Цифровой термометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения температуры при использовании первичных измерительных преобразователей с нелинейной передаточной характеристикой. Цель изобретения - расширение диапазона измерения. При измерении положительных температур, в такте интегрирования опорного напряжения, на вход интегратора 6 поступает напряжение с интегратора, образованного на элементах 15, 16, 17, 22, 23. При измерении отрицательных температур опорное напряжение поступает с пропорционального дифференциатора, образованного элементами 15, 16, 17, 21, 24.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

SU,» 35380 2 (51) 5 С 01 К 7/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 43 75892/24-10 (22) 10. 12. 8 7 (46) 23.01.90. Бюл. И - 3 (72) В.А. Баранов, Вл. А. Баранов, Н.A Ермолаев и А.А. Легошин (53) 536 ° 53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 974146, кл. G 01 К 7/20, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 619066, кл. С 01 К 7/16, 1978. (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения температуры при исполь2 зовании первичных измерительных преобразователей с нелинейной передаточной характеристикой. Цель изобретения - расширение диапазона измерения. При измерении положительных температур в такте интегрирования опорного напряжения, на вход интегратора 6 поступает напряжение с интегратора, образованного на элементах 15, 16, 17, 22, 23. При измерении отрицательных температур опорное напряжение поступает с пропорционального дифференциатора, образованного элементами 15, 16, 17, 21, 24. 1 ил.

1538062

Изобретение относится к измери тельной технике и может быть исполь-! зовано для измерения температуры посредством первичного измерительного преобразователя с нелинейной передаточной характеристикой.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения температуры. !

На чертеже приведена функциональ ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термопреобраэователь 1, усилитель 2, первый ре( зистор 3, переключатель 4, второй ре, зистор 5, интергратор 6 нуль-орган

, 7, блок 8 управления, генератор 9 опорной частоты, логический ключ 10, 1 счетчик 11, блок 12 индикации, источник 13 опорйого напряжения, третий

14, четвертый 15 и пятый 16 резисторы, операционный усилитель 17, инвер тор 18, первый 19 и второй 20 ключи, первый конденсатор 21, третий ключ

22, второй конденсатор 23 и четвер тый ключ 24.

Цифровой термометр работает следующим образом.

В момент начала очередного цикла преобразования ключи 19 и 20 разом-. кнуты, ключи 22 и 24 замкнуты, напряжение на выходе интегратора. 6 равно нулю, а переключатель 4 сигналом с выхода 1 блока 8 управления подключает выход усилителя 2 к входу интегратора 6.

В первом такте преобразования в течение опорного интервала времени

Т „интегратором 6 суммируются и интергрируются напряжение Uz, зависящее от измеряемой температуры О, с выхода усилителя 2 через первый резистор 3 и опорное напряжение с выхода источника 13 опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения

U„, через третий резистор 14.

Опорный интервал времени Т „ формируется путем подсчета определенного числа М импульсов образцовой частоты f с периодом следования Т, формируемых генератором 9 опорной частоты

Т „=И ° Т,. (1)

К моменту окончания опорного интервала времени Т „на выходе интегратора б формируется напряжение

) (К(2+ЬВ+СИ) U,„

1 К(2+Ьд+С6 ) Топ Uon Т,щ

5 хйТ вЂ” — — — — - + 0 (2) R С„К,C„ где Rэ — сопротивление первого резистора 3;

К сопротивление третьего

10 зистора 14;

С„ — емкость интегрирующего конденсатора интегратора б.

Значения параметров Кэ, Rv Uan в предлагаемом устройстве, как и в

15 известном, выбирают таким, что выполняется равенство

К4 Uфп (3) э

При этом знак напряжения Ч (Т,„)

20 совпадает со эна.ком напряжения U х при положительной измеряемой температуре и противоположен ему при отрицательной измеряемой температуре.

Состояние выхода нуль-органа 7

25 определяется полярностью выходного напряжения интегратора 6, а следовательно, в момент окончания опорного интервала времени .Т „, знаком измеряемой температуры. Состояние выхода нуль-opгана 7 в момент окончания опорного интервала времени Т „ фиксируется блоком 8 управления. В зависимости от зафиксированного значения блок 8 управления формирует

35 во втором такте различные управляющие сигналы, обеспечивая нри любой полярности измеряемой температуры формирование информативного интервала времени Т„, прямо пропорциональ40 Horo измеряемой температуре 8 .

В момент окончания опорного интервала времени Тап (первого такта преобразования) независимо от знака измеряемой температуры переключатель

4 подключает к входу интегратора 6 через резистор 5 выход операционного усилителя 17 и через логический ключ

10 импульсы образцовой частоты Г начинают поступать в счетчик 11.

При положительной температуре 9 в момент окончания опорного интервала времени Т„„ на выходе нуль-органа 7 присутствует низкий логический уровень. При низком логическом уровне на входе 1 в момент окончания опор55 ного интервала времени T „блок 8 управления формирует на выходах 5 и 7 сигналы, по которым замыкается ключ

20 и размыкается ключ 24.

