Цифровой термометр
Изобретение относится к температурным измерениям с применением кварцевых термопреобразователей и позволяет повысить точность измерения температуры,путем снижения погрешности, обусловленной нестабильностью частоты опорного генератора. Частотный сигнал с выхода терМопреобразователя 2, термочувствительный элемент которого размещен совместно с кварцевым резонатором генератора 3 опорной частоты, поступает через ключ 7 и элемент ИЛИ 8 на вход двоично-десятичного реверсивного счетчика 11, где преобразуется в цифровой код температуры . Этот код, а также информация о знаке температуры поступают с выхода первого триггера 15 на входы реверсивного сдвигового регистра 19 блока памяти 18. В постоянном перепрограммируемом запоминакнцем устройстве 20 записаны коды поправок на нестабильность частоты опорного генератора поступающие при измерении температуры термопреобразователем 1 на информационные входы счетчика 11. 1 ил. (Г (/
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
А1 (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1НРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4215968/24-10 (22) 25.03.87 (46) 28.02.89. Бюл. У 8 (72) P.È.Çàðèïîâ и А.С.Конопацкий {53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Н 1051387, кл. G 01 К 7/32, 1979. Авторское свидетельство СССР 1107009, кл. G 01 К 7/32, 1983. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относйтся к температурным измерениям с применением кварцевых термопреобразователей и позвапяет повысить точность измерения температуры путем снижения погреш ности, обусловленной нестабильностью частоты опорного генератора. Частотный сигнал с выхода терМопреобразователя 2, термочувствительный элементкоторого размещен совместно с кварцевым резонатором генератора 3 опорной частоты, поступает через ключ 7 и элемент ИЛИ 8 на вход двоично-десятичного реверсивного счетчика 11, где преобразуется в цифровой код температуры. Этот код, а также информация о знаке температуры поступают с выхода первого триггера 15 на входы реверсивного сдвигового регистра 19 блока памяти 18. В постоянном перепрограммируемомм запоминающем устройстве 20 записаны коды поправок на нестабильность частоты опорного генератора, поступающие при измерении Ф-В Ю температуры термопреобразователем 1 на информационные входы счетчика 11. 1 ил. 1462122 Изобретение относится к температурным измерениям с применением термочувствительных стабильных кварцевых резонаторов и может быть исполь5 зовано в различных отраслях промышленности, где требуется измерение температуры с повышенной точностью. Цель изобретения — повышение точности измерений путем снижения по-. : грешности измерения, обусловленной нестабильностью частоты опорного re" ! : ;нератора. На чертеже представлена структурная схема цифрового термометра. 15 Цифровой термометр содержит первый термопреобразователь 1 с частотным выходом. Например, генератор с кварцевым термочувствительным пьезорезонатором, второй термопреобразо- 20 ватель 2 с частотным выходом, идентичный первому, термочувствительный элемент которого размещен совместно с кварцевым пьезорезистором генератора опорной частоты 3 в корпусе, об- 25 ладающем высокой теплопроводностью, например, в корпусе, выполненном из алюминия, в котором вырезаны два отверстия под пьезорезонаторы на рас- стоянии 3 мм одно над другим, причем 30 отверстия вырезаются с учетом того, что пьезорезонаторы будут устанавливаться на теплопроводящую пасту. Выход генератора опорной частоты 3 под-ключен к входу формирователя временных интервалов 4, выполненному на программируемом счетчике, выход которого подключен к С-входу синхронизации распределителя импульсов 5, в качестве которого используется счет- 40 чик-делитель на 8. Выход первого тер" мопреобразователя 1 подключен ко входу первого ключа 6, управляющий вход которого соединен с пятым выходом распределителя импульсов 5, а выход второго термопрео бра зоват еля 2 — ко входу второго ключа 7, управляющий вход которого соединен с вторым вы- ходом распределителя импульсов 5, седьмой выход которого соединен с R-входом установки в "0" распредели50 теля импульсов 5. Выход первого ключа 6 и выход второго ключа 7 подключены соответственно к первому и второму входам первой 55 схемы ИЛИ 8, а вторая схема ИЛИ 9 входами подключена соответственно к первому и четвертому выходам распределителя импульсов 5. Счетчик результата измерения 10 содержит двоичнодесятичный реверсивный счетчик 11 и последовательно подключенные к нему реверсивный сдвиговый регистр 12, дешифратор 3 цифрового двоичного кода в код семисегментного светодиодного цифробуквенного индикатора 14, вход R установки в "0" двоично-десятичного реверсивного счетчика 11 подключен к выходу второго элемента ИЛИ 