RU2312315C1 - Digital thermometer - Google Patents

Digital thermometer Download PDF

Info

Publication number
RU2312315C1
RU2312315C1 RU2006116106/28A RU2006116106A RU2312315C1 RU 2312315 C1 RU2312315 C1 RU 2312315C1 RU 2006116106/28 A RU2006116106/28 A RU 2006116106/28A RU 2006116106 A RU2006116106 A RU 2006116106A RU 2312315 C1 RU2312315 C1 RU 2312315C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
code
frequency
counter
Prior art date
Application number
RU2006116106/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
нников Николай Михайлович Сафь (RU)
Николай Михайлович Сафьянников
Ольга Игоревна Буренева (RU)
Ольга Игоревна Буренева
Павел Николаевич Бондаренко (RU)
Павел Николаевич Бондаренко
чева Елизавета Васильевна Гор (RU)
Елизавета Васильевна Горячева
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЛАБТЕРМИНАЛ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЛАБТЕРМИНАЛ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЛАБТЕРМИНАЛ"
Priority to RU2006116106/28A priority Critical patent/RU2312315C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312315C1 publication Critical patent/RU2312315C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment, namely, digital thermometers, working with thermo-converters, representing measuring information in impulse form.
SUBSTANCE: digital thermometer contains thermal transformer, generator, counter, register, two AND elements and inverter, third AND element, OR element, three code-frequency transformers. Thermal transformer output is connected to first input of first AND element and to input of inverter, output of which is connected to first input of second AND element and output of counter is connected to input of register, output of which is the output of the device. Code inputs of first and second code-frequency transformers are code inputs of device, and code input of third transformer is connected to output of register, recording input of which is connected to output of thermal transformer. Frequency inputs of code-frequency transformers are connected to output of generator, and outputs - to second inputs of second, first and third AND elements respectively. First input of third AND element is connected to inverter output, output of second AND element is connected to adding input of counter, made with possible reverse counting, and outputs of first and third AND elements are connected to input of OR element, output of which is connected to subtracting input of counter. Invention ensures functional transformation of impulse information due to usage of frequency-impulse tracking system of compensating type, providing for uninterrupted fault-tolerant generation of result in accordance to polynomial function of thermal transformer.
EFFECT: increased reliability.
3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение касается температурных измерений и предназначено для работы с термопреобразователями с импульсным выходным сигналом. Изобретение может быть использовано при построении цифровых термометров, работающих с термопреобразователями, представляющими измерительную информацию в импульсной форме.The present invention relates to temperature measurements and is designed to work with thermal converters with a pulse output signal. The invention can be used in the construction of digital thermometers working with thermal converters, representing the measurement information in pulsed form.

Известно устройство [Пат. №2212637 Российская Федерация, МПК7 G01K 7/32. Цифровой термометр / Сафьянников Н.М., Буренева О.И., Бондаренко П.Н. - №2002119072; заявл. 15.07.02; опубл. 20.09.03, Бюл. №26], содержащее термопреобразователь, генератор опорной частоты, два элемента И, два реверсивных счетчика, суммирующий счетчик, два регистра, триггер, два преобразователя код-частота и блок индикации. Устройство выполняет следящее отказоустойчивое измерение температуры и предназначено для работы с термопреобразователями с импульсным выходным сигналом, у которых связь выходной частоты F и температуры t выражена полиномом второй степениA device is known [Pat. No. 2212637 Russian Federation, IPC 7 G01K 7/32. Digital thermometer / Safyannikov N.M., Bureneva O.I., Bondarenko P.N. - No. 2002119072; declared 07/15/02; publ. 09/20/03, Bull. No. 26], containing a thermal converter, a reference frequency generator, two AND elements, two reversible counters, a totalizing counter, two registers, a trigger, two code-frequency converters and an indication unit. The device performs the following fault-tolerant temperature measurement and is designed to work with thermal converters with a pulse output signal, in which the relationship between the output frequency F and temperature t is expressed by a polynomial of the second degree

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где F(t°) - выходная частота термопреобразователя;where F (t °) is the output frequency of the thermal converter;

t° - температура;t ° is the temperature;

а - постоянный коэффициент.a is a constant coefficient.

