Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет расширить диапазон измеряемых температур и повысить надежность устройства. На счетный вход счетчика результата 3 поступает последовательность импульсов с выхода триггера 28 с частотой термопреобразователя 1. При поступлении количества импульсов NKCH, набранного с помощью коммутирующих элементов 12.1...12.п и пропорционального начальной частоте термопреобразователя, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 возникает положительный перепад напряжения, запускающий второй ждущий мультивибратор 29, выходной сигнал которого через элемент И 22 и элемент ИЛИ 11 сбрасывает счетчик 3 в «О, а также устанавливает триггер 20 в «О, запрещая прохождение повторного импульса с выхода первого ждущего мультивибратора 10 до начала следующего цикла измерения . При формировании результата измерения это дает возможность получения любого результата, в том числе и большего , чем число NKCB, а следовательно, увеличивает диапазон измеряемых температур . Счетчик 3 подсчитывает импульсы термопреобразователя 1 в течение интервала времени, формируемого генератором опорной частоты 2, счетчиком 4 и логической схемой 6. При неисправной работе какоголибо коммутирующего элемента 13, 16, один из RS-триггеров 24, 25 установится в нулевое состояние, на выходе элемента И 23 возникнет нулевой сигнал, и триггер 21 установится в нулевое состояние, что вызовет срабатывание сигнализатора 26. 2 ил. (Л 1СЛ 4 ю фиг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

2 А1 (511 4 G 01 7 32 (3СЕСОК) ЗЫ 1 йЮ.1. 1::. ...

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4210092/24-10 (22) 10.03.87 (46) 23.09.88. Бюл. № 35 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В. Л. Котляров и Е. А. Сергиенко (53) 536.53 (088.8) (56) Голембо В. А., Котляров В. Л., Швецкий Б. И. Пьезокварцевые аналогоцифровые преобразователи температуры.—

Львов: Изд-во при Львовском гос. ун-те, 1977, с. 147, рис. 7. 1.

Авторское свидетельство СССР № 1224614, кл. G 01 К 7/32, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет расширить диапазон измеряемых температур и повысить надежность устройства. На счетный вход счетчика результата 3 поступает последовательность импульсов с выхода триггера 28 с частотой термопреобразователя 1. При поступлении количества импульсов N.c., набранного с помощью коммутирующих элементов

12.1...12.п и пропорционального начальной частоте термопреобразователя, на выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14 возникает положительный перепад напряжения, запускающий второй ждущий мультивибратор 29, выходной сигнал которого через элемент И 22 и элемент ИЛИ 11 сбрасывает счетчик 3 в «О», а также устанавливает триггер 20 в «О», запрещая прохождение повторного импульса с выхода первого ждущего мультивибратора 10 до начала следующего цикла измерения. При формировании результата измерения это дает возможность получения любого результата, в том числе и большего, чем число !х!... а следовательно, увеличивает диапазон измеряемых температур. Счетчик 3 подсчитывает импульсы термопреобразователя I в течение интервала времени, формируемого генератором опорной Й частоты 2, счетчиком 4 и логической схе- д мой 6. При неисправной работе какого- /) либо коммутирующего элемента 13, 16, один у из RS-триггеров 24, 25 установится в нулевое состояние, на выходе элемента И 23 возникнет нулевой сигнал, и триггер 2! установится в нулевое состояние, что вызовет срабатывание сигнализатора 26. 2 ил.!

425472

Изобретение относится к области тем. пературных измерений, а именно к устройствам для измерения температуры термопреобразователями с частотным. выходом и с большим разбросом параметров, например пьезокварцевыми преобразователями температуры.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения и повышение надежности устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения температуры содержит термопреобразователь 1 с частотным выходом, например пьезокварцевый преобразователь температуры, опорный генератор 2, например кварцевый, первый 3 и второй 4 счетчики, две логические схемы

5 и 6, регистр 7, дешифратор 8, цифровой индикатор 9, первый ждущий мультивибратор 10, элемент ИЛИ 11.

Логическая схема 5 содержит дешифраторы 12.1, 12.2,:,12.п, входы которых являются входами логической схемы, коммутирующие элементы 13, например группу переключателей или наборное поле с перемычками, и элемент ИЛИ вЂ” НЕ 14, выход которого является выходом логической схемы.

