Цифровой термометр

Ф",СОЮЗ СоаЕТСНИХ фЖР СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОсудАРстаенныи КОмитет сссР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 09) Ш)243/21,847,86,вскийинсти Бюл. Р ордена ут им. О.Л,Губанов, В.Л.Котляров,убин и Б.И.Швецкий536.53(088.8)1 олембо ВеАвЕотляров ВвЛе.И. Пьезокварцевые аналогореобразователи температурыИзд-во при Львовском гоном университете, 1977, с,3.8.торское св ьс Р8873, кл. 7 8 10. Н. Р(21) 3811 (22) 05, 1 (46) 15,0 (71) Льво нический сомола ( енина политехепинского ком(54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к области температурных измерений, к цифро- вым термометрам с термочувствительным кварцевым пьезорезонатором в качестве термопреобразователя. Цель изобретения - упрощение процесса эксплуатации термометра. Устройство содержит в качестве термопреобразопателя кварцевый резонатор 1, вклю- ченный в частотнозадающую цепь генератора 2, модулятор 3, постоянное запоминающее устройство 4, счетчик 5, генератор 6, линию 7 связи, одновпбратор 8, триггер 9, формирователь 10,ключ 11, счетчик 12 резуль-8 .тата, индикаторный регистр 13, ам1 плцтудттый детектор 14, длцссатор 15 уровня, блок 16 управления, регистраторы 17 и 18, схему 20 сравнетия и опорштй генератор 23. 11 ведеттте ттотых элементов и образовдние новых связей между элементами устройства 244 5011позволяет Обеспечить замену териоттреобрдзоцдте:тя без Допотпттчедыой настройки тертОиетра. Принедена схема и цдцо описание работы блока 16 упрдилеция 1 Формирователя 10 .1 з.п.ф-лт,т, 1 ЦЛИзобретение отцосится к температурным измерениям, д именно циФроВыи термоиетраи с териочувсттзитепьньпт кварцевтт пьезорезондторои честве тертотреобразователя.Целью изобретения является упрощение процесса эксплуатдцип териоиетра путем обеспечения здмены териопреобрдзователя без дополнительной настройки термометра,Пд 11 г. 1 приведена блок-схемд предлагаемого термометра; на фиг. 2 - схема блока упрднлеттия па срг 3 временные диаграммы, поясняющие рдботу териометра; на Фг. 4 - блок-схе иа Форьротателя. ЦиФроно 1 тертОчетр содержит териочувствитепьный кндрцентй резонатор 1, вклочетттптт н частотно-задающую цеь генератора 2, иодулятор 3, постоянное запоминающее устройстпо(ПЗУ) 4, счеч;чтк 5, дополттель 1.11 генератор 6, лтипю 7 связи, одновибратор 8, триггер 9, формттрондтель 10, т 5 ключ 11, счетчик 12 результата, иц - дткатортт регистр 13, аипл 1 ятудньпт детектор 14, 1 тиксдтор 15 уровня, блок 16 уттравлеция, два регистра 17 и 18, при этом часть выходов регистра 18 подклточена к ттнормационным нходаи предварительной установки счетчика 12, д остальные выходы регистра 18 подкпточены к входам схетты 19 сравнения, счетчик 20 измерительного интервала, выход 21 стартего разряда35 которого соединен с одним из входов триггера 9, а вход 22 т;одключет к выходу опорного генератора 23.Блок 16 управления содерядт клточ40 24, унранпяющий вход которого соединен с входом 25 блока управления триггер 26, нуль-орган 27, источник 28 тока, перьый конденсатор 29, диод 30, второй конденсатор 31, резис тор 3, управнемыт генератор 33 ии 1 усовсРттттк 3-1 Дтт 1 Днухвходов 1 х этеме 1 д ".1 3 Э 11 36 5 ицогонхОДОВый .