Цифровой термометр

(51) ТЕТ СССРИ ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КО ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМ ЛЬСТ СВИДЯ 84/2,88.тут на результат изми элементов теротает с чувстви юл. В 7 адиофиз щим как тельную электро оло- емпе им ри адает отрицательныхпереходящей черезю о положительных пературах в пряможность произвотуры как по шкалекале Кельвина.(54) ЦИФР (57) Изоб турным изповышение к темперабретенияя путем(21) 4120 (22) 18.0 (46) 23.0 (71) Инсти ники АН Ар (72) Г,Г,. (53) 536. (56) Автор В 1107009 МССРАйвазян3 (0888)ское свидетельсткл. С 01 К 7/32ВОИ ТЕРМОМЕТРетение относитсяерениям. Цель източности измерен уменьшения влияниярения нестабильностметра. Устр-во рабтельным элементом,жительную, так и отратурную зависимостлой, начинающейся стемператур и плавнонульДает информации отрицательных теммом коде, Имеет воздить отсчет темпераЦельсия, так и по ш1 ил,Изобретение относится к областитемпературных измерений,Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерениянестабильности элементом термометра.На чертеже приведена блок-схемацифрового термометра,Цифровой термометр содержит термочувствительный элемент 1, первый выключатель 2, опорный элемент 3, второйвыключатель 4, частотный преобразователь 5, первую шину 6 данных, многопозиционный переключатель 7, вторуюпцХну 8 данных, первый триггер 9, первый ключ 10, второй ключ 11, двоичнодесятичный реверсивный счетчик 12 сустановкой начальных данных, блок 13индикации, элемент ИЛИ 14, второйтриггер 15, генератор 16 прямоуголь-ных импульсов, третий ключ 17, четвертый ключ 18 и двоичный реверсивныйсчетчик 19В качестве термочувствительногоэлемента может быть использован термопреобразователь сопротивления илитермочувствительный конденсатор, Еслив качестве термочувствительного элемента используется термопреобразователь сопротивления, то в качестве,использоваться преобразователь сопротивления в частоту, а в качествеопорного элемента - эталонный резистор, Щи использовании в качестветермочувствительного элемента термочувствительного конденсатора в качестве частотного преобразователя иопорного элемента должны быть использованы соответственно преобразовательемкости в частоту и эталонный конденсатор.Цифровой термометр работает следующим образом.В первом такте работы триггер 945находится в единичном состоянии, атриггер 15 - в нулевом состоянии.Единичное состояние инверсного выходатриггера 15 замыкает выключатепь 4и подключает к частотному преобразователю 5 опорный элемент 3. При этомвыходные импульсы частотного преобразователя 5 через ключ 11, открытыйединичным состоянием прямого выходатриггера 9, поступают на вычитающийвход счетчика 12, вычитаясь из записанного в нем числа и , а импульсыгенератора 16 через ключ 17, открытый единичным состоянием инверсного выхода триггера 15, поступают на суммирующий вход счетчика 19, суммируясь в нем с нуля. Счетчик 12, производявычитание, досчитывает до нуля послечего на его выходе заема ( - О) появ"ляется импульс, переводящий триггер9 в нулевое состояние. При этом ключ11 размыкается, ключ 10 замыкается и импульсы частотного преобразователя 5 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 12. Первый тактработы устройства заканчивается в момент, когда счетчик 12 достигает переполнения, после чего на его выходепереноса П появляется импульс, который устанавливает триггер 15 в единичное состояние и формирует единичный импульс на выходе элемента ИЛИ 14. Этот импульс устанавливает триггер 9 в единичное состояние .и, поступая на вход 3 управления загрузкойначальных данных счетчика 12, производит запись в него числа И с входовпереустановки, соединенных через переключатель 7 с первой шиной 6 данных,Во втором такте импульсы генератора 16, поступая через ключ 18 навычитающий вход счетчика 19, вычитаются из записанного в нем числа Мдо которого он досчитал в течениепервого такта, Единичное состояниепрямого выхода триггера 15 замыкаетвыключатель 2, термочувствительныйэлемент 1 подключается к частотномупреобразователю 5, выходные импульсыкоторого через замкнутый ключ 1 1 начинают поступать на вычитающий входсчетчика 12, который уже во второмтакте отсчитывает результат