9, а счетньй С-вход — к выходу первого элемента ИЛИ 8. С-вход синхронизации реверсивного сдвигового регистра 12 соединен с шестым выходом распределителя импульсов 5. Вход R установки в "О" первого триггера о знака 15 соединен с выходом второй схемы ИЛИ 9, информационный D-вход с выходом P переноса двоично-десятичного реверсивного счетчика 11 вход +1 управления реверсом которого подключен к выходу первого триггера знака 15. Одновременно, выход первого триггера знака 15 подключен к информационному D-входу второго триггера знака 16, вход установки в "0" которого соединен с шестым выходом распределителя импульсов 5, а выход подключен к индикатору 17 знака измеряемой температуры в качестве которого может быть использован, например, светодиод. Блок памяти 18 включает в себя реверсивный сдвиговой регистр 19, информационные входы которого соединены с выходами данных двоично-десятичного реверсивного счетчика 11 счетчика результата измерения 10, а С-вход синхронизации реверсивного сдвигового регистра 19 соединен с третьим выхо.дом распределителя импульсов 5, а также перепрограмируемое запоминающее устройство (ППЗУ) 20, например, перепрограмируемое постоянное запоминающее устройство с электрической записью информации и стиранием ее ультрафиолетовым излучением, адресные входы которого соединены с выхо- дами данных реверсивного сдвигового регистра 19 устройства памяти 18, а выходы — с информационными входами (Э„ -Э„)двоично-десятичного реверсивного счетчика 1 1 счетчика результата измерения 10. Цифровой термометр работает следующим образом. Генератор опорной частоты 3 с кварцевым пьеэорезонатором формирует 14621 последовательность импульсов, поступающую на вход формирователя временных интервалов 4, с выхода которого импульсы, длительностью равные интервалу счета, поступают на вход синхронизации С распределителя импульсов 5. Импульс с первого выхода распределителя импульсов 5 через вторую схему ИЛИ 9 поступает на вход R, установки в "0" первого триггера знака 15 и на вход R установки в "0" двоично-десятичного реверсивного счетчика 11,по которому происходит запись на инфЬрмационные входы(Р„„-D„) 15 присутствующего на них в виде кода значения частоты термопреобразователя 2 при 0 С,известного из паспортной хао рактеристики. При этом.,на информационных входах 20 (DÄÄ -П, ), соответствующих единицам, десяткам и сотням градусов, этот код набирается путем установки перемычек между общей шиной или шиной питания и информационными входами (D„ „-D„) 25 счетчика 11. Он равен значению часо тоты термопреобразователя 1 при 0 С умноженному на интервал счета. На входы (D,-D„) счетчика 11, соответствующие десятым и сотым долям gp градусы, информация поступает с выхода ППЗУ 20, однако она практически не влияет на точность измерения, так как значение частоты кварцевого пье,зорезонатора генератора опорной частоты 3 при изменении температуры на десятые и сотые доли градуса ° остается практически постоянным. Второй импульс со второго выхода . распределителя импульсов 5 поступает 4р на второй вход второго ключа 7. Ключ 7 открывается. В течение этого импульса частотный сигнал с. выхода вто рого термопреобраэбвателя 2 через первый вход второго ключа 7 и далее 45 через первый элемент ИЛИ 8 поступает на счетный С-вход двоично-десятичного реверсивного счетчика 11. Двоично-десятичный счетчик 11 начинает работать на вычитание записанного в 5О нем кода. При переходе содержимого двоично-десятичного реверсивного счетчика 11 через 0 выходной сигнал с его выхода переноса Р, поступая на информационный D-вход первого тригге- 55 ра знака 15, переводит его в противоположное устойчивое состояние. При этом, на входе +1 управления реверсом двоично-десятичного реверсивиого 22 4 счетчика 11 также меняется состояние, и он начинает работать на сложение ° По окончании периода счета на .вы- ходах (D, -D )данных двоично-десятичного реверсивного счетчика 1 появляется цифровой код, соответствующий температуре, при которой находится кварцевый пьезорезонатор второго т ер мопр ео бра зов ателя 2, а, сл едовательно, и кварцевый пьезореэонатор генератора опорной частоты 3, который поступает на информационные входы реверсивного сдвигового регистра 19 блока памяти 18, куда поступает также информация î знаке измеряемой температуры с выхода первого триггера знака 15. Третий импульс с третьего выхода распределителя импульсов 5 поступает на вход синхронизации С реверсивного сдвигового регистра 19 блока памяти 18, по которому в него записывается информация в виде цифрового кода, находящаяся на его информационных входах. Эта информация с выходов реверсивного сдвигового регистра 19 блока памяти 18 поступает на входы ППЗУ 20, в которое предварительно с помощью программатора занесены значения