Недостатком устройства является малый диапазон измерения, определяющийся использованием квадратичной функции, а также сложность реализации, обусловленная необходимостью формирования квадратичной зависимости.The disadvantage of this device is the small measurement range determined by the use of a quadratic function, as well as the complexity of the implementation, due to the need to form a quadratic dependence.

Из числа аналогов наиболее близким по технической сущности является устройство [A Hardware Interface for the TMP04 / Serial Digital Output Thermometers [Electronic resource] // Data Sheets Analog Devices. - 2002. - p.15 // Режим доступа: http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/14820945TMP03_4_a.pdf], которое и выбрано в качестве прототипа (принципиальная электрическая схема прототипа приведена в приложении). Прототип выполняет обработку сигнала от термопреобразователя, представленного в импульсной форме, связь которого со значением температуры выражена полиномом первой степениOf the analogues, the closest in technical essence is the device [A Hardware Interface for the TMP04 / Serial Digital Output Thermometers [Electronic resource] // Data Sheets Analog Devices. - 2002. - p.15 // Access mode: http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/14820945TMP03_4_a.pdf], which is selected as a prototype (the circuit diagram of the prototype is given in the appendix). The prototype performs signal processing from a thermal converter presented in pulsed form, the connection of which with the temperature value is expressed by a polynomial of the first degree

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где T1 - длительность единичного уровня выходного импульсного сигнала;where T 1 - the duration of a single level of the output pulse signal;

Т2 - длительность нулевого уровня выходного импульсного сигнала;T 2 - the duration of the zero level of the output pulse signal;

a1, a2 - постоянные коэффициенты.a 1 , a 2 - constant coefficients.

При переходе к частотному аргументу передаточная характеристика прототипа выглядит следующим образом:When moving to the frequency argument, the transfer characteristic of the prototype is as follows:

Figure 00000004
.
Figure 00000004
.

Прототип имеет более широкий диапазон измерения, определяющийся использованием полинома первой степени, благодаря чему для одного и того же частотного диапазона устройства прототип по сравнению с аналогом позволяет получать значения температуры в более широких пределах. Так, у аналога частоты при измерении температуры 100° отличаются от частот, необходимых для измерения температуры 1°, в 10 раз:The prototype has a wider measurement range, determined by the use of a polynomial of the first degree, due to which, for the same frequency range of the device, the prototype, in comparison with the analogue, allows temperature values to be obtained in a wider range. So, for an analog of a frequency, when measuring a temperature of 100 °, they differ from the frequencies necessary for measuring a temperature of 1 ° by 10 times:

для 100°:

Figure 00000005
или F2(100)=100 a2,for 100 °:
Figure 00000005
or F 2 (100) = 100 a 2 ,

для 1°:

Figure 00000006
или F2(1)=a2,for 1 °:
Figure 00000006
or F 2 (1) = a 2 ,

откуда

Figure 00000007
where from
Figure 00000007

или

Figure 00000008
.or
Figure 00000008
.

Соотношение аналогичных частот у прототипа меньшеThe ratio of similar frequencies in the prototype is less

для 100°:

Figure 00000009
for 100 °:
Figure 00000009

для 1°:

Figure 00000010
for 1 °:
Figure 00000010

Пользуясь для упрощения вычислений значениями, соответствующими одному из типовых датчиков серии TMP, a1=235, а2=400 и T1=10 мс, имеем для 1° в численных значенияхUsing to simplify the calculations the values corresponding to one of the typical sensors of the TMP series, a 1 = 235, and 2 = 400 and T 1 = 10 ms, we have for 1 ° in numerical values

Figure 00000011
, откуда F(1)=369 Гц,
Figure 00000011
, whence F (1) = 369 Hz,

для 100°:for 100 °:

Figure 00000012
, откуда F(100)=252 Гц.
Figure 00000012
, whence F (100) = 252 Hz.

В результате соотношение частот составляет

Figure 00000013
.As a result, the frequency ratio is
Figure 00000013
.

Кроме того, прототип является более простым устройством.In addition, the prototype is a simpler device.