Логическая схема 6 содержит дешифраторы 15.1, 15.2,...,15.п, коммутирующие элементы 16 и элемент ИЛИ вЂ” НЕ 17. Входы элементов И вЂ” HE 14 и 17 через резисторы 18.1, 18.2,...,18 и, 19.1 19.2,...,19.п подключены к источнику напряжения, формирующему сигнал логической единицы, например источнику питания устройства.

Устройство содержит также первый 20 и второй 21 D-триггеры, первый 22 и второй 23 элементы И, первый 24 и второй

25 RS-триггеры, сигнализатор 26, первый инвертор 27, третий D-триггер 28, второй ждущий мультивибратор 29 и второй инвертор 30.

Устройство работает следующим образом.

Термопреобразователь 1 формирует последовательность импульсов, частота которых функционально зависит от температуры термопреобразователя. Для того, чтобы из счетчика 3 результата в регистр 7 попадала верная информация в моменты установившегося результата, а не в моменты смены состояния разрядов счетчика, необходимо засинхроиизировать импульсы с термопреобразователя импульсами опорного генератора. Для этого частотный сигнал с термопреобразователя поступает íà D-вход триггера 28, на С-вход которого поступает инвертированный сигнал с выхода опорного генератора. На счетный вход счетчика 3 результата поступает последовательность импульсов с выхода триггера 28. Таким образом., триггер 28 может переворачивать25

55 ся только в моменты отрицательного фронта импульса на выходе генератора 2.

Импульсы с выхода триггера 28 подсчитываются счетчиком 3 результата. С помощью дешифраторов 12.1, 12.2,...,12.п осуществляется преобразование кода, поступающего с выходов счетчика 3 в десятичный код. Причем каждому десятичному разряду соответствует отдельный дешифратор 12. Выходы дешифраторов посредством коммутирующих элементов 14 подключены к входам элемента ИЛИ вЂ” HE 14, в результате чего осуществляется набор числа 1Ч» .

При нормальной работе контактов резисторы, подключенные к входам элементов

ИЛИ вЂ” НЕ 14 и 17, никакого воздействия не оказывают. Например, набор числа

N. 753 осуществляется путем подключения входов элемента ИЛИ вЂ” HE 14 к 7-му выходу дешифратора старшего. разряда, к 5-му выходу дешифратора среднего разряда и 3-му выходу дешифратора младшего разряда. При поступлении на счет ный вход счетчика 3 количества импульсов, равного числу Nxca, выбранного с помощью коммутирующих элементов, на выходах дешифраторов 12, соответствующих числу

N H, появляются уровни логического нуля, в результате этого на выходе элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 14 возникает положительный перепад напряжения. Этот перепад запускает ждущий мультивибратор 29, который вырабатывает положительный импульс, поступающий на один из входов элемента

И 22, на второй вход которого в это время поступает единица с выхода триггера 20, так как он был установлен в единицу импульсом, поступившим с выхода ждущего, мультивибратора 10 íà S-вход этого триггера. Положительный импульс, поступающий с выхода элемента И 22, проходит через элемент ИЛИ 11, поступает на установочный вход R счетчика 3 и сбрасывает его.в ноль.

Импульс с выхода ждущего мультивибратора 29, кроме того, поступает на С-вход

D-триггера 20 через инвертор 27 и своим задним фронтом (положительным перепадом) устанавливает триггер в ноль, тем самым запрещая прохождение повторного импульса с выхода до тех пор, пока очередной импульс с выхода ждущего мультивибратора 10 в начале следующего цикла измерения не установит D-триггер 20 в единицу. Кроме того, установка счетчика 3 в ноль осуществляется сигналом, поступающим при переполнении счетчика 4 с его старшего разряда через ждущий мультивибратор 10 и элемент ИЛИ 11.

На счетный вход счетчика 4 поступают импульсы с генератора 2 опорной частоты

К выходу счетчика 4 подключены дешифраторы 15.1, 15:2,...15.п, с помощью которых осуществляется преобразование кода, поступающего с выходов счетчика 4, в деся14254

Формула изобретения

3 тичный код. Причем каждому десятичному разряду соответствует отдельный дешифратор 15. Выходы дешифраторов 15 подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ 17 с помощью коммутирующих элементов 16, в результате чего осуществляется набор числа К„,. При поступлении на счетный вход счетчика 4 количества импульсов, равного. числу К, на выходах дешифраторов 15.1, 15.2,...,15.п, соответствующих числу К, появляются уровни логического нуля. В результате этого на выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 17 возникает положительный импульс, поступающий на вход переноса информации регистра 7. При этом в регистр переписывается код счетчика 3, соответствующий значению измеренной температуры. Этот код поступает в дешифратор 8 и индицируется на цифровом индикаторе 9.

