Цифровой термометр

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить достоверность результата путем автоматического контроля соответствия параметров используемого термопреобразователя требуемым значениям. Цифровой термометр содержит преобразователь 7 напряжение-код , фильтр 6 нижних частот, преобразователь 8 код - ток, схему ,16 сравнения кодов, преобразователь 14 токкод,сигнализатор 18, цифровой индикатор 15, первый и второй резисторы 4 и 5. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (И) (5)) 4 С 01 К 7/32

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ .

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4062374/24-10 (22) 25.04.86 (46) 30.01.89. Бюл. N- 4 (71) Львовский политехнический )институт им. Ленинского комсомола (72) В.А.Голембо (SV) и Клаус Циммерман (РЭ) (53) 536,53 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1244508, кл. G 01 К 7/32, 1984.

Голембо В.А. Котляров В.Л. и Швецкий Б.И. Пьезокварцевые аналого-цифровые преобразователи температуры. Львов: Ви)ца школа, 1977, с. 54, рис. 3,24. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить достоверность результата путем автоматического контроля соответствия параметров используемого термопреобразователя требуемым значениям, Цифровой термометр содержит преобразователь 7 напряжение — код, фильтр 6 нижних частот, преобразователь 8 код — ток, схему

16 сравнения кодов, преобразователь

14 ток - код, сигнализатор 18, цифровой индикатор 15, первый и второй резисторы 4 и 5. 5 ил.!

455245

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры контактным методом с помощью термопреобразовате5 лей с частотным выходным сигналом (например, пьеэокварцввых) .

Цель изобретения — повышение дос; товерности результата измерения путем автоматического контроля соответ- 10 ствия параметров используемого термопреобразователя требуемым значениям.

На фиг.1 изображена схема цифрового термометра; на фиг.2 — вариант выполнения первой схемы разделения 15 частот; на фиг.3 — вариант выполнения второй схемы разделения частот; на фиг.4 — схема преобразователя частоты в значение измеряемой температуры; на фиг.5 — схема подключения 20 сменного элемента.

Цифровой термометр содержит термочувствительный кварцевый резонатор (TKP) 1, включенный посредством пер1 вичного канала 2 связи в частотнозадающую цепь генератора 3, первый (идентифицирующий) резистор 4, включенный параллельно выводам TKP 1, второй резистор 5, фильтр 6 нижних частот, преобразователь напряжение — 30 код 7; преобразователь 8 код — ток, первую схему 9 разделения частот, стабилизатор 10 напряжения, вторичный канал 11 связи, вторую схему 12 разделения частот,.преобразователь 13 35 частоты в значение измеряемой температуры, преобразователь 14 ток — код, цифровой индикатор 15, схему 16 срав— нения кодов, сменный элемент 17 и сигнализатор 18. 40

Выводы 19 — 21 первой схемы 9 разделения частот соединены соответственно с земляной шиной, с выходом генератора 3 и выходом преобразователя

8 код — ток. 45

Выводы 22 — 24 второй схемы 12 разделения частот соединены соответственно с входами преобразователя 13 частоты в значение измеряемой температуры и преобразователя ток — код.

Первая схема 9 разделения частот выполнена на пассивных LC-элементах и содержит конденсатор 25, включенный между выводами 19 и 21, конденсатор 26, включенный между выводом

20 и первым проводом вторичного канала 11 связи, не соединенным с земляной шиной, и индуктивность 27, включенную между выводами конденсаторов

25 и 26.

Вторая схема 12 разделения частот содержит конденсатор 28, включенный между первым проводом вторичного канала 11 линии связи и выводом

23, конденсатор 29, включенный между выводами 22 и 24, и индуктивность 30, включенную между выводами конденсаторов.

Генератор 3 может быть выполнен по стандартной схеме, при этом он должен иметь большое входное сопротивление. При наличии генератора с небольшим входным сопротивлением на входе .генератора следует включить конденсатор ° В качестве стабилизатора 10 напряжения, фильтра 6 низких частот, преобразователя 7 напряжение — код, преобразователя 8 код— ток, преобразователя 14 ток — код, схемы 16 сравнения кодов используются типовые элементы, выполненные при необходимости в микроэлектронном исполнении.