5 15380

На выходе операционного усилителя 17 формируется напряжение

-U (— — + С ) (4) 1Ь оо р

15 1т

° 5 где R — сопротивление резистора R

К, — сопротивление резистора

С2 — емкость конденсатора 23.

Формируемое напряжение интегриру10 ется через второй резистор 5 интегратором 6 до момента равенства нулю выходного напряжения интегратора 6, что фиксируется нуль-органом 7. Этому моменту с учетом (2) и (3) соответствует равенство

КЪТоп И:Т оп д+ цг

R К

Uon 2

+ — — — - — ҄

2RÐ 1кСгз

Uon R 1ь

Т31 +

R 5 Н 15 (5) 20

На выходе нуль-органа 7 при этом формируется высокий логический уровень, с появлением которого блок 8 управления формирует сигнал на выходе 2, по которому логический ключ 10 прекращает пропускать импульсы опорной частоты на вход счетчика 11. Таким образом, в течение информативного интервала времени Т „ с момента

30 окончания опорного интервала времени

То„до момента достижения выходным напряжением интегратора 6 нулевого уровня в счетчик 11 поступает N им1 пульсов

Равенству (7) при измерении отрицательной температуры соответствует, с учетом (11) равенство:

KbNo КСМ, В Uon R11

e+ о о з R5R 16 (12)

2R R -С, 40

Значения паРаметРов R, »

С rs предлагаемом устройстве вйбирается такими, что кроме равенства (3) и равенств (8) и (9) выполняется равенство (7) (13) к1 С 1 = К1ь С2 °

N, = f Т„=- . (6)

Т о

С учетом (1) и (6) равенство (5) можно запис ат ь в виде

KbNo KGNo U on R 1g — — — В + — -овг = -»--- N

R3 3 5 1% .Поп Той 1 .1

2RgR „ Сг

Значения параметров в предлагаемом устройстве выбираются так, что кроме равенства (3) соблюдаются равенства

62 о

С выхода 3 блока 8 управления на знаковый вход блока 12 индикации поступает сигнал о положительном знаке измеряемой температуры.

При измерении отрицательной температуры в момент окончания опорного интервала времени То11 на выходе нуль-органа 7 присутствует высокий логический уровень. При высоком логическом уровне на входе 1 в момент окончания опорного интервала времени

Т „ блок 8 управления фиксирует отрицательный знак измеряемой температуры и формирует на выходах 4 и .6 сигналы, по которым. замыкается ключ . 19 и размыкается ключ 22.

На выходе операционного усилителя

t7 формируется напряжение

1 е, R!6 rs 1 К1ь (1 t)

U = -(V е фм U

1Ч OnR о R

r5 151 (11) где С, — емкость конденсатора 21.

Как и в случае измерения положительной температуры, формируемое напряжение интегрируется через второй резистор 5 интегратором 6 до момента равенства нулю выходного напряжения интегратора 6, что фиксируется нульорганом 7. (9) UonRtg (8)

Н3 R5R 15

Uon Tt

R) 2R5.R, Сг

При выполнении равенств (3), (8) и (9) отсчет результата получают в единицах температуры

B (10)

1 где q — - дискретность отсчета температуры.

Выполнение данных равенств обеспечивает в предлагаемом устройстве при измерении отрицательной температуры отсчет результата в единицах температуры в соответствии с уравнением (10).

С выхода 3 блока 8 управления на знаковый вход блока 12 индикации в этом случае поступает сигнал об отрицательном знаке измеряемой температуры.

1538062

Редактор В. Бугренкова Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни

Заказ 164 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Формула из о бр етения

Цифровой термометр, содержащий последовательно соединенные термообразователь, усилитель, первый резист ор, переключатель, интегратор и

Нуль-орган, причем второй вход переклюЧателя соединен с первым выводом второko резистора,последовательно соединене генератор опорной частоты, логиеский ключ, счетчик и блок индикаи, а также источник опорного напяжения, выход которого через третий еэистор подключен к первому входу ереключателя,четвертый резистор„ т л и ч а ю ш и и с я тем,что,с цеью расширения диапазона измерения, него введены операционный усилиель, инвертор, первый,:второй ключи араллельно соединенные первый коненсатор и третий ключ, второй коненсатор и четвертый ключ, пятый реистор, блок управления, причем входы первого и второго ключа соединены с выходом источника опорного напряжения, выход второго ключа через инвер-. тор соединен с выходом первого ключа. и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с входом третьего клича, выход которого соединен первым выводом пятого резистора и с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход с вторым выводом второго резистора и входом четвертого ключа, выход которого соединен с BTopblM 33blBo» дом пятого резистора, при этом первый вход блока управления соединен с выходом нуль-органа, второй вход с выходом генератора опорной частоты, а выходы соответственно соединены с управляющими входами переключателя, логического ключа, четырех ключей и знаковым разрядом блока индикации.