Цифровой термометр

 

Использование: в медицине и тепловой промышленности. Сущность: цифровой термометр содержит: один сбалансированный измерительный мост(1), включенный между шинами Е ст (2) и земли (3), два делителя (4, 10), один операционный усилитель (5), один аналого-цифровой преобразователь (6), два резистора (7, 11), многопозиционный переключатель (8), повторитель (9), формирователи напряжения (12, 13, 14), индикатор (15), инвертор (16), шифратор адреса (17) и шифратор кода (18). 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 К 7/32

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР ) (21) 4932869/10 (22) 05.05.91 (46) 07.07.93. Бюл. ¹ 25 (71) Научно-исследовательский институт приборостроения (72) А.В.Останин, Ю.В.Слепов, M.Н,Терехов и В,А,Черкасов (73) Научно-исследовательский институт приборостроения (56) Федорков Б.Г„Телец В.А, Микроэлектронные ЦАП и АЦП, M.: Энергоатомиздат, 1990.

Хоменков Н„Зверев А, Цифровые термометры. Радио, 1985, ¹ 1.

„, . Ы„„182701б АЗ (54) ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Использование; в медицине и тепловой промышленности. Сущность: цифровой термометр содержит: один сбалансированный измерительный мост (1), включенный между шинами Е ст (2) и земли (3), два делителя (4, . 10), один операционный усилитель (5), один аналого-цифровой преобразователь (6), два резистора (7, 11), многопозиционный переключатель (8), повторитель (9), формирователи напряжения (12, 13, 14), индикатор (15), инвертор (16), шифратор адреса (17) и шифратор кода (18). 1 ил.

1827016

Предлагаемое изобретение относится к технике измерений температур и может быть использовано, в частности, в медицине и пищевой промышленности, Цель изобретения — повышение точности цифрового термометра путем переключения масштаба преобразования и соответствующей шифрации кода, подавае-мого на индикатор, в окресностях базовых температур . 10

В предлагаемом цифровом термометре эта цель достигается тем, что в цифровой термометр, содержащий сбалансированный измерительный мост, операционный усилитель, два делителя, АЦП и индикатор 15 дополнительно введены формирователи напряжения базовых температур, повторигель, два резистора, (N + 1)-позиционный переключатель на четыре контактных группы, шифратор адреса, шифратор кода и схема НЕ, При этом N формирователей напряжения базовых температур включены между шинами стабилизированного напряжения и земли. Второй выход сбалансированного измерительного моста через 25 первую контактную группу переключателя и повторитель подключен ко входу второго делителя, второй вход которого соединен через первый резистор, шунтированный нормально замкнутыми контактами второй 30 контактной группы переключателя, с шиной земли.

Выходы 1, 2, ... N-ro формирователей напряжения базовых температур подключены соответственно к 2 ... 3 N-1-му контактам 35 первой контактной группы переключателей.

Выход ОУ подключен через второй резистор, шунтированный нормально замкнутыми контактами третьей контактной группы переключателя, ко второму входу первого 40 делителя. Первый контакт четвертой контактной группы переключателя соединен с пятым входом индикатора и через схему HE— с шестым входом индикатора, Шифратор адреса подключен своими входами ко 2, 3... (N - 1)-м контактам четвертой контактной группы, переключателя, а выходом через шифратор кода — к седьмому входу индикатора. Второй вход шифратора кода соединен с пятым выходом АЦП. 50

Указанные элементы и связи позволяют повысить точность цифрового термометра путем разбиения полного диапазона температур на N поддиапаэоновс переключением масштаба преобразования и соответствующей шифрацией кода, подаваемого на индикатор в окрестностях базовых температур.

На чертеже представлена схема предлагаемого термометра, Цифровой термометр содержит сбалансированный измерительный мост 1. вклю- ченный между шинами Ест2 и земли 3.

Первый выход сбалансированного измерительного моста 1 через делитель 4 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя (ОУ) 5, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 6 и через резистор

7 — к второму входу делителя 4.

Второй выход сбалансированного моста 1 через первую контактную группу переключателя 8, повторитель 9 и делитель 10 соединен с неинвертирующим входом ОУ 5, второй вход делителя 10 подключен через резистор 11 к шине земли 3. Нормальнозамкнутые контакты второй и третьей контактных групп переключателя 8 подключены соответственно параллельно резисторам 11 и 7.

Первый 12, второй 13 ... N-й 14 формирователи напряжения базовых температур включены между шинами Ест 2 и земли 3, а их выходы подключены, соответственно, ко

2-му, 3-му (N + 1)-Му контактам первой контактной группы переключателей 8.

Первый, второй, третий, и четвертый выходы АЦП 6 соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами индикатора 15, пятый вход которого через нормальнозамкнутые контакты четвертой контактной группы переключателя 8 подключен к шине земли 3 и через схему HE

16 — к шестому входу индикатора 15.

Второй, третий ... (N+ 1}-й контакты четвертой контактной группы переключателя 8 подключены соответственно к первому, второму ... N-му входам шифратора адреса 17, выход которого через шифратор кода 18 подключен к седьмому входу индикатора 15, пятый выход АЦП 6 подключен ко второму входу шифратора кода 18.

АЦП 6 и индикатор 15 могут быть выполнены, как показано в журнале Радио,N 1, стр. 48. на базе микросхем К572ПВ2 и

АЛС324Б, Шифратор адреса 17 выполняется по классической схеме (см. Шошило В.Л

Попупярные цифровые микросхемы: Справочник,2-е изд. 1989 г„стр. 138. рис. 1.100), Шифратор кода 18 может быть выполнен на базе микросхемы прожигаемого ПЗУ

556 РТ7, Цифровой термометр функционирует следующим образом.

