Цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСНИ 50 4 (т 01 К 7/3 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ СА И АВТО МУ ТЕЛЬСТВ овано тактным частотспольуры ко л. 919 В.Л,К(56) Ав1149АвтВ 1244 СООИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ИЕ ИЗОБР 50438/24-10(57) Изобретение м.б. идля измерения температметодом с помощью датчиков сным выходом. Цель изобретенияшение надежности цифрового тра. Устр-во содержит датчикпературы, состоящий из кварцзонатора 2, генератора 3, защего устр-ва 5, счетчика 6 а1397748 генератора 7, линию 8 связи и цифровой измеритель 10, состоящий цз Формирователя 11 сигнала датчика температуры, блока 12 фазовой пвтоподстрой ки, регистров 13 и 14, счетчика 15, регистра 16, блока 17 сравнения кодов, счетчика 18 измерительного интервала, генератора 19, триггера 20, одновибратора 21 ключа 22, формирователя 23 и счетчика 24, Введение Изобретение относится к приборостроению и может быть использованодля измерения температуры контактнымметодом с помощью датчиков с частотным выходом, в частости пьезокварцевых датчиков температуры,Цель изобретения - повьшение надежности цифрового термометра,На Фиг.1 представлена схема предлагаемого цифрового термометра; наФиг,2 - схема блока Фаэовой автоподстройки частоты; на фиг.3 " сх ма фор"мирователя импульса сброса.Цифровой термометр содержит датчик 1 температуры, состоящий нз тер 1 е;мочу вствительно го к в арцег,ого р ез онатора 2, генератора 3, уг:равляемогоключа 4, постоянного эапоминакгщегоустройства 5 (ПЗУ), счетчика 6 адреса, вспомогательного генератора 7и элемента И 8, линию 9 связи и цифровой измеритель 10, состоящий из форми.рователя 11 сигнала датчика температуры, блока 12 фаэовой автоподстрой 25ки частоты, первого 13 и второго 14регистров, счетчика 15 результата,индикаторного регистра 16, олока 17сравнения кодов, счетчика 18 измерительного интервала, опорного генератора 19, триггера 20, одновибратора 3021, ключа 22, Формирователя 23 импульса сброса и счетчика 24,Блок 12 Фазовой автоподстройкичастоты (Фиг,2) содержит диффереццирующую цепь 25, первый 26 и второй 27 За,триггеры, коммутатор 28, одновибратор 29 и управляемый генератор 30,резисторы К 1, К 2, К 3, конденсатор С 1.Формирователь 13 импульса сброса (Фиг.3) содержит элемент И 31, 4 С управляемого, ключа 4элемента И 8и образование новых связей между элементами устр-ва позволяет на выходедатчика 1 температуры и на входецифрового измерителя 10 температурыиметь только стзцдартцые уровнисигнала "0" и "1" как при передачечастотного сигнала, так и при передаче информации о параметрах датчикатемпературы, 3 ил. ключ 32,. резис"оры К 4 К 5, конденсатор С 2.Цифровой термометр работает следующим образом,Генератор 3 с резонатором 2 в егообратной связи вырабатывает сигнал,частота которого зависит от температуры г,9о -где г - частота генсратора при тем -фпературе р = ОСЬ - крутизна характеристикипреобразования кварцевого резонатора,О - температура резонатора.Вспомогательный низкочастотный генератор 7 вырабатываег импульсы, которые при наличии 1" на выходе старшего разряда счетчика 6 адресов ПЗУ 5 поступают через элемент И 8 на управляющий вход управляемого ключа 4. При подаче единичного уровня на управляющий вход управляемого ключа 4 к его выходу подключается выход ПЗУ 5, а при пода .е нулевого - выход генератора 3. При нуле на выходе старшего разряда счетчика 6 адресов через управляемый ключ 4 так же проходит сигнал с выхода генератора 3. Переключение счетчика 6 адресов ПЗУ осуществляется задним фронтом импульсов генератора 7, Таким образом, сигнал датчика 1 температуры представляет собой частотные посылки с паузами между ними. Частота посыпки равна частоте генератора 3, а уровень каждой паузы соответствует уровню выходного сигнала ПЗУ 5 по адресу,в котором находится счетчик 6 адреса.13977 35 По сигналам на втором выходе блока 12 производится сдвиг в первый регистр 13 и в него бит за битом поступает информация о параметрах датчика температуры резонатора 2, Каждый поступающий в первый регистр 13 бит информации соответствует уровню сигнала во время паузы между частотными посылками, которая вызьвает на втором выходе блока 12 сигнал45 чСдвиг" на тактовом входе первого регистра 13 и добавление " 1" в счетчик 24. Установка в "1" старшего разряда счетчика 24 вызьвает перенос принятой о параметрах датчика информации из первого регистра 13 во второй 14. Установка в "0" счетчика 24 производится по сигналу формирователя 23 импульса сброса, который вырабатывает этот импульс в ответ на импульс на55 втором выходе блока 12, когда этот импульс поступает после длительной паузы, т.