Электронный термометр

 

Изобретение относится к приборостроению . Цель изобретения - упрощение конструкции термометра и повышение информативности визуального отображения величины измеряемой температуры и ее изменений. Тактовый генератор 3 производит дискретизацию во времени изменяющегося напряжения, соответствующего изменяющейся температуре . Если температура изменилась и достигла некоторого постоянного уровня , то возбудилось i пороговых индикаторных ячеек ...2.1. Производится гашение той пороговой индикаторной ячейки, предьщущая ячейка которой не возбуждена, а последняя - возбуж- . дена, т.е. производится последовательное гашение всех ранее возбужденных пороговых ячеек 2,l,...,2.(i- -1), кроме возбуяоденной ячейки 2.1, на первый фотодиод 3I гашения которой не поступает оптический сигнал от первого светодиода 32 гашения последующей невозбужденной ячейки 2.(i+ +1). Постоянная температура отображается только одной возбужденной пороговой индикаторной ячейкой. Если температура .опять изменилась, то на шине 10 обратной связи появляются тактовые импульсы, первой же паузой между импульсами происходит гашение возбужденной пороговой ячейки и устрво вновь готово к работе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51)4G01 К 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И А ВТОРСЙОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21) 4054381/24-10 (22) 10.04.86 (46) 29.02.88. Бюл. и 8 (71) Винницкий политехнический институт (72) И, В. Кузьмин, В. П. Кожемяко, Л. И. Тимченко, С. В. Чепорнюк и Г. Н. Березов (53) 536.51(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

У 1120179, кл. G 01 К 7/00, 21.03.83.

Заявка ЕПВ 1(0168640, кл. G 01 К 1/02, опублик. 22.0}.86. (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения - упрощение конструкции термометра и повышение информативности визуального отображения величины измеряемой температуры и ее изменения, Тактовый генератор 3 производит дискретизацию во времени изменяющегося напряжения, соответствующего изменяющейся температуре. Если температура изменилась и достигла некоторого постоянного уровня, то возбудилось i пороговых индикаторных ячеек 2.1...2.i. Производится гашение той пороговой индикаторной ячейки, предыдущая ячейка которой не возбуждена, а последняя — возбуж-, дена, т.е. производится последовательное гашение всех ранее возбужденных пороговых ячеек 2.1,...,2.(i-1), кроме возбужденной ячейки 2.i на первый фотодиод 31 гашения которой не поступает оптический сигнал от первого светодиода 32 гашения по следующей невозбужденной ячейки 2.(i+

+1) ° Постоянная температура отображается только одной возбужденной пороговой индикаторной ячейкой. Если температура, опять изменилась, то на шине 10 обратной связи появляются тактовые импульсы, первой же паузой между импульсами происходит гашение возбужденной пороговой ячейки и устрво вновь готово к работе. 1 s.n. ф-лы, 1 ил.

1377607

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в различных отраслях промьппленности, где требуется измерение температуры с повышенной информативностью.

Цель изобретения - упрощение конструкции термометра и повышение информативности визуального отображения величины измеряемой температуры и ее изменения.

На чертеже представлена схема электронного термометра.

Термометр содержит измерительный преобразователь 1 температуры в напряжение, и пороговых индикаторных ячеек 2.1, 2.2,...,2.п, размещенных в линейку, тактовый генератор 3 импульсов, аналоговый ключ 4, первый

5 и второй 6 логические элементы 2ИНЕ, инвертор 7, шину 8 управления, сигнальную шину 9, шину 10 обратной связи, два дифференциатора ll и 12, в каждом из которых содержатся кон10 денсатор 13, резисторы 14-16, состав- 25 ной транзистор 17, причем база составного транзистора 17 подключена к первой обкладке конденсатора 13 и к общим первым выводам резисторов 14 и

15, образующих делитель напряжения, вторые выводы которых подключены соответственно к шине 18 питания и к общей шине 19, вторая обкладка конденсатора 13 подключена к выходу измерительного преобразователя 1 температуры в напряжение и к информационному входу 20 аналогового ключа 4, управляющий вход 21 которого подключен к первому входу первого элемента

2И-НЕ 5, к шине 8 управления и к выходу второго элемента 2И-НЕ 6, первый вход которого подключен к коллектору составного транзистора 17 первого дифференциатора 11 и первому выводу резистора 16 нагрузки, второй вывод второй вход второго элемента 2И-НЕ 6 подключен к выходу инвертора 7, вход которого подключен к коллектору составного транзистора 17 второго дифференциатора 12 и первому выводу резистора 16 нагрузки, второй вывод эмиттер составного транзистора 17 каждого дифференциатора 11 и 12 подключен к общей шине 19, выход аналогового ключа 4 подключен к сигнальной шине 9, тактовый генератор 3 подключен к второму входу первого эле55