Леиепг 11 37, тпнертор 38,второйтриггер 39, фдзо тунствтг ельыш детектор 40 с низкочастотным 11 тттльтром,ттрт этом выходе эле 1 етот И 35 и 36 Г,=:Г+8 Э (1)1. - частота генератора пристемпературе 8: СС;8 - крутизна характеристикипреобразования кварцево-го резонатора,"В - температура резонатора; т де через модулятор 3 поступде". Ла входлинии 7 связи: Е модуляторе 3 происходит ат тгтлттудттая иодуляц 1151 этогосигцдла тто сигндлдтт ПЗУ, адреса которого непрерывно переключаются счетчиком 5, получающим 1 ипульсы от генератора 6, Б ПЗУ 4 здтпсашт в нидетода чтсло предустановки счетчика 12и дл;тельцость счетного интерналд,соедтлеты соответственно с вторым и первым нттходалтт блока утравления,1 ЬО рт кротатель 10 (111 г. 4) содержттт первый (1 н 11 торьацонты 1) вход 41, ттоследондтельто соедтцепные усилив тель 4, Огратичитель 43, смеситель 14, ф 5 ьтр 45, усилитель 46 и ограни:италь 47 выход которого подключен к 11-входу пергого триггера 48, второй т ттггер 19 и схему И 50, входы которой соедипеты соответстненто с прямти и птверсцым ныходати первого 1 второго триггера, а выход подключен к выходу 51 Формирондтеття 52, такттруо 1 ий вход которого (52) соединен с С-входаии тгиггеров и Вторыи входом смесителя 44.Цт.Ьровот термометр работает следующим образомСигнал генератора 2 с частотой(4) 3 1244 соответствующая крутизне характеристики резонатора 1, в виде числа,подаваемого на вторые входы 19 сравнеция. Числа цэ ГГЗУ в последовательном коде в ьчде о"ибающей амплитудно-гс- дулироваццого сигнала поступагот по линии связи на вход формирователя 10.Огибающая амплитудно-модулирован- ного сигнала сравнительно низкочастотная выделяется амплитудным детекто О ром 14Так как огибающая представляет собой последовательный двоичный код, то на выходе фиксатора 15 уровня, который Фиксирует меньшее из напряжений на уровне примерно ноль вольт появляется последовательный код, логический ноль которого примерно равен нулевому напряжению. Этот последователььп код вводится в регистр 17 сдвига о сигналам "Сдвиг" 20 от блока 16 управления, Затем по сцгпалу "Переос" код регистра 17 переносится в регистр 18, откуда оц поступает ца счетчик 12 ц схегу 19 сравнения. 25Тем временем высокочастотный сигнал, поступающий ца вход Формирователя О, усиливается усилителем 42 ц ограничивается по уровню ограничителем ч 3 (Фг, ч),чтобы избавиться от/30 влияния амплитудной модуляциц и с помощью смесителя 44 преобразуется в низкочастотный сигнал. На второй вход смесителя 44 поступает сигнал опорного генератора 21, 11 цзкочастот- З 5 ный сигнал тактцруется импульсами тактирующей схемы, также входящей в состав Формирователя 10. Тактирующая схема содержит триггеры 48 и 49 ц схему И 50, Сигнал с выхода смесителя 44 проходит через Фильтр 45 гижцих частот, где подавляются высокочастотные составляющие сигнала, усиливается усилителем 46 и ограничивается ограничителем 47.Затем низкочастотный сигнал в виде прямоугольных импульсов поступает ца В-вход триггера 48. Блцжайшиц после поступления первого импульса ца г-вход триггера 48 импульс опор О ного генератора 23 через тактирующий вход Формирователя установит триггер 48 в " 1", а следующий импульс опорного генератора установит в "1" триггер 49. При появлециц на 55 выходе ограничителя "0" триггеры 48 ц 49 наоборот, поочередно устанавливаются в "0 . 508 4Г 1 рц поочередной установке триггеров 48 и 49 в "1" на входе схемь И 50 одновременно ца время, равное периоду сигнала опорного генератора 21,появляются единицы, что вызывает появление импульса ца выходе Формирователя 10, синхронизированного сигналамц опорного генератора 23.