измерения. Второй такт заканчивается в момент, когда счетчик 19, вычитая, досчитает до нуля. При этом на его выходе заема (О) появляется импульс,который поступает на вход управлениясчитыванием результата блока 13 индикации, в который переписывается результат измерения с выходов разрядовсчетчика 12. Если во втором тактесчетчик 12, вычитая, не успевает досчитать до нуля, то в знаковый разряд Зн блока 13 индикации переписывается нулевое состояние инверсного выхода триггера 9, дающее информацию об отрицательном значении измеряемой температуры. Если счетчик 12 успевает досчитать до нуля, то управление с(1) 3его выхода заема О) переключает триггер 9, счетчик 12 начинает суммировать, а в знаковый разряд Зн блока 13 индикации в конце второго такта уже поступает единица с инверсного выхода триггера 9, информирующая о положительном значении измеряемой температуры. Импульс с выхода заема (, О) счетчика 19 одновременно с выдачей результате измерения переводит триггер 15 в нулевое состояние, а через элемент ИЛИ 14 переводит триггер 9 в единичное состояние, и, поступая на вход 3 управления загрузкой начальных данных, производит загрузку в счетчик 12 числа и , тем самым производя запуск первого такта нового цикла измерения.При подключении термочувствительного элемента к частотному преобразователю на его выходе формируется частота Г =КП где К - коэффициент преобразования частотного преобразо- ВателЯО П т параметр термочувстви 25 тельного элемента, отсчитываемый в омах для случая использования термопреобразователя сопротивления, в фарадах - для использования термочувствительного конденсатора и т.д. При подключении к частотному преобразователю опррного элемента формируется частота 1 О =К П О, где П, - параметр опорного элемента, характер которого соответствует характеру параметра термочувствительного элемента.Так как длительность первого такта задается поступлением в счетчик 12 максимального числа импульсов М , то она равна " =И /2 За это время вМ Оф40 счетчик 19 поступает М= 4,йт импульсов, где Г - частота импульсов генератора 16 прямоугольных импульсов. Во втором такте счетчик 19, производя вычитание импульсов генератора 16 из45 числа И досчитывает до нуля за вре=Я /Я =( л,)/: ( =1 / времяво втором такте в счетчик 12 поступает И = , йимпульсов, откуда можно записать И ИА, ПтИ= - й = --- К П=И т К,П и т мП ф Число импульсов, поступающее в счетчик 12.во втором такте и определяющее результат измерения, не зави 55 сит от Г, и К , определяясь только параметрами термочувствительного и опорного элементов,Рассмотрим случай, когда термочув 1ствительный элемент имеет положительную температурную зависимость, т.е.его параметр при верхнем пределе диапазона измерений П, имеет большее значение, чем при нижнем П,. Тогда,если произвести выбор П,=П, , то вО ТВ счетчик 12 при верхнем пределе диапазона измерений во втором такте поступит М,=И импульсов. Соответственнов нижнем пределе диапазона измерений в счетчик 12 согласно (1) поступитИ=И Пт,/ПО,импульсов. Изменениечисла импульсов от Идо М, должносоответствовать числу единиц младшего разряда в диапазоне измерений температуры, т.е.Мв-И- (Т -Т ) К, (2) где ТО и Т- значения температуры соответственно в верхнем и нижнем пределах диапазона измерений, а К= =1,10,100 соответственно при измерении температуры с точностью до 1, 0,1, 0,01 С, Откуда получаем условие К(Т -Т) =1 Я (1 - ), (3)Окоторое удовлетворяется выбором И,.Число предустановки и определяетсяиз выражения и =И- К ТПтнПН(ч)ОТогда если измеряется температура в нижнем пределе диапазона измерений, то в счетчик 12 поступает Иимпульсов, которые вычитаются из п импульсов, и в счетчике записывается отрицательное число и -И =И- КТ -И -- =-Т К (5)Пт ПтнО н м П н ю П УО Очто представляет собой результат измерения температуры в нижнем пределе диапазона измерений с точностью К. Информацию об отрицательном значении полученного результата дает нахождение счетчика 12 в режиме вычитания к концу второго такта, что определяется нулевым состоянием инверсного выхода триггера 9, поступающим в знаковый разряд блока 13 индикации,Если измеряется температура в верхнем пределе диапазона измерений, то в счетчик 12 во втором такте поступает Иимпульсов, из которых п импульсов приводят счетчик 12 в нулевое состояние, а остальные И -и суммируются в нем и в конце второго такта в блок 13 индикации выдается число116 пю 1 м 1 м П +КТ 11 м(1 )+КТрПтн Птн что пРедставляет собой результат из 5 мерения температуры в верхнем пределе диапазона измерений с точностью К. Нахождение счетчика 12 в режиме сум" мирования к концу второго такта дает информацию о положительном значении 10 полученного результата, что передается в знаковый разряд Зн блока 13 индикации в виде единичного состояния нулевого выхода триггера 9.