е, после того, как старший разряд счетчика 6 адресов ПЗУ 40 В ПЗУ 5 записаны в виде кода числопредустановки счетчика 15 результагаи длительность счетного интервала,соответствующая крутизне характерис 5тики резонатора 2 в виде числа,подаваемого на вторые входы устройства 17 сравнения кодов.Сигнал датчика 1 температуры по линии 9 связи поступает на вход цифро Ового измерителя 10 температуры, гдеон Формируется формирователем 11 понапряжению до стандартного уровня логических микроэлементов, С выходаформирователя 11 частотные посылки 15с паузами между ними поступают навходы блока 12 Фазовой автоподстройкичастоты и первого регистра 13,Блок 12 Фазовой автоподстройкичастоты предназначен для выработки 2 псигнала, частота которого равна частоте входного сигнала. Выходной сигнал блока должен сохраняться и егочастота должна быть неизменной прикратковременном пропадании входного 25сигнала на время передачи очередного.бита информации о параметрах датчика. Кроме того, блок 12 фазовой автоподстройки частоты выдает на своемвтором выходе сигнал о том, что на- ЗОступила пауза между частотными посылками, уровень которой (О или 1)является уровнем бита передаваемойинформации.Число, образованное в счетчике 15результата, равно Ч = Г Т + И = Г Т + Г В т + И с о о с с а где И - число, поступающее в счетчик 15 пз второго регистраТ - длительность счетного интервала,Если обеспечить выполнение равен- ства 1Тс Б.да где д В - цена деления младшего разряда термометра, а знак (-)перед И, означает, что И,необходимо вводить в обратном коде,0фР дО то Для обеспечения заданного значенияТ число И передаваемое из ПЗУ 5и поступающее на вторые вмодь 1 устрой 484переходит иэ состояния О" в состояние "1".Счетчик 18 измерительного интервала непрерывно подсчитьвает импульсы опорного генератора 19, При переполнении счетчика 18 измерительного интервала триггер 20 устанавливается в "0", При этом запускается одно- вибратор 21 и передним фронтом своего импульса переносит полученный в счетчике 15 результата результат измерения в индикаторный регистр 16. Кроме того, импульс одновибратора 2 1 переносит число из части разрядов второго регистра 14 в счетчик 15 результата, осуществляя тем самым его предварительную ненулевую установку. Когда число в счетчике измерительного интервала 18 становится равным числу, записанному в части разрядов второго регистра 14, поданных на входы устройства 17 сравнения кодов, триггер 20 становится в "1" и ключ 22 замыкается, С этого момента начинается подсчет импульсов от датчика 1 температуры счетчиком 15 результата.Результат измерения, таким образом, зависит от чисел, передаваемых по линии связи из ПЗУ 5.)связано с параметрами датчика следующим соотношениемИт о с БЯгде Г, - частота опорного гецератоРа 19.Число И в ПЗУ записано в обрат-.ном кодеБлок 12 Фазовой автоподстройки час тоты работает следующим образом,Входные импульсы чеоез диффереццирующую цепь 25 устанавливают первыйтриггер 26 в "1",а импульсы управляемого генератора - в 0". В это времявторой триггер 27 каждым импульсомуправляемого генератора 30 устацавливается в "1", так как в момент при- эг;хода каждого импульса управляемогогенератора первый триггер 26 находится в 1,При установке первого триггера 26в "1" к выходу коммутатора 28 через 5резистор К 2 подключается источникпитания и конденсатор С 1 ца входеуправляемого генератора 30 заряжаетслПри установке первого триггера 26)в 0 импульсом о т управля емо " о г енер а тор а 3 О коммутатор 2 8 подключаетк входу упра вля емо г о генератора 3 0через резистор КЗ общую ши ц у и к о идецсатор ца входе управляемо го ге ц ерат ор а Э О разряжается , В состоянии3.3динамического равновесия напряжениена конденсаторе С 1 устанавливаетсятаким, что частота управляемого генератора 30 равна входной. Таким об-.разом, при наличии входных импульсовработа блока 12 фазовой автоподстройки частоты це отличается от обычной.Если частота управляемого генератора 30 начинает по каким-либо причинам уменьшаться, т.е, начинает становиться меньше входной, первый триггер 26 дольше находится в "1", чтоприводит к росту частоты управляемогогенератора 30 и наоборот.При пропадании входных импульсовпервый после этого импульс управляе-.