В случае исправной работы коммутирующих элементов 13 и 16, которыми могут быть переключатели, перемычки, тумблеры, первый 24 и второй 25 RS-триггеры устанавливаются в единицу. С выхода элемента И 23 единица поступает íà D-вход

D-триггера 21 к моменту прихода импульса с выхода ждущего мультивибратора 10.

D-триггер 21 этим импульсом устанавливается в единицу, и поступающий с инверсного выхода D-триггера ноль не включает сигнализатор 26.

72

За полный цикл работы счетчик 3 подсчитывает число импульсов

N„=f (t„— t ), (2) где t„= г — длительность временного инКме тервала, задаваемого коэффициентом К„,„; — частота генератора 2, опорной частоты;

t; — время работы счетчика 3 от момента его сброса до момента поступления на его вход количества импульсов, равного числу N -, которое определяется выражением

tl= — -Р"— .

При выполнении условий

К = — ЧHNKCH= — К—

NK — — 1 богач где т1 — коэффициент, численно равный приращению количества импульсов при изменении температуры термопреобразователя на единицу отсчета температуры, например 1 С, число импульсов N.=qT, т. е. результат измерения прямо пропорционален измеряемой температуре.

Однако существует вероятность того, что коммутирующие элементы 13 и 16 не сработают в результате пропадания контакта. В случае неисправной работы одного или нескольких коммутирующих элементов 13 и 16 на один или несколько входов элементов ИЛИ вЂ  14 и 17 постоянно поступает единица через один из резисторов 18.1, 18.2,...,18.п, 19.1, 19,2,...,19 и.

В результате с выхода элемента ИЛИ вЂ” HE

14 и (или) 17 не будет поступать положительный импульс, устанавливающий по S-входу RS Tðèããàðû 24 и 25 в единицу. Вследствие этого с выхода элемента И 23 ноль поступает íà D-вход

D-триггера 21, к моменту- прихода синхроимпульса с выхода ждущего мультивибратора 10 D-триггер 21 устанавливается в ноль, а единица, поступающая с инверсного выхода D-триггера 21 на сигнализатор 26, вклкжает его, чем сообщается пользователю о наличии неисправности.

При использовании термопреобразователя с линейной термочастотной характеристикой его выходная частота f связана с измеряемой температурой соотношением

fg= fo+ аТ, (1) где fo — частота термопреобразователя, соответствующая нулевой температуре; и — температурный коэффициент термопреобразователя.

Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь с частотным выходом, первый счетчик, выход которого через регистр и дешифратор подключен

35 к цифровому индикатору, второй счетчик, вход которого соединен с выходом опорного генератора, две логические схемы, каждая из которых состоит из последовательно включенных дешифраторов, коммутирующих элементов и элемента ИЛИ вЂ” НЕ, элемент ИЛИ и первый ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выходом старшего разряда второго счетчика, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с ус4 тановочным входом первого счетчика, входы дешифраторов логических схем соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков, а выход элемента ИЛИ вЂ” НЕ второй логической схемы соединен с управляющим входом регистра, отличающееся

g0 тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения надежности, в него введены два элемента И, два инвертора, три

D-триггера, сигнализатор, резисторы, два

RS-триггера и второй ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ вЂ” НЕ первой логической схемы, а выход подключен к первому входу первого элемента И и через первый инвертор соединен с С-входом первого D-триг1425472

869, 10 дыр. 77

Вх/ li

Составитель В./Куликов

Редактор В. Г1етраш Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 4758/37 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гера, D-вход которого подключен к общей шине устройства. S-вход соединен с выходом первого ждущего мультивибратора, а выход подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ и S-входом первого RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом первого ждущего мультивибратора, R-входом второго RS-триггера и

С-входом второго D-триггера, выход которого подключен к сигнализатору, à D-вход соединен с выходом второго элемента И, входы которого соединены соответственно с выходами RS-триггеров, при этом S-вход второго RS-триггера соединен с выходом элемента ИЛИ вЂ” НЕ второй логической схемы, а выход опорного генератора через второй инвертор подключен к С-входу третьего

D-триггера, D-вход которого соединен с выходом термопреобразователя, а выход подключен к счетному входу первого счетчика, причем входы элементов ИЛИ вЂ  логических схем подключены через резисторы к источнику питания устройства.