Если измеряется некоторая промежуточная температура Т из диапазона Т-Тбр то в счетчик 12 поступает И и импульсов, для которых выполняется условие Ис И ( Ит,е. режим работы устройства при измерении Тп определяО ется выражением (5) при Я(и и вы" ражением (6) при ИиПри необходимости произвести измерение по шкале Кельвина производится переключение переключателя 7 и к его выходам подключается вторая шина данных, на которой записано число и =и -бТ К, где дТ - смещение шкал Цельсия и Кельвина. При этом, например, для случая (6) в счетчике записывается числоИ пр=(И 8 п 3)+бТ К=(Т+дТ ) Крчто представляет собой результат измерения температуры в верхнем пределе 35 диапазона измерений с точностью К по шкале Кельвина,Для случая отрицательной температурной зависимости термочувствительного элемента приведенные соотношения рассматриваются при взаимной замене Т, на Т Б, а в знаковом разряде Зн блока 13 индикации единица соответствует отрицательным значениям измеряемой температуры.Таким образом, предлагаемое устройство может работать с чувствитель. - ным элементом, имеющим как положительную, так и отрицательную температурную зависимости, обладает шкалой, 50 начинающейся с отрицательных температур и плавно переходящей через нуль, и дает информацию о положительных и отрицательных температурах в прямом коде, Кроме этого, предлагае мое устройство имеет возможность производить отсчет температуры как по шкале Цельсия, так и по шкале Кельвина,Формула изобретенияЦифровой термометр, содержащийтермочувствительный элемент, частотный преобразователь, двоично-десятичный реверсивный счетчик с установкойначальных данных, выходы которогосоединены с блоком индикации, знаковый разряд которого подключен к инверсному выходу первого триггера,вход управления загрузкой начальныхданных и выход заема соединены соответственно с единичным и нулевым входами первого триггера, а входы прямого и обратного счета подключенысоответственно к выходам первого ивторого ключей, первые входы которыхсоединены соответственно с инверсными прямым выходами первого триггера,а вторые входы соединены между собой, генератор прямоугольных импульсов, выход которого подключен к входутретьего ключа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключениявлияния нестабильности элементов термометра, в него введены первый ивторой выключатели, опорный элемент,второй триггер, четвертый ключ, двоичный реверсивный счетчик и элементИЛИр выход которого соединен с единичным входом первого триггера, второй вход соединен с единичным входомвторого триггера и с выходом переноса двоично-десятичного счетчика, апервый вход соединен с нулевым входом второго триггера, с входом управления считыванием результатов блокаиндикации и выходом заема двоичногореверсивного счетчика, входы обратного и прямого счета которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого ключей, управляющиевходы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго триггера, соединенными соответственно с управляющими входами первого и второго выключателей, входыкоторых соединены соответственно с.выходами термочувствительного и опорного элементов, и выходы подключенык входам частотного преобразователя,выход которого соединен с вторымвходом первого ключа, при этом входчетвертого ключа подключен к выходугенератора прямоугольных импульсов.1375957 Составитель В.Куликоктор В,Бугренкова Техред М.Ходанич Корректор В. Гирня Подписимитета СССРкрытыйнаб., д. 4/5 оизводственно-полиграфическое предприят з 769/41 ВНИИПИ по д 113035, Тиразк 607 Государственного ко елам изобретений и о сква, Ж"35., Раушская Уйгород, ул. Проектная, 4