При переполнении счетчика 20, на который непрерывно поступают импульсы опорного генератора, триггер 9 устанавливается в единицу и включает ключ 11. На счетчик 12 начинают поступать импульсы с выхода формирователя. 10, Когда число в счетчике 20 станет равным части числа,передаваемого иэ ПЗУ 4, импульс схемы 19 сравнения установит триггер 9 в нулевое состояние и ключ 11 разомкнется. При этом запускается одновибратор 8 и переносит передним фронтом своего импульса результат измерения, образо" ванный в счетчике 12 в индикаторный регистр 13. Импульсом этого одновцбратора счетчик 12 устанавливается в другуо часть чсла г принимаемого в регистре 18 ц поступающего с выхо- да модулятора.Результат измерения, таким образом, зависит от чисел, передаваемых по линии связи цэ ПЗУ 4.Число, образованное в счетчике 12 результата М=1 Тй =1 Т+б О Т фй р г 1 с ю с с где Ио - число, поступившее в счетчик 12 иэ регистра 18; Т - длительность измерительного интервала. Если обеспечить выполнение равенст. вагде ь- цена деления младшего разряда тероетра,а знак минус (-) перед Ио необходимо вводить в обратном коде, то ИР -- В/д 8,Таким образом, для обеспечения инвариантцости результата измерения температуры от разброса параметров термопреобразователя, необходимо ц достаточно заранее знать эти параметры.12 ч 45Дея обеспечения за,цаццого зцачанияС число 1 перец 1 вдееое из 1 ЗУ 4 цпоступающее на вторые зхоцы с секты9 сравнения должно быть связанос пардиетрдии термоиреобрдзовдтеляследуОщим соотцошениеи:а,=Х т= ----о1о О 8, фБлок 16 управления работает следу(и Обрдзои,Структура кодово Посылки, ио"ту- сО 2 ий из ПЗУ А, трецстастета та5 (,и . 3, Ит(1)ордцтя терецается ез пос:сцоцдтельцом коца, 1 оцотздя Лосипсардсцопожецае)кду стартотзьт и стопо 1 ы 2 ,СТ 1, и С 111, иипулт,(тдтчи, парецдЗПЕЕГ.ГИ тутЕВИ уровца ) Еа; Су С, ОПО20 ЗЬт т ССДУЮПти СтДРтОНЫИ И 5 У)ЬСДтирдсоложецд пауза, працстдвлядщдяс обо адпиую )титцуО ос,Бтсу, 22- Тат тт 0(ТЬ Пдуэт бо)ЬС: 53 ТЗЗ, ВС тпа с е 2;и.с1 ст итфор)аЛя Вместе со стдртоЗИГ СТОПО 3 Ьт тЦУ)ттссЬЕ 3 1 Ца о НДв ИЗУ ее, Гецердтор 6 и счетч;и; 5 напрерыпцп опрашивают 11 ЗУ с произволь 2 с)й ст;орс)стью завттсяате От ге:ердт 01 1 0 которая иожат тзиеятт;ся Внекоторых пределах. 11 осле оду 5 зц 2тЕРЕЦДп ПО ЛттИП СВ 5 ЗИ т ЦЕгшГУттядцт кодовая посылка поступает таВход блока 16 упрдлетил т ттопдцдет7 д Чрдв 15 Юцт Бкод СПОс 2) а 1 рттЦОСТУтЛЕттпт Цтг,"ЕЗВОГО СИГЦДЛЯ СЛОЧотсрвдетст, при пос.туттлеции единичного сигцапд - з дкрынатся. О гкрыь 33 ключ Вызывает быстрый рдзрнцт;отдецсдторд 29, ири здкрытои клячаОкотцецсдтор заряжается током источттцсс 28 тока. Оцтовреетецтто с. заряцои конденсатора 29 происходит зартцкондепсатора 31 токои ттстощттка28 через циоц 30, Папряжаше, докоторого заряжается конденсатор 3Б устацовившаися режиие несколькоменьше иаксимальпого тапряжеття,докоторого заряжается конденсатор 29,блат одаря падению цапряжеция цд цтт- :Ооде 30,11 аКСИМаЛЬЦОЕ ВРЕМЯ ЗДКРЬПОгО КЛЮчд 2.) соответствует Вр еети ттдузьмазду ттосьтткаии, позтоиу Б коцце тсажтто паузы конденсатор 29 заряжаетсяиэ 2 дкси 12 ьцой величины цдпряженияи Ерн этом напряжение на цеи сгдцотзиссгт больше, чеи иа копдецсаторе О 8 )тдк тсдк длите тьцостт) здряцд ВО БПСЗИЛ ЗфОрдттИО)3 О 1 ПОСЬСЧКГ, ПджЕЕ:СЛИ ТД ПОСЬВтт(а СОСтОИт ттЗ ОтЦЕХ Е 1 и. Иапт;ЯЕ ц;ПП а:ПтНОСТП Здттгтатта БРСЕИЯ ДУЗЬ.1 рГЕП 26 Гг.рат 1 ЕОЧПССт О Ита - те тыт(рсцто 2 В с) Т ПсО 22 т,"тт ад тс,сГутдО,его ее 3 гО С ход, Стдотс-ГЕЕ тт.утттсГстудО)ГЕттЭ Лр ГЕ 1;) - з)з", у(:тдцдптти 3(ет тртггер 2, Б 1 так как цдртш.