поправок на нестабильность частоты опорного генератора для каждого из поддиапазонов рабочих температур причем их количество определяется, исходя из требований к точности измерений в интервале рабочих темпера. тур, производя выборку по адресу конкретного значения поправки для данного поддиапазона температур. Далее эта поправка в виде кода подается на информационные входы (0„-Э„) счетчика 11. Четвертый импульс с четвертого выхода распределителя импульсов 5 через схему ИЛИ 9 поступает на вход R, установки в "0" первого триггера знака 15 и возвращает его в исходное состояние, а также на вход К установки в ноль счетчика 11, по которому происходит запись на информационные входы (DÄÄ -Р„), присутствующие в виде кода значения частоты термопреобразователя 1 с частотным выходом при 0 С, известно из его паспортной характеристики, а на входы (D -Э„) происходит запись*значения поправки на нестабильность частоты опорного генератора, которая находится в виде 5 146 ,кода на выходах ППЗУ 20 блока памя ти 18. Пятый импульс с пятого выхода распределителя импульсов 5 поступает на второй вход первого ключа 6, В течение этого импульса частотный сигнал с выхода первого термопреобразователя :1 через первый ключ 6 и первую схему ИЛИ 8 поступает на .счетный С-вход двоично-десятичного реверсивного 1 счетчика 11 . Двоично-десятичный сч ет-! ,. чик реверсивный 11 начинает работать . ;на вычитание записанного в нем кода. ;При переходе содержимого двоично.; десятичного реверсивного счетчика 11 ;, через 0 импульс с его выхода перено, са P поступает на информационный D вход триггера знака 15 и переводит его в противоположное устойчивое сос, тояние. При этом, по импульсу с вы,, хода триггера знака 15 двоично-деся: тичного реверсивный счетчик 11 изменяет направление счета и до конца периода измерения работает на сложение. По окончании периода счета на : выходах данных двоично-десятичного реверсивного счетчика 11 появляется информация об измеряемой температуре, поступающая на информационные входы реверсивного сдвигового регистра 12 счетчика результата измерения 10. Шестой импульс с выхода распределителя импульсов 5 поступает на К вЂ” вход установки в "0" второго триггера знака 16 и на вход С синхронизации реверсивного сдвигового регистра 12 счетчика результата измерения 10. При этом, на индикаторе знака 17 отображается информация о знаке измеряемой температуры, а на цифровом индикаторе 14 " значение величины . измеряемой температуры. Седьмой импульс с выхода распределителя импульсов 5 поступает на Rвход установки в "0" распределителя импульсов 5 и возвращает его в исход" ное состояние. На этом цикл измерения заканчивается. Формула изобретенйя Цифровой термометр, содержащий термопреобразователь с частотным выходом, подключенный к первому входу первого, ключа, второй ключ, генера2122 6 тор опорной частоты с кварцевым пьезорезонатором, подключенный к формирователю временных интервалов, счетчик результата измерения с циф5 ровым индикатором, первый триггер знака, второй триггер знака, вход которого соединен с выходом первого триггера знака, выход подключен к индикатору знака, а вход установки соединен с шестым выходом распределителя импульсов и входом синхронизации счетчика результата измерения, выход переноса и вход управления реверсом которого соединены соответственно с информационным входом и выходом первого триггера знака, о т л и ч аю щ и и .с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй термопреобразователь с частотным выходом, термочувствительный элемент которого размещен совместно с кварцевым пьезорезонатором генератора опорной частоты в мо25 нолитном корпусе, обладающем высокой теплопроводностью, первый и второй элементы ИЛИ, и блок памяти, информационные входы которого соединены соответственно с выходами данных счетЗп чика результата измерения и выходом первого триггера, а выходы подключены к информационным входам счетчика результата измерения, вход разрешения записи информации которого соеди35 нен с входом установки в "0" первого триггера знака и выходом второго элемента ИЛИ, а счетный вход подключен к выходу первorо элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с 4 выходами первого и второго ключей, при этом входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и четвертым выходами распределителя импульсов, вход которого подключен к выходу формирователя временных интервалов, второй выход распределителя импульсов соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с выходом второго термопреобразователя, третий и пятый выходы распределителя импульсов соединены соответственно с входом синхронизации блока памяти и управляющим входом первого ключа, а седьмой выход соединен с управляницим входом распределителя импульсов.