В состав прототипа входят термопреобразователь, генератор частоты, счетчик, регистр, два элемента И и инвертор, причем выход термопреобразователя подключен к первому входу первого элемента И и ко входу инвертора, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента И, а выход счетчика подключен ко входу регистра, выход которого является выходом устройства. Прототип содержит также второй регистр, два мультивибратора, элемент исключающее ИЛИ, три резистора, три конденсатора, причем выход термопреобразователя подключен также ко второму входу элемента Исключающее ИЛИ и к выводу первого резистора, второй вывод которого подсоединен к первому входу элемента Исключающее ИЛИ и к выводу первого конденсатора, соединенного другим выводом с нулевой шиной, а выход элемента Исключающее ИЛИ подсоединен к первому входу первого мультивибратора, второй вход которого подсоединен к шине питания, а выход - ко вторым входам первого и второго элементов И и ко второму входу второго мультивибратора, первый вход которого подключен к нулевой шине, а выход - ко входу сброса счетчика, причем второй конденсатор подключен между первым и вторым входами времязадающей цепи первого мультивибратора, а второй резистор - между этим вторым входом и шиной питания, аналогично подключены третий конденсатор и третий резистор к входами времязадающей цепи второго мультивибратора, а выходы первого и второго элементов И подключены ко входам записи соответственно первого и второго регистров, причем выход второго регистра является вторым выходом устройства, а вход подключен к выходу счетчика, соединенного счетным входом с выходом генератора.The prototype includes a thermal converter, a frequency generator, a counter, a register, two And elements and an inverter, the output of the thermal converter being connected to the first input of the first And element and to the inverter input, the output of which is connected to the first input of the second And element, and the counter output is connected to the input register, the output of which is the output of the device. The prototype also contains a second register, two multivibrators, an exclusive OR element, three resistors, three capacitors, and the output of the thermal converter is also connected to the second input of the exclusive OR element and to the output of the first resistor, the second output of which is connected to the first input of the exclusive OR element and to the output of the first a capacitor connected to another terminal with a zero bus, and the output of the Exclusive OR element is connected to the first input of the first multivibrator, the second input of which is connected to the power bus, and the output to the second inputs of the first and second elements And and to the second input of the second multivibrator, the first input of which is connected to the zero bus, and the output to the counter reset input, the second capacitor connected between the first and second inputs of the timing circuit of the first multivibrator, and the second resistor between this the second input and the power bus, the third capacitor and the third resistor are similarly connected to the inputs of the timing circuit of the second multivibrator, and the outputs of the first and second elements And are connected to the recording inputs, respectively, of the first second and second registers, and the output of the second register is the second output of the device, and the input is connected to the output of the counter connected by the counting input to the output of the generator.

Прототип работает в непрерывном режиме и обеспечивает определение характеристик T1 и Т2 выходного импульсного сигнала термопреобразователя для их дальнейшей числовой обработки в соответствии с зависимостьюThe prototype operates in a continuous mode and provides a determination of the characteristics T 1 and T 2 of the output pulse signal of the thermal converter for their further numerical processing in accordance with the dependence

Figure 00000014
.
Figure 00000014
.

Недостатками прототипа являются отсутствие совмещения процессов измерения и вычислительной обработки, что приводит к необходимости проведения дополнительных вычислений для получения значения измеряемой температуры, а также отсутствие следящего отказоустойчивого измерения температуры.The disadvantages of the prototype are the lack of a combination of measurement processes and computational processing, which leads to the need for additional calculations to obtain the value of the measured temperature, as well as the absence of a tracking fail-safe temperature measurement.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства, выполняющего следящее отказоустойчивое преобразование измерительной информации в соответствии с функциональной характеристикой термопреобразователя.The task to which the invention is directed is the creation of a device that performs follow-up fault-tolerant conversion of measurement information in accordance with the functional characteristic of the thermal converter.

Техническим результатом является повышение надежности устройства.The technical result is to increase the reliability of the device.