45 которого подключен к шине 18 питания, 50 которого подключен к шине 18 питания, мента 2И-НЕ 5, выход которого подключен к шине 10 обратной связи. В каждой пороговой индикаторной ячейке

2. 1,..., 2. и содержатся биполярный транзистор 22, первый 23, второй 24 и третий 25 резисторы, первый разделительный диод 26, индикаторный светодиод 27, светодиод 28 обратной связи, фотодиод 29 обратной связи, анод которого подключен к базе транзистора 22 и к первым выводам первого 23 и второго 24 резисторов, вторые выводы которых подключены соответственно к катоду первого разделительного диода 26 и к общей шине 19, к которой подключен эмиттер транзистора 22, между коллектором которого и шиной 18 питания включены последовательно третий резистор 25, индикационный светодиод 27 и светодиод 28 обратной связи, который оптически связан с фотодиодом 29 обратной связи своей пороговой индикаторной ячейки, катод которого подключен к шине 10 обратной связи. Анод первого разделительного диода 26 подключен к сигнальной шине

9. В каждой пороговой индикаторной ячейке 2.1,...,2.(n-1), за исключекием последней 2 и введены второй разделительный диод 30, первый фотодиод 31 гашения, анод которого подключен к аноду второго разделительного диода 30, катод которого подключен к шине 8 управления, в каждой пороговой индикаторной ячейке 2.2,..., 2.п, за исключением первой 2.1, введен первый светодиод 32 гашения, включенный последовательно в коллекторную цепь транзистора 22 и оптически связанный с первым фотодиодом 31 гашения предыдущей пороговой индикаторной ячейки. В каждой пороговой индикаторной ячейке 2.2, ° . °,2.(n-l), эа исключением первой 2.1 и последней 2.п содержится второй фотодиод

33 гашения, анод которого подключен к катоду первого фотодиода 31 гашения, катод второго фотодиода 33 гашения, а в первой индикаторной ячейке 2.1 - катод первого фотодиода 31 гашения подключен к базе транзистора

22. В каждой пороговой индикаторной ячейке 2.1,. ° .,2.(n-2), эа исключением двух последних 2.(n-l) и 2.п, введены четвертый резистор 34, третий разделительный диод 35, второй светодиод 36 гашения, анод которого подключен к первому выводу четверто1377607

d.U np

Если ас с 0 то на выходе RCЭ цепочек дифференциаторов ll и 12 присутствует отрицательное напряжение, которое закрывает составной транзистор 17 второго дифференциатора 12 вследствие его большого коэффициента го резистора 34 и к аноду третьего разделительного анода 35, катод которого подключен к коллектору транзистора 22, а второй вывод четвертого резистора 34 подключен к шине 18 питания, общая шина 19 подключена к катоду второго светодиода 36 гаше- ния, который оптически связан с вторым фотодиодом 33 гашения последующей 10 пороговой индикаторной ячейки.

Термометр работает следующим образом.

Резисторы 14 и 15 первого 11 и второго 12 дифференциаторов выбраны таким образом, что в нормальном состоянии, т.е. когда на выходе преобразователя 1 присутствует постоянное напряжение, составной транзистор 17 первого дифференциатора !I находится 20 в закрытом состоянии и на выходе этого дифференциатора присутствует напряжение "1", а составной транзистор

17 второго дифференциатора 12 нахо— дится в открытом состоянии и на его 25 выходе присутствует напряжение "0".

Рабочие точки составных транзисторов

17 первого 11 и второго 12 дифференциаторов выбраны в начале и конце активной области транзистора соответст- 30 венно. Конденсатор 13 и сопротивление, образованное параллельным включением резисторов 14 и 15, и сопротивления транзистора 17 со стороны базы образуют дифференцирующую RCцепочку, на выходе которой напряжение изменяется пропорционально скорости изменения напряжения !1„р на выходе преобразователя l. Если скорость

dU n 40 изменения напряжения — р- О, то на

dt выходах RC-цепочек дифференциаторов

11 и 12 присутствует положительное напряжение, которое откроет составной транзистор 17 первого дифференциатора ll вследствие его большого коэффициента усиления и на выходе первого дифференциатора 11 появляется напряжение "0". Составной транзистор 17 второго дифференциатора 12 50 переходит в более глубокое насыщение. усиления и на его выходе появляется напряжение "1". Составной транзистор

17 первого дифференциатора 11 еще больше закрывается.