атиа тзд коцдецсаторе 29 Б :ТО Братья бОГт ШЕ тта. ц КО" - т;,с с,дтс рс. 31 тт ца Выходе пест- Оргдд имаес" .ецтцт 5 ьт сГид:т: СтОПОБттттульс и,и;Обдя 2 улг-:Ба 2 Е 1(ттд- тЦоц:;.Я П(с цика. УСТДП;БЛдаат ТРЕП ГЕР 26;. С , т;с т;сзк пр; эта; цдпряжеце ,5 Пей С.чр. сез 22. Г(Гуттьс устсГГ 1 гст 13 датг,рИГГар 2. П , д БО т:ОО 5 ГСЗ-.адат:т .:Ггор: едрп .:)ц От(5"ГЕОьт:. 3 у:Еьсои-:т;)2- 20 уст,.с Блтц)датс)Е, . 3,ьа 5 уСТСЕЕовкд ртттат"ееаес;О.Еаттртгтер 39 р Зксаиз,т; т гсттт(.,тг тз 1 (тт" г-.Е;5 тггРг( д тьт.-тарГ)дтаа Г фоЕДСд.рд е 1,:(УЕ жа фо ;: Пнеат цдпрл;:ацт;а пдтот) 1, 1 2 тт г с 5 л ,лЕт т дГ 5 ВЕСЕПта., Сиат ИП; -, ЬЛЗО.упаттЗП l:Ой (азовО аэтоодас 1 отзс .дстот 2, 2.(Тсре 5, тзозса т уст цд тзха;т гацсрдт ярд .3, Едки образ 02, это р;:.з- ПОтт; .ДЗ Ст ГПДЛОП Ца ВХСЕ тс( ДЗтак -се 3 ттр" т и ст(т ртвтд. тыО,;г э(22(ег арест;атд сГатт 1;( 3г(т; З г ттт; 1 д.,то 3 Г,тт,СЛЕСО 3 Г(тЕД ТОРП Гт) ) "ОЛЗа.Ха Б оПО ПоЕ Ссгтс т)ХСЕя (ар ", От 2. 1 И ( 1 ив 0)32.й Ел.ЕЕЬСЬ) 2 Е(ООРМД;10 пДЯ таС ГЕр И ИПГЗа 31 цг ЛО ТЗ СтСттцц(а (3 при которои )иссцзчдетс элБп 1 37;), 2 отце ГЗОару такта Гр)т т;эГО,:Ои ес(.,туцаат ст(Говд 2 остлк;1,О Бт)е 15 срдбдтьизания З.теае.Та 1 37 : тпугпс г" ц.,рдторд 33 поступа- (1 .д е)то",0 льход блс)2( д 7 р 3 Б.тати 5 чсре.з э:еет35, Б остдльтОа тзреи;а ",;иту;1.тете.рс"О)д .53 ча)ез зла ;ЕтТ 11 36 ГОСТ,тдЮТ д ПЕ)ВО БЫХоц блока ур дт 3 топЯ ) тдк как тд 3 торот Ргот с)(,. 1 етостуи 1 ет сгтичиттг стгттдч (: Бьтхо, 3 цср.ор 38) кО:с Тех 0- ;ететс 2 катьГс ткт Отдая е .ецт 1 3;), (Естт, Входов этого злеата1гс тл 1 сзт, т 2 " ТЕ;е Отагтг. гтРЗ.Форьтулд изобретецття451, Циф 1 эавой термометр, содержатттий в качестве термопреобразователя термочувствительтьый кварцевый резонатор, вклю 1 теттттьтй в чдстотцо-задающуто цепь генератора, счетчик результата, вход которого терез клцоч подключен к выходу т 1 тормтт 1 ювлтепя, а выходи соединены с иттформадтиаттттьмтт входами индикаторного регистра, опорный генератор, выход которого соединен с тактирующим входом Форттирователя ивходом счетчика измерительного шттервалл, дтыходы которого подключены тпи.ерторы, которые Обеспечивают срабдтывание этого элемента нл тактепоступлешгя стоповой посылки, цлсхеме эти элементы це показаны отдельно, они входят в состав элеметтта И 37, а их число т. выходы счетчика 34, к которым ани подключены,зависит от числа в счетчике 34, прикотором должен сработать элементИ 37).Напряжение нл выходе гецерлтсрд,33 имеет форму медндра, добавлениеединицы в счетчик 34 проттзтзодтттсязадним с 1)раетточ положительного ттмттульсд, а перенос ицФормации в регттстр 1518 и сдвиг ттттфорьтлцтттт в регистре 17осуществляется положительным перепадам. Благодаря этому сдвиг шторьтддции производтггся тз середине ттттфорьтациоццсгс такта, д перенос - в сере. - 20дине поступления стоповой пасьтлктт,Оттттсаттный цриттцтттт пе 1 тсдачтт ттттформлции а параметрах кварцевого резонатора цознолчет це связывать работутермометра с процессором цередачтт 25ттттФорьттддтшт, так как после первого жецикла передачи шт 4 орьтация ц регистре18 не меняется и термометр использует ее в любые моменты времени помере надобности. 