Для достижения указанного технического результата в устройство, в состав которого входят термопреобразователь, генератор частоты, счетчик, регистр, два элемента И и инвертор, причем выход термопреобразователя подключен к первому входу первого элемента И и ко входу инвертора, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента И, а выход счетчика подключен ко входу регистра, выход которого является выходом устройства, введены элемент И, элемент ИЛИ и три преобразователя код-частота, причем кодовые входы первого и второго преобразователей являются кодовыми входами устройства, а кодовый вход третьего преобразователя подключен к выходу регистра, вход записи которого соединен с выходом термопреобразователя, частотные входы первого, второго и третьего преобразователей код-частота подключены к выходу генератора частоты, а выходы - ко вторым входам второго, первого и третьего элементов И соответственно, первый вход третьего элемента И подключен к выходу инвертора, выход второго элемента И подключен к суммирующему входу счетчика, выполненного с возможностью реверсивного счета, а выходы первого и третьего элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика.To achieve the specified technical result, a device comprising a thermal converter, a frequency generator, a counter, a register, two And elements and an inverter, the output of the thermal converter is connected to the first input of the first element And to the input of the inverter, the output of which is connected to the first input of the second element And, and the counter output is connected to the input of the register, the output of which is the output of the device, an AND element, an OR element, and three code-frequency converters are introduced, and the code inputs of the first and second converters The indicators are the code inputs of the device, and the code input of the third converter is connected to the register output, the recording input of which is connected to the output of the thermal converter, the frequency inputs of the first, second and third code-frequency converters are connected to the output of the frequency generator, and the outputs to the second inputs of the second, first and the third element And, respectively, the first input of the third element And is connected to the output of the inverter, the output of the second element And is connected to the summing input of the counter, configured to reverse th accounts, and outputs the first and third AND elements are connected to first and second inputs of the OR gate, whose output is connected to the subtraction input of the counter.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в создании устройства, выполняющего функциональное преобразование информации, представленной в импульсной форме, за счет использования частотно импульсной следящей системы компенсационного типа, обеспечивающей непрерывное отказоустойчивое формирование результата в соответствии с полиномиальной функцией термопреобразователя.The essence of the invention consists in the creation of a device that performs the functional conversion of information presented in a pulsed form by using a frequency-pulse compensation tracking system that provides continuous fault-tolerant formation of the result in accordance with the polynomial function of the thermal converter.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема прототипа, на фиг.2 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.3 - временные диаграммы процессов, протекающих в устройстве.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a functional diagram of a prototype, figure 2 shows a functional diagram of the proposed device, figure 3 is a timing diagram of the processes taking place in the device.