Пороговые индикаторные ячейки

2.1,...,2.п с помощью резисторов 23 и 24 настроены таким образом, что пороговое напряжение для преобразователя 1 температуры в напряжение с линейной характеристикой для i-й пороговой индикаторной ячейки, где — 1, 2,. ° .,п, определяется как

11мо кс -!амин мин порог., где U»„, Бмо„, — соответственно наименьшее и наибольшее напряжения, соответствующие наименьшей и наибольшей измеряемой температурам. Причем пороговые индикаторные ячейки путем соответствующего подбора делителей напряжения, собранных на резисторах 23 и 24, позволяют обеспечить линеаризацию любых видов термопреобразователей с высокой степенью точно-, сти.

Если температура на входе преобразователя 1 изменяется и достигает некоторого уровня, которому соответствует напряжение U, „,, то на порог.1 шине 8 управления формируют напряжение "1". Поэтому на выходе аналогово го ключа 4 присутствует напряжение на шину 10 обратной связи проходят импульсы тактового генератора 3. В момент времени, когда на шине 10 обратной связи присутствует напряжение "l", возбуждаются i пороговых индикаторных ячеек 2 ° 1,...,2.i.

По коллекторной цепи транзистора 22 в каждой из этих индикаторных ячеек протекает ток, вызывающий включение индикационного светодиода 27, светодиода 28 обратной связи и первого светодиода 32 гашения. Световой по ток от светодиода 28 поступает на фотодиод 29 обратной связи, его обратное сопротивление резко уменьша-ется и в базу транзистора 22 поступает. дополнительный ток, поддерживая. транзистор 22 в открытом состоянии.

Второй светодиод 36 гашения включен, так как он зашунтирован третьим разделительным диодом 35 и переходом коллектор — эмиттер открытого транзистора 22 °

07 6

5 13776

Световой поток от первого светодиода 32 гашения поступает на первый фотодиод 31 гашения предыдущей пороговой индикаторной ячейки, но гашение не происходит, так как на шине 8 управления напряжение "l". В паузе между импульсами на шине 10 обратной связи фотодиод 29 обратной связи возбужценньм пороговых индикаторных яче- 10 ек 2.1,...,2.i оказывается включенным в прямом направлении, поскольку на шине 10 обратной связи присутствует напряжение "0". Происходит гашение всех ранее возбужденных пороговых индикаторных ячеек. Таким образом тактовый генератор 3 производит дискретизацию во времени изменяющегося напряжения, соответствующего изменяющейся температуре. Если температура 20 изменялась и достигала некоторого постоянного уровня, которому соответствует напряжение U const, то возбудилось i пороговых индикаторных ячеек 2.1,...,2.i. На шине управления устанавливается напряжение "0", поэтому на шине 10 обратной связи появляется напряжение. "1", приводящее к постоянному возбуждению i пороговых индикаторных ячеек 2.1 2.> 30 н к снятию напряжения с сигнальной шины 9 посредством запирания ключа 4.

Поскольку вторая пороговая индикаторная ячейка 2.2 возбуждена, то световой поток от первого светодиода 32 гашения этой ячейки поступает на первый фотодиод 31 гашения первой лорогоьой индикаторной ячейки 2.1. Обратное сопротивление этого фотодио-. да резко уменьшается, происходит гашение первой пороговой индикаторной ячейки 2.1, поскольку на шине 8 упРавления есть напряжение "0", что и приводит к закрыванию транзистора 22.

Третий разделительный диод 35 данной ячейки оказывается включенным в обратном направлении, поэтому через ее второй светодиод гашения 36 начинает протекать ток. Световой поток от этого светодиода гашения поступает на второк фотодиод 33 гашения второй пороговой индикаторной ячейки 2.2, уменьшая его обратное сопротивление. Поскольку третья пороговая индикаторная ячейка 2,3 возбуждена, то обратное сопротивление первoro фотодиода 31 гашения второй пороговой индикаторной ячейки 2,2 также мало, что приводит к гашению последней.

Следовательно, производится гашение той пороговой индикаторной ячейки, предыдущая ячейка которой невозбуждена, а последняя — возбуждена, т.е. производится последовательное гашение всех, ранее возбужденных пороговьм индикаторных ячеек 2.1,...,2.(i-1), кроме возбужденной ячейки 2.i на первый фотодиод 31 гашения которой не поступает оптический сигнал от первого светодиода 32 гашения последующей невозбужденной ячейки 2 ° (+

+1).