мого генератора 30 устанавливаетпервый триггер 26 в "0" и подтверж -дает. второй триггер 27 в "1" авторой импульс управляемого генератора ЗО подтверждает нулевое состояние 5.)первого триггера 26 и устанавливаетвторой триггер 27 в "0". При этомкоммутатор 28 перестает подключать иссо)цик птания общую пину к свое - му выходу и напряжение ца конденсаторе С 1 остается цсизмеццьм. Так происходит до нозобцоцления поступления входного сигнала, после чего второй триггер 27 устанавливается в " 1", а блок 12 автоподстройки вновь следитза изменением ча тоты входного сигцалаПри установке второго триггера 27 в "О" запускается одцовибратор 29, и ца втором выходе блока 12 автоподстройки появляется импульс, задний фронт которого оказывается примернов середине паузы между частотными посылками датчика. Зтот Фронт производит сдвиг информации в первом регистреФормирователь 23 импульса сброса (Фиг,З) работаег следующим образом.Входной импульс: проходит через элемент И 31 и одновременно замыкает ключ 32, что приводит к разряду конденсатора С 2 чеоез резистор ВА, и на втором входе элемента И 31 устанавливается 0 . Задняя часть входного импульса уже це проходит через элемент И 31 Следующий входной импульс не проходит через элемент И 31 полцос":ью, так как за время между импульс.гми конденсатор С 2 не успевает зарядиться до сдиничного уровнято же время следующий импульс вновь разряжает конденсатор, тем самым препятствует следующему входному импульсу пройти на выход,Только после паузы между импульсами, за время когорой конденсатор С 2 успевает зарядигься до единичного уровня часть входного импульса снова проходит на выход, производя сброс счетчика 24 (фиг,1).Таким образом в предлагаемом термометре ца выходе датчика и на входе циФрового измерителя температуры имеются только "тацдартные уровни сигнала 0" и 1" как при передаче частотного сигнала, так и при передаче информации о параметрах датчика.Формула лзобретенияЦифровой тер 1 ометр, содержащий датчик температуры, состоящий из генератора, в частотно-задающую цепь которого включен термочувствительцый кварцевый резонатор постоянного запоминающего устройства со счетчи 397748ком адресов и вспомогательного генератора, выход которого подключен к входу счетчика адресов, а выход датчика температуры через линию связи5 подключен к входу Формирователя сигнала датчика температуры цифрового измерителя, содержащего дополнительно последовательно соединенные ключ и счетчик результата с индикаторным регистром, опорный генератор и подключенный к его выходу счетчик измерительного интервала, выходы которого подключены к первой группе входов блока сравнения кодов, а старший раз- ряд дополнительно к первому входу триггера, к второму входу которого подключен выход блока сравнения кодов, а выход - к входу одновибратора и управляющему входу ключа, причем выход одчовибратора подключен к входу Перенос индикаторного регистра и входу разрешения предварительной установки счетчика результата, два регистра, выходы первого из которых подключены к входам второго регистра, первая часть выходов которого подключена к информационным входам предварительной установки счетчика результата, а вторая часть - к второй группе входов блока сравнения кодов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с цепью повышения надежности, в датчик температуры введены управляемыйключ и элемент И, к первому входу которого поцключен выход вспомогательного генератора, к второму входувыход старшего разряда счетчика адресов, а выход подключен к управляющему входу управляемого ключа, первыйвход которого подключен к выходу генератора, второй вход - к выходу постоянного запоминающего устройства, а выход является выходом датчикатемпературы, при этом в цифровой,измеритель введены блок фазовой автоподстройки частоты, счетчик, формирователь импульса сброса, причем входыблока фазовой антоподстройкц частотыи первого регистра подключены к выходу формирователя сигналов датчика,первый выход блока фазовой автоподстройки частоты подключен к входуключа, а второй выход - к входу формирователя импульса сброса счетчика,к входу Сдвиг" первого регистра исчетному входу счетчика, вход сбросакоторого подключен к выходу формирователя импульса сброса, а выхсд старшего разряда - к входу "Перенос" второго регистра.137748 Составитель Б.АгаповаТехред А,Кравчук Редактор И.Горная Корректор Л.Пилипенко Заказ 22 б 4/39 Тираж б 07 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5