Устройство (фиг.2) содержит термопреобразователь 1, генератор частоты 2, счетчик 3, регистр 4, два элемента И 5, 6 и инвертор 7, третий элемент И 8, элемент ИЛИ 9, три преобразователя код-частота 10, 11, 12, причем выход термопреобразователя 1 подключен к первому входу первого элемента И 5 и ко входу инвертора 7, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента И 6, а выход счетчика 3 подключен ко входу регистра 4, выход которого является выходом устройства 13, кодовые входы первого 10 и второго 11 преобразователей код-частота являются кодовыми входами устройства 14, 15, а кодовый вход третьего преобразователя 12 подключен к выходу регистра 4, вход записи которого соединен с выходом термопреобразователя 1, частотные входы первого 10, второго 11 и третьего 12 преобразователей код-частота подключены к выходу генератора частоты 2, а выходы - ко вторым входам второго 6, первого 5 и третьего 8 элементов И соответственно, первый вход третьего 8 элемента И подключен к выходу инвертора 7, выход второго элемента И 6 подключен к суммирующему входу счетчика 3, выполненного с возможностью реверсивного счета, а выходы первого 5 и третьего 8 элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ 9, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика 3.The device (figure 2) contains a temperature converter 1, a frequency generator 2, a counter 3, a register 4, two elements And 5, 6 and an inverter 7, a third element And 8, an element OR 9, three code-frequency converters 10, 11, 12, moreover, the output of the thermal converter 1 is connected to the first input of the first element And 5 and to the input of the inverter 7, the output of which is connected to the first input of the second element And 6, and the output of the counter 3 is connected to the input of the register 4, the output of which is the output of the device 13, the code inputs of the first 10 and second 11 code-frequency converters are code inputs devices 14, 15, and the code input of the third converter 12 is connected to the output of register 4, the recording input of which is connected to the output of thermal converter 1, the frequency inputs of the first 10, second 11 and third 12 code-frequency converters are connected to the output of frequency generator 2, and the outputs - to the second inputs of the second 6, first 5 and third 8 AND elements, respectively, the first input of the third 8 AND element is connected to the output of the inverter 7, the output of the second And 6 element is connected to the summing input of the counter 3, made with the possibility of a reversible count, and the outputs of the first 5 and third 8 AND elements are connected to the inputs of the OR element 9, the output of which is connected to the subtracting input of the counter 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Пусть в начальный момент времени счетчик 3 и регистр 4 обнулены, генератор частоты 2 вырабатывает импульсную последовательность с частотой F0, термопреобразователь 1 вырабатывает импульсный сигнал с длительностью единичного импульса T1 и длительностью паузы Т2 (диаграммы F0 и D, фиг.3). На кодовых входах преобразователей код-частота 10 и 11 постоянно удерживаются коды a1 и а2 со входов устройства 14, 15 соответственно, а на частотные входы преобразователей поступает последовательность с частотой F0 от генератора частоты 2, что обеспечивает постоянное формирование ими соответствующих импульсных последовательностей (диаграммы F10 и F11, фиг.3), которые поступают на вторые входы элементов И 6 и И 5 соответственно. Первый единичный импульс с выхода термопреобразователя 1 инициирует запись нулевого кода из счетчика 3 в регистр 4, а также обеспечивает прохождение импульсной последовательности с выхода преобразователя код-частота 11 на вычитающий вход реверсивного счетчика 3 через элемент И 5 и ИЛИ 9 (диаграммы &5, f-СТ фиг.3).Suppose that at the initial moment of time, counter 3 and register 4 are reset, frequency generator 2 generates a pulse sequence with frequency F 0 , thermal converter 1 generates a pulse signal with a pulse duration T 1 and pause duration T 2 (diagrams F 0 and D, Fig. 3) . At the code inputs of the code-frequency converters 10 and 11, codes a 1 and a 2 are constantly kept from the inputs of the device 14, 15, respectively, and the frequency inputs of the converters receive a sequence with frequency F 0 from the frequency generator 2, which ensures their constant formation of the corresponding pulse sequences (diagrams F 10 and F 11 , figure 3), which are supplied to the second inputs of the elements And 6 and And 5, respectively. The first single pulse from the output of thermal converter 1 initiates the recording of a zero code from counter 3 into register 4, and also ensures the passage of the pulse sequence from the output of the code-frequency converter 11 to the subtracting input of the reverse counter 3 through element I 5 and OR 9 (diagrams & 5 , f -ST figure 3).

На выходе преобразователя код-частота 12 импульсы отсутствуют, что обусловлено нулевым кодом на выходе регистра 4 (диаграмма F12, фиг.3). Единичный импульс с выхода термопреобразователя 1, проходя через инвертор 7, полученным нулевым значением запирает элементы И 6 и И 8, что приводит к блокировке прохождения импульсов с выхода преобразователя кода в частоту 10.There are no pulses at the output of the code-frequency converter 12, which is caused by a zero code at the output of register 4 (diagram F 12 , FIG. 3). A single pulse from the output of the thermal converter 1, passing through the inverter 7, locks the And 6 and And 8 elements with a zero value, which blocks the passage of pulses from the output of the code converter to the frequency 10.

Окончание единичного импульса на выходе термопреобразователя 1 запирает элемент И 5, что приводит к блокировке поступления импульсов от преобразователя код-частота 11 на вычитающий вход реверсивного счетчика 3 через элемент ИЛИ 9. Нулевое значение на выходе термопреобразователя 1, проходя через инвертор 7, открывает элемент И 6, что приводит к пропусканию импульсных сигналов с преобразователей код-частота 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика 3 (диаграмма F+ст фиг.3), а также отпирает элемент И 8, однако на вход элемента ИЛИ 9 и далее на вычитающий вход реверсивного счетчика 3 импульсы не поступают, что обусловлено отсутствием импульсов на выходе преобразователя код-частота.The end of a single pulse at the output of the thermal converter 1 locks the And 5 element, which leads to blocking the receipt of pulses from the code-frequency converter 11 to the subtracting input of the reverse counter 3 through the OR element 9. A zero value at the output of the thermal converter 1, passing through the inverter 7, opens the And element 6, resulting in the transmission of pulse signals from the code-frequency transducers 10 to a summing input of down counter 3 (diagram F + v 3), and unlocks the aND gate 8, but to the input of the OR gate 9 and further you itayuschy input down counter 3 is no pulse, due to the absence of pulses at the output of the code-frequency converter.

