Цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (11)51) 5 С 01 К 7/20 2. А ЗОБР НИЯ ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ(56) Авторское свидетельство СС РИф 974146, кл, С 01 К 7/20, 1982.Авторское свидетельство СССРВ 619066, кл. С 01 К 7/16, 1978.(57) Изобретение относится к измертельной технике и может применятьсдля измерения температуры при испол зовании первичных измерительный преобразователей с нелинейной передаточной характеристикой. Цепь изобретения - расширение диапазона измерения. При измерении положительныхтемператур в такте интегрированияопорного напряжения, на вход интегратора 6 поступает напряжение с интегратора, образованного на элементах 15, 16, 17, 22, 23. При измерении отрицательных температур опорноенапряжение поступает с пропорционального дифференциатора, образованногоэлементами 15, 16, 17, 21, 24. 1 ил.Изобретение относится кизмерительной технике и может быть использовано для измерения температуры посредством первичного измерительногопреобразователя с нелинейной передаточной характеристикой.Целью изобретения является расширение диапазона измерения температуры.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит термопреобраэователь 1, усилитель 2, первый резистор 3, переключатель 4, второй ре,зистор 5, интергратор 6, нуль-орган,7, блок 8 управления, генератор 9опорной частоты, логический ключ 10,счетчик 11, блок 12 индикации, источник 13 опорйого напряжения, третий14, четвертый 15 и пятый 16 резисторы, операционный усилитель 17, инвертор 18, первый 19 и второй 20 ключи,первый конденсатор 21, третий ключ22, второй конденсатор 23 и четвертый ключ 24.Цифровой термометр работает следующим образом,В момент начала очередного циклапреобразования ключи 19 и 20 разом-.кнуты, ключи 22 и 24 замкнуты, напряжение на выходе интегратора 6равно нулю, а переключатель 4 сигналом с выхода 1 блока 8 управленияподключает выход усилителя 2 к входуинтегратора 6.В первом такте преобразования втечение опорного интервала времени Тинтегратором 6 суммируются и интергрируются напряжение П зависящее от измеряемой температуры О, с выхода усилителя 2 через первый резистор 3 и опорное напряжениес выхода источника 13 опорногонапряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения П, через третий резистор 14.Опорный интервал времени Тформируется путем подсчета определенного числа М импульсов образцовой частоты Го с периодом следования То, формируемых генератором 9 опорной частотыТ =ИТ,. (1)К моменту окончания опорного интервала времени Тона выходе интегратора б формируется напряжениеК(2+Ь 8+С О ) П оп 1 К(2+Ьд+С 02) Топ Поп Топ 5 оп + оп оп (2) К 1 ф и где Кэ - сопротивление первого резистора 3;К сопротивление третьего ре зистора 14;С - емкость интегрирующего конденсатора интегратора б.Значения параметров Кэ, К, Пв предлагаемом устройстве, как и в 15 известном, выбирают таким, что выполняется равенствоК 4 ПопМ 4 Е(3)КэПри этом знак напряжения Ч (Т,п) 20 совпадает со эна.ком напряжения Бхпри положительной измеряемой температуре и противоположен ему при отрицательной измеряемой температуре.Состояние выхода нуль-органа 7 25 определяется полярностью выходногонапряжения интегратора 6, а следовательно, в момент окончания опорного интервала времени То, знаком измеряемой температуры. Состояние выхода нуль-органа 7 в момент окончания опорного интервала времени Т ,фиксируется блоком 8 управления. Взависимости от зафиксированного значения блок 8 управления формирует 35во втором такте различные управляющие сигналы, обеспечивая нри любойполярности измеряемой температурыформирование информативного интервала времени Т, прямо пропорциональ ного измеряемой температуре 6 .В момент окончания опорного интервала времени Т(первого такта преобразования) независимо от знака измеряемой температуры переключатель4 подключает к входу интегратора 6через резистор 5 выход операционногоусилителя 17 и через логический ключ10 импульсы образцовой частоты Гоначинают поступать в счетчик 11.При положительной температуре 9 вмомент окончания опорного интервалавремени Т на выходе нуль-органа 7присутствует низкий логический уровень. При низком логическом уровнена входе 1 в момент окончания опорного интервала времени Т блок 8управления формирует на выходах 5 и 7сигналы, по которым замыкается ключ20 и размыкается ключ 24,5 15380На выходе операционного усилителя 17 формируется напряжение, оп К К гз15 155 где К - сопротивление резистора КК сопротивление резистораК 159С 2 - емкость конденсатора 23.