Преобразователь 13 частоты в значение измеряемой температуры может быть выполнен по типовой схеме, содержащей ключ 31, опорный кварцевый генератор 32, делитель 33 частоты базы времени с выводами 34 для подключения части выводов сменного элемента 17, счетчик 35 результата с измерительным входом, выводами 36 для подключения части выводов сменного элемента 17 и выводами в индикаторный регистр 37, цифровой индикатор 38 кода значения измеряемой темтемпературы.

В качестве сменного элемента 17 может быть использовано наборное поле из коммутирующих элементов (переключателей или тумблера), ответная часть распаянного разъема или постоянное запоминающее устройство, часть выводов которого подключена к входам

36 счетчика 35 результата измерения, входящего в состав преобразователя

13 (дискретная коррекция технологического разброса термочастотной характеристики ТКР по номинальной частоте), часть выводов подключена к выводам 34 делителя 33 частоты базы времени, входящего в состав преобразователя 13 (дискретная коррекция технологического разброса TKP по крутизне), а дополнительные выводы подключены к входам схемы 16 сравнения

145 кодов (параллельный код, соответствующий идентифицирующему сигнапу,образованному на выходе TKP).

На фиг.5 изображен вариант выполнения сменного элемента 17 в виде наборного поля из коммутирующих элементов, содержащего коммутирующие элементы 39, которые подключены к выводам 36 триггеров соответствующих декад счетчика 35 результата. Через коммутирующие элементы 39, корректирующие номинальную частоту ТКР, осуществляется сброс счетчика результата в заданное коммутирующими элементами 39 состояние "Предустановка счетчика результата, реализуемое по-. дачей, определяемого технической документацией для выбранной интегральной схемы счетчика, импульса "Сброс".

Наборное поле сменного элемента 17 также содержит коммутирующие элементы 40, которые подключены к выводам

34 триггеров делителей 33 частоты базы времени. Через коммутирующие элементы 40 делителя 33 частоты базы времени, корректирующие крутизну ТКР, осуществляется подача на ключ (селектор) 31 опорного сигнала кварцевого генератора 32, что задает базу времени цифрового термометра, Кроме того, наборное поле сменного элемента 17 содержит коммутирующие элементы 41 (дополнительные выводы сменного элемента 17), которые подключены к выводам схемы 16 сравнения кодов. Таким образом, сменный элемент 17 и схема

16 сравнения кодов соединены четырьмя линиями, что позволяет идентифицировать в двоичном коде 10 термочувствительных кварцевых резонаторов, находящихся на исследуемом объекте. цифровой термометр работает следующим образом.

Напряжение питания на стабилизатор 10 напряжения, генератор 3 и преобразователи 7 и 8 подается от источника питания термометра.(на фиг.l показана шина U ) через преобразователь 14 ток — код, вторую схему 12 ! O разделения частот, вторичный канал

11 связи и первую схему 9 разделения частот. Питание генератора 3 от делителя напряжения на резисторах 4 и

5 осуществляется от стабилизатора lÎ напряжения, а питание преобразователей 7 и 8 может осуществляться или непосредственно с выводов 21 схемы 9, Частотный сигнал TKP 1, пропорциональный измеряемой температуре среды в которой размещен ТКР, с выхода генератора 3 поступает через первую схему 9 разделения частот, вторичный канал ll связи и вторую схему 12 разделения частот на вход преобразовате20 ля 13 частоты в значение измеряемой температуры. Наряду с частотным сигналом, частота которого пропорциональна.измеряемой температуре, на выходе ТКР 1 при помощи делителя напряжения на резисторах 4 и 5, подключен25 ного к стабилизатору 10 напряжения, 30 формируется напряжение постоянного тока, значение которого однозначно .идентифицирует данный TKP. Значения сопротивлений резисторов 4 и 5 выбирают высокоомными, чтобы не нагруЗ5 жать TKP 1 и стабилизатор 10 напряжения. В то же время несколько значений сопротивлений первого резистора

4, однозначно определяющего данный

ТКР, выбирают сильно отличающимися

40 друг от друга. Образованный делителем напряжения на резисторах 4 и 5 иден-, тифицирующий сигнал напряжения постоянного тока, уровень которого однозначно определяет данный ТКР, поступает на фильтр 6 низких частот, который задерживает высокочастотный сигнал TKP 1, направляющийся в схему генератора 3. Из фильтра 6 идентифицирующий сигнал поступает в преобразователь 7 напряжения — код, а из последнего — в преобразователь 8 код — ток, величина выходного сопротивления которого однозначно связана с входным кодом (в простейшем случае

55 преобразователь код — ток может быть выполнен в виде ключей, которые коммутируют выходные нагруэочные резисторы}.