Таким образом, постоянная температура отображается только одной возбужденной пороговой индикаторной ячейкой. Если температура опять изменилась, то на шине 10 обратной связи появляются тактовые импульсы и первой же паузой между импульсами происходит гашение этой возбужденной пороговой индикаторной ячейки, устройство вновь готово к работе.

В последней пороговой индикаторной ячейке 2.п отсутствуют фотодиоды гащения, поскольку ее гашение осуществляется по шине 10 обратной связи.

Формула изобретения

1 ° Электронный термометр, содержащий измерительный преобразователь температуры в электрическое напряжение, подключенный к входу логического устройства с блоком индикации измеряемой величины и тенденции ее изменения, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции термометра и повышения информативности визуального отображения величины измеряемой температуры и ее изменения, логическое устройство снабжено и-пороговыми индикаторными ячейками, размещенными в линейку, тактовым генератором импульсов, аналоговым ключом, информационный вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя температуры в электрическое напряжение, а его выход — к общей для всех пороговых. индикаторных ячеек сигнальной шине, двумя дифференциаторами, соединенньгми входами с выходом измерительного преобразователя температуры, первым и вторым логическими элементами 2ИНЕ и инвертором, включенным между выходом одного из дифференциаторов и одним из входов второго логическо1377607

Составитель В. Голубев

Редактор M. Петрова Техред I.Ñåðäþêoâà, Корректор А. Обручар

Заказ 856/33

Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ro элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом другого дифференциатора, а его:выход — с управляющим входом аналогового ключа, шиной управления и одним из входов первого логического элемента 2И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора, а его выход соединен с общей для .всех пороговых ин- 10 дикаторных ячеек шиной обратной связи, при этом каждая из пороговых индикаторных ячеек выполнена в виде биполярного транзистора, первого, второго и третьего резисторов, первого разделительного диода, анод которого соединен с сигнальной шиной светодиода обратной связи, индикационного светодиода, фотодиода обратной связи, катод которого соединен с шиной обратной связи, а его анод подключен к базе транзистора н к объединенным первым выводам первого и второго резисторов, вторые выводы которых подключены соответственно к като- 25 ду первого разделительного диода и к общей шине, к которой подключен змиттер транзистора, между коллектором которого и шиной питания включены последовательно третий резистор, индикационный светодиод и светодиод обратной связи, который оптически связан с фотодиодом обратной связи своей пороговой инпикаторной ячейки, каждая пороговая индикаторная ячейка, за исключением последней, снабжена вторым разделительным диодом и первым фотодиодом гашения, анод которого подключен к аноду второго разделительного диода, а катод подключен к шине управления, каждая пороговая индикаторная ячейка, за исключением первой, снабжена первым светодиодом гашения, включенным последовательно в коллекторную цепь транзистора и оп- 45 тически связанным с первым фотодиодом гашения предыдущей пороговой индикаторной ячейки, каждая пороговая индикаторная ячейка, эа исключением первой и последней, снабжена вторым фотодиодом гашения, катод которого подключен к базе транзистора, а его анод - к катоду первого фотодиода гашения; каждая пороговая индикаторная ячейка, эа исключением двух последних,снабжена четвертым резистором третьим разделительным диодом и вторым светодиодом, катод которого соединен с общей шиной, а erq анод подключен к первому выводу четвертого резистора и к аноду третьего pasделительного диода, катод которого подключен к коллектору транзистора, причем второй светодиод гашения оптически связан с вторым фотодиодом гашения последующей пороговой индикаторной ячейки, второй вывод четвертого резистора подключен к шине питания, а катод первого фотодиода гашения в первой пороговой индикаторной ячейке подключен к базе его транзис- тора.

2. Термометр йо и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что каждый из дифференциаторов снабжен составным транзистором, коллектор:которого через резистор нагрузки подключен к шине питания, а его эмиттер соединен с общей шиной, резистивным делителем напряжения, включенным между шиной питания и общей шиной и соединенным своей средней точкой с базой транзистора, и конденсатором, включенным между базой транзистора и выходом измерительного преобразователя температуры, причем коллектор транзистора одного из дифференциаторов соединен с входом инвертора, а коллектор транзистора другого дифференциатора с вторьм входом второго логического элемента 2И-НЕ.