3011 ри практической реализации термометра резонатор 1, генератор 2,модулятор 3, ПЗУ 4, счетчик 5 и генератор 6 могут быть выполнены ввиде отдельного блока, как показано,ца Фиг, 1, подключаемого к остальнымэлементам термометра с ттомащтто линии7 связи и заменяемого на цовыи блокпри смене термопреобразователя,Однако возможна такая конструкциятермометра, при которой замена термацреобрлзоватепя будет ссправождагься только сменой ПЗУ 4. к первым входам схемы сравнения,триггер, входы которого соответственно соединены с выходом схемы сравнения и ъыходом стартоега разряда счетчика измерительного интервала, а выход подключен к управляющему входу ключа и входу адновибратора, выход которого саедштедт с уттравлятощттмтт входами счетчика результата и ицдикаторного ретттстрд, о т л и ч л ю щ и й с я тем, что, с целью упрощештя процесса эксплуатации термометра путем обеспечения замены термоцреобразователя без дополнительной настройки термометра, в него введены ддмттлитудттьттт детектор, Фикстттор 5 ровтттт, блок уттравлеция, двд регистра, дспалцительньш генератор, модулятор, пастаятшое запоминающее устройство и счетчик, вход которого соединен с выхода:т дополнительного генератора, а выход подключен к адресным входам постоянного запомицдющего устройства, ъыход которого соединен с ттер тд 1 тм Входом т тадулятараВтор сйт вход которого соединен с вьтходогт генератора, а выход подключен к входам ЬО 1 тмттрователя и амплитудного детектора, выход которого через фиксатор уровня подключен к ттттформлцттоттттоиу входу первого регистра и входу блока управления, первый и второй выходы которого соответственно подключены к входу "Пдвттг первого регистра и входу "Перенос" второго регистра, ттттФсрьтдцттонттьте входы которого соединены с выходатш первого регистра, первая группа выходов подключена к инрарьтациаттттьтм входам предварительной установки счетчика результата, а вторая группа выходов соединена с Гвторьмтт входами схемы сравнения,2, Термометр по п, 1, о т л ич а ю ттт и й с я тем, что блок управлетитя содержит ключ, два конденсатора, 1)езттстор,диод, источник тока,два . триггера, управляемый генератор импульсов,ф.дзо тувствтттельтт 1 ьтй детектор счетчик, ицвертср, многовхадовьдй элемент И, два двухвходовых элемен.та И и нуль-орган, первый вход которого соединен с анодом диода и через параллельно включенные источник тока, ключ и ттервьтдт конденсатор подключен к земляной шине блока управления, соединенной через параллельно включенные второй конденсатор и резистор с катодом дт;ада и вторымвт,и;ж юЯ Р 5- И 1 9 т 2,тч 503 Овходои. нуль-органа, выход которого ратзттттетого генератора ттитульсов, со%подключен к Р-входу первого триггера, едттнеттного с первыми ттходаии первото тактирующий вход которого соедттпен и второго двухвходовьтх элементов И, с управляющим Входом клтОчасоедцттетт а вегходи ттодктттОчетттт тс 13 ХОдатт иттото ным с входом бттока управления, авходового элемента И, выход которого выход через второй триггер подключен соедннен с вторым входом первого к первому входу т 1 тазочувствительттого элсмспта И и через пнвертор подк,тттодетектора, выход которого соедпнен чен к нтороиу входу второго элеиенс управлятощим входом управляемого та 11, при этои первый и второй выхогенератора импульсов, а второй вход - 10 ды блот.а управления соответственно с выходом старшего разряда счетттттса, соецннетты с тттходатттт второго и первход которого подключен к выходу уп- ттого элс:тентов И.в1244508 и Составитель В.КуликовРедактор Ю.Середа Техред В.Кадар Корректор Г,Решетник аказ 3906 44 дственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород Про роектная,ТиражИИПИ Гопо дел35, Мос 778ударственного м изобретений ва, Ж, Рау Подписноеомитета СССРи открытийская наб., д.