Формируемое напряжение интегриру 10 ется через второй резистор 5 интегратором 6 до момента равенства нулю выходного напряжения интегратора 6, что фиксируется нуль-органом 7, Этому моменту с учетом (2) и (3) соответствует равенство15 ПопК 16(5) 20 На выходе нуль-органа 7 при этом формируется высокий логический уровень, с появлением которого блок 8 управления формирует сигнал на выходе 2, по которому логический ключ 10 прекращает пропускать импульсы опорной частоты на вход счетчика 11. Таким образом, в течение информативного интервала времени Тс момента30 окончания опорного интервала времени То до момента достижения выходным напряжением интегратора 6 нулевого уровня в счетчик 11 поступает И им- пульсов Равенству (7) при измерении отрицательной температуры соответствует,с учетом (11) равенство:35КЪИо КСМ, 8 У о В 1 ь2+ о о 11 +Кз К. В. В.,(12)2 К 5 К 1 С,40Значения параметров К 1 Р К 1 с СуСв предлагаемом устройстве вйбирается такими, что кроме равенства (3) и равенств (8) и (9) выполняется ра- венство(13) К, С,= К С,. 1, = оТ= -". (6)ТоС учетом (1) и (6) равенство (5) можно записать в вице КЬИоКСНо Поп К 16очаг - ц + 3 5 152 К 5 КСгЗначения параметров в предлагаемом устройстве выбираются так, что кроме равенства (3) соблюдаются ра- венства 62 оС выхода 3 блока 8 управления назнаковый вход блока 12 индикации поступает сигнал о положительном знакеизмеряемой температуры.При измерении отрицательной температуры 6 в момент окончания опорного интервала времени Топ на выходенуль-органа 7 присутствует высокийлогический уровень. При высоком логическом уровне на входе 1 в моментокончания опорного интервала времениТ, блок 8 управления фиксирует отрицательный знак измеряемой температуры и формирует на выходах 4 и .6сигналы, по которым. замыкается ключ(11)где С, - емкость конденсатора 21,Как и в случае измерения положительной температуры, формируемоенапряжение интегрируется через второйрезистор 5 интегратором 6 до моментаравенства нулю выходного напряженияинтегратора 6, что фиксируется нульорганом 7.(8)К К 5 К,5КСИ. По,т,К 3 2 К 5 К 15 сгПри выполнении равенств (3), (8)и (9) отсчет результата получают вединицах температурыт6(10)фгде о - дискретность отсчета температуры,Выполнение данных равенств обеспечивает в предлагаемом устройстве при измерении отрицательной температуры отсчет результата в единицах температуры в соответствии с уравнением (10). С выхода 3 блока 8 управления на знаковый вход блока 12 индикации в этом случае поступает сигнал об отрицательном знаке измеряемой температуры.7 1538062 а ректор С, Черни ктор В хред Л,Сердюков иков Заказ 164ВНИИПИ Государств Тираж 500юго комитета по нзобрете035, Москва, Ж, Раушск Подписноеям н открытиям при ГКНТ СС наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгор Гагарина,101 Формула из о бр етенияЦифровой термометр, содержащий последовательно соединенные термообразователь, усилитель, первый резистор, переключатель, интегратор и Нуль-орган, причем второй вход переклюЧателя соединен с первым выводом второго резистора,последовательно соединене генератор опорной частоты, логиеский ключ, счетчик и блок индикаи, а также источник опорного напяжения, выход которого через третий еэистор подключен к первому входу ереключателя,четвертый резистор т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с цеью расширения диапазона измерения,него введены операционный усилиель, инвертор, первый,:второй ключи араллельно соединенные первый кон енсатор и третий ключ, второй коненсатор и четвертый ключ, пятый реистор, блок управления, причем входы первого и второго ключа соединены свыходом источника опорного напряжения, выход второго ключа через инвер-.тор соединен с выходом первого ключа.и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен свходом третьего клича, выход которогосоединен первым выводом пятого резистора и с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующийвход которого соединен с общей шиной,а выход с вторым выводом второго резистора и входом четвертого ключа, выход которого соединен с вторым выводом пятого резистора, при этом первыйвход блока управления соединен с выходом нуль-органа, второй вход свыходом генератора опорной частоты,а выходы соответственно соединены суправляющими входами переключателя,логического ключа, четырех ключейи знаковым разрядом блока индикации.