В первом положении переключателя 8 цифровой термометр измеряет температуры в полном диапазоне, При этом резисторы

7, 11 замкнуты накоротко и коэффициент усиления ОУ 5 определится только соотношением резисторов делителей 4 и 10. Усиле1827016 ние ОУ 5 при этом подобрано так. чтобы на вход АЦП 6 подавалось напряжение, изменяющееся с масштабом 10 мВ на 1 С. K первому входу делителя 10 через переключатель 8 и повторитель 9 подключен второй выход сбалансированного измерительного моста 1. Десятичная точка на индикаторе 15 включена перед последней цифрой. Идет измерение температуры в диапазоне, в общем случае (если позволяет датчик) от минус

100,0 С до + 100,0 С с точностью 0,1 С.

Цифра, управляемая шифратором кода 18 при этом не функционирует. B цифре знака может светиться только сегмент "д" в качестве знака при измерении отрицательных температур, В положениях 2, 3 ... N+ 1 переключателя 8 производится точное измерение температуры в окрестностях базовых температур

- 10 С, При этом через повторитель 8 к делителю 10 подключаются соответственно первый 12, второй 13 ..„N-й 14 формирователи напряжения базовых температур, Резисторы 7, 11 не шунтируются,контактами второй и третьей контактных групп переключателя

8 и усиления ОУ 5 увеличивается в десять раз. Включается десятичная точка на индикаторе 15 перед второй от конца цифрой через схему НЕ 16, Шифратор адреса 17 формирует адрес, соответствующий положению переключателя 8 и шифратор кода 18 в зависимости от кода адреса и сигнала с выхода АЦП 6 управляет включением той или иной старшей цифры индикатора 15, Предположим, что переключатель 8 установлен в третье положение, и это положение соответствует поддиапазону температур от 30 и 50 С, которое мы условНо назовем медицинским диапазоном, К третьему контакту первой контактной группы переключателя 8 при этом будет подключен выход второго формирователя напряжения базовой температуры 13, выходное напряжение которого откалибровано так, что при помещении температурного датчика в условия ровно +40 С с выхода ОУ

5 на вход АЦП 6 подается напряжение 1 В.

На первом, втором и третьем выходах

АЦП 6 появляются при этом семисегментные нулевые коды, а на пятом выходе (вс

1000)-сигнал низкого уровня, Шифратор кода 16 при этом запрограммирован так, что он выдает семисегментный код четверки и показания индикатора составляют 40,00 С.

Далее при повышении температуры будут считываться значения с точностью 001 С вплоть до температуры +49,99 С, При понижении температуры ниже40 С на пятом выходе АЦП 6 (вс 1000) установится сигнал высокого уровня и шифратор кода

55 быть важно, например, для медицины при исследованиях, наблюдениях за изменениями температуры при различного рода стимуляциях, лечебных облучениях и других физиотерапевтических процедурах. Это может быть также важно в пищевой промышленности при работе в зоне температур возгонки спирта и т.д.

Формула изобретения

Цифровой термометр, содержащий сбалансированный измерительный мост, подключенный питающей диагональю к источнику питания, первым выводом измерительной диагонали к первому резистивному делителю, соединенному средней точкой с инвертирующим входом операционного усилителя, а вторым выводом измерительной диагонали к первому неподвижному контакту первой контактной группы многопозиционног0 переключателя, а также первый резистор, включенный меж-, ду общей шиной и вторым резистивным делителем, соединенным средней точкой с неинвертирующим входом операционного усилителя, подключенного выходом ко входу аналого-цифрового преобразователя, соединенного первой, второй и третьей группами выходов с соответствующ ми Входами индикатора, и второй резистор. подключенный первым выводом к выходу операционного усилителя, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены и формирователей напряжения, выполненных в виде параллельно соединенных оезистивных делителей напряжения, подключенных крайними выводами к источнику питания, а средними выводами соединенных с соответствующими неподвижными, кроме первого, онтактами первой контактной группы переключателя, повторитель напряжения, включенный между первым подвижным контактом первой контактной группы переключателя и вторым выводом второго резистивного делителя, 18 выдает семисегментный код тройки и будут считываться значения температур с точностью до 0.01 С вплоть до температуры

+30,00 С. Так же будет действовать цифровой термометр во всех остальных поддиапазонах температур.

Таким образом, за счет введения формирователей напряжения базовых температур, переключения коэффициента усиления операционного усилителя в 10 раз и соответствующих переключений индикатора с помощью введенных блоков и связей, удается повысить точность цифрового термометра, в 10 раз в любом поддиапазоне

15 полного диапазона температур. Это может

1 827016

Составитель M,ßðû÷

Редактор З.Ходакова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2331 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 инвертор и последовательно соединенные шифратор адреса и шифратор кода, включенный между четвертой группой входов индикатора и соответствующей группой выходов аналого-цифрового преобразова- 5 теля, соединенного пятой группой выходов с соответствующей группой входов индикатора, первый и второй входы которого соединены с неподвижным контактом четвертой коуакщой" группы переключате- 10 ля соответственно, )4i Ьнвертор и непосредственно, подвижный контакт второй контактной группы переключателя объединен с подвижным контактом четвертой контактной группы, переключателя и подключен к общей шине, а его неподвижный контакт подключен к первому выводу второго резистивного делителя, неподвижные контакты четвертой контактной группы переключателя, кроме первого, подключены к соответствующим входам шифратора адреса, подвижный контакт третьей контактной группы переключателя подключен к выходу операционного усилителя. а его неподвижный контакт соединен с вторым выводом первого резистивного делителя и вторым выводом второго резистора.