. Двоично-десятичный счет,:чик реверсивный 11 начинает работать .;на вычитание записанного в нем кода. При переходе содержимого двоично" .;десятичного реверсивного счетчика 11 ;, через 0 импульс с его выхода перено, са Р поступает на информационный 0-вход триггера знака 15 и переводит его в противоположное устойчивое сос, тояние, При этом, по импульсу с выхода триггера знака 15 двоично-десятичного реверсивный счетчик 11 изменяет направление счета и до конца периода измерения работает на сложение. По окончании периода счета на выходах данных двоично-десятичного реверсивного счетчика 11 появляется информация об измеряемой температуре, поступающая на информационные входы .реверсивного сдвигового регистра 12 счетчика результата измерения 10.Шестой импульс с выхода распределителя импульсов 5 поступает на К -вход установки в "0" второго тригге" ра знака 16 и на вход С синхронизации реверсивного сдвигового регистра12 счетчика результата измерения 10. При этом, на индикаторе знака 17 отображается информация о знаке измеряемой температуры, а на цифровом индикаторе 14 " значение величины .измеряемой температуры.Седьмой импульс с выхода распределителя импульсов 5 поступает на к.- вход установки в "0" распределителя импульсов 5 и возвращает его в исход" ное состояние. На этом цикл измерения заканчивается.Формула изобретенйяЦифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, подключенный к первому входу первого, ключа, второй ключ, генера 2122 6тор опорной частоты с кварцевымпьезорезонатором, подключенный кформирователю временных интервалов,счетчик результата измерения с цифровым индикатором, первый триггерзнака, второй триггер знака, вход которого соединен с выходом первоготриггера знака, выход подключен киндикатору знака, а вход установкисоединен с шестым выходом распределителя импульсов и входом синхронизации счетчика результата измерения,выход переноса и вход управления реверсом которого соединены соответственно с информационным входом и выходомпервого триггера знака, о т л и ч аю щ и й .с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в неговведены второй термопреобразовательс частотным выходом, термочувствительный элемент которого размещенсовместно с кварцевым пьезорезонатором генератора опорной частоты в мо нолитном корпусе, обладающем высокойтеплопроводностью, первый и второйэлементы ИЛИ, и блок памяти, информационные входы которого соединены соответственно с выходами данных счет- ЗО чика результата измерения и выходомпервого триггера, а выходы подключены к информационным входам счетчикарезультата измерения, вход разрешения записи информации которого соединен с входом установки в "0" первоготриггера знака и выходом второго элемента ИЛИ, а счетный вход подключенк выходу первого элемента ИЛИ, входыкоторого соединены соответственно с О выходами первого и второго ключей,при этом входы второго элемента ИЛИсоединены соответственно с первым ичетвертым выходами распределителяимпульсов, вход которого подключенк выходу формирователя временныхинтервалов, второй выход распредели"теля импульсов соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с выходом второго термопреобразователя, третий и пятый выходы распределителя импульсов соединены соответственно с входом синхронизации блока памяти и управляющимвходом первого ключа, а седьмой выходсоединен с управлякщим входом распределителя импульсов.