5245 или с выхода стабилизатора 10 напряжения (цепи питания преобразователей

7 и 8, а также преобразователь 13

5 частоты в значение измеряемой температуры, схема 16 сравнения кодов и цифровой индикатор 15 на фиг.l не показаны).

Преобразователь ток — код, имею10 щий низкое входное сопротивление, формирует на своих входах код, пропорциональный току, потребляемому генератором 3, преобразователями 7 и 8 и делителем напряжения на резисторах

15 4и 5.

5 14552

Так как величина выходного сопротивления преобразователя 8 однозначно связана с сигналом с выхода делителя напряжения на резисторах 4 и 5 и преобразователь 8 подключен к ис" точнику питания через преобразователь ток — код, то и ток,протекающий через преобразователь 14 ток — код акже будет однозначно связан с сиг- l0 алом с выхода делителя и будет изметься при изменении выходного сопроивления преобразователя 8 код - ток. ри этом на выходах преобразователя

14 ток — код образуется параллельный 15 од однозначно идентифицирующий данTKP. Этот параллельный код постуает на входы схемы 16 сравнения коов, на другие входы которой поступат параллельный код сменного элемен- 20 а 17, соответствующий данному TKP.

При совпадении параллельных кодов, оступающих на схему 16 сравнения ключенный на выходе последней сигнаэатор 18 показывает, что установ1 енный на объекте (недоступный оператору) TKP 1 и установленный во вторичном приборе сменныф элемент 17, ранее настроенный в процессе юстировки цифрового термометра, соответствуют друг другу. В противном случае сигнализатор 18 показывает, что установленный на объекте ТКР 1 и ошибочно установленный во вторичном приборе сменный элемент 17 не соответст- з вуют друг другу. При этом сменный элемент 17 заменяется другими, причем процедура замены повторяется до появления соответствующего сигнала от сигнализатора 18.: Для облегчения 40 работы оператора параллельный код с выхода преобразователя 14 ток — код поступает, кроме входов схемы 16 сравнения, также на цифровой индикатор 15, который индицирует код номе- 45 ра конкретного ТКР, находящегося на объекте.

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий термочувствительный кварцевый резона45 6 тор, выводы которого через первичный канал связи подключены к частотноопределяющему входу и общему выводу генератора, соединенному с земляной шиной термометра, стабилизатор напряжения, выход которого подключен к питающей шине и общему выводу генератора, преобразователь частоты в эначе" ние измеряемой температуры, соединенный с выходами сменного элемента, вторичный канал связи, вход которого соединен с выходом первой схемы разделения частот, а выход подключен к входу второй схемы разделения частот, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результата измерения, в него введены преобразователь напряжение — код, фильтр низких частот, преобразова" тель код — ток, схема сравнения кодов, преобразователь ток — код, сигнализатор, цифровой индикатор, первый и второй резисторы, включенные соответственно между выводами термо" чувствительного кварцевого резонатора и между питающим и частото-определяющим входом генератора, соединенным через фильтр низких частот с первым входом преобразователя напряжения — код, второй вход которого соединен с общим выводом генератора, а выход подключен к входу преобразователя код — ток, включенного между входом стабилизатора напряжения и общим выводом генератора, соединенными соответственно с первым и вторым выводами первой схемы разделения час" тот, третий вывод которой соединен с выходом генератора, при этом первый и второй выводы второй схемы разделения частот соединены с входом преобразователя частоты в значение измеряемой температуры, а третий вывод подключен к источнику питания термометра через преобразователь ток— код, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора и первыми входами схемы сравнения, вторые входы которой соединены с дополнительными выходами сменного элемента, а выход подключен к сигнализатору.

1455245

1455245

Составитель В. Куликов

Текред N.Ìoðãåíòàë Корректор С.Черни

Редактор А. Ревин

1!р и знодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7447/50 Тираж 573 Подписное

ВНЕ%ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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