Второй единичный импульс с выхода термопреобразователя 1 инициирует запись ненулевого кода из счетчика 3 в регистр 4 (диаграммы СТ, RG фиг.3). Этот же импульс обеспечивает прохождение импульсной последовательности с выхода преобразователя код-частота 11 на вычитающий вход реверсивного счетчика 3 через элемент И 5 и ИЛИ 9.The second single pulse from the output of the thermocouple 1 initiates the recording of a nonzero code from the counter 3 in the register 4 (diagram CT, RG figure 3). The same pulse ensures the passage of the pulse sequence from the output of the code-frequency converter 11 to the subtracting input of the reverse counter 3 through the element And 5 and OR 9.

Ненулевой код, зафиксированный на выходе регистра 4, обеспечивает срабатывание преобразователя кода в частоту 12. Единичный импульс с выхода термопреобразователя 1, проходя через инвертор 7, полученным нулевым значением запирает элементы И 6 и И 8, что приводит к блокировке прохождения импульсов с выхода преобразователя кода в частоту 10 и 12 соответственно.A non-zero code recorded at the output of register 4 ensures that the code-to-frequency converter 12 is triggered. A single pulse from the output of the thermal converter 1, passing through the inverter 7, blocks the And 6 and And 8 elements with a zero value, which blocks the passage of pulses from the output of the code converter at a frequency of 10 and 12, respectively.

Окончание единичного импульса на выходе термопреобразователя 1 запирает элемент И 5, что приводит к блокировке поступления импульсов от преобразователя код-частота 11 на вычитающий вход реверсивного счетчика 3 через элемент ИЛИ 9. Нулевое значение на выходе термопреобразователя 1, проходя через инвертор 7, открывает элементы И 6 и И 8, что приводит к пропусканию импульсных сигналов с преобразователя код-частота 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика 3 (диаграммы &8, F-СТ фиг.3) и с преобразователя код-частота 12 через элемент ИЛИ 9 на вычитающий вход реверсивного счетчика 3.The end of a single pulse at the output of the thermal converter 1 locks the And element 5, which leads to blocking the receipt of pulses from the code-frequency converter 11 to the subtracting input of the reverse counter 3 through the OR element 9. A zero value at the output of the thermal converter 1, passing through the inverter 7, opens the And elements 6 and 8, which leads to the transmission of pulse signals from the code-frequency converter 10 to the summing input of the reversible counter 3 (diagrams & 8 , F -СТ Fig. 3) and from the code-frequency converter 12 through the OR element 9 to subtract reverse counter input 3.

С приходом очередного импульса с выхода термопреобразователя 1 процесс повторяется.With the arrival of the next pulse from the output of the thermocouple 1, the process repeats.

Принцип действия цифрового термометра основан на модуляции широтно-импульсными сигналами термопреобразователя частотно-импульсных последовательностей, функционально сформированных на основе опорной частоты, для выработки и автоматической компенсации с помощью запоминающей обратной связи сигнала рассогласования устройства в процессе получения его функциональной характеристики в соответствии с параметрами датчика, что обеспечивает отслеживание изменений температуры при формировании результата.The principle of operation of a digital thermometer is based on the modulation by pulse-width signals of a thermal converter of pulse-frequency sequences functionally generated on the basis of the reference frequency, for generating and automatically compensating with the aid of the feedback feedback the device mismatch signal in the process of obtaining its functional characteristic in accordance with the sensor parameters, which provides tracking of temperature changes during the formation of the result.

Наличие в устройстве отрицательной обратной связи обеспечивает выход в режим установившегося динамического равновесия, характеризующийся равенством количества импульсов, приходящих на суммирующий N+ и на вычитающий N- входы счетчика 3 в течение периода Т сигнала от термопреобразователя, т.е.The presence of negative feedback in the device provides access to the steady-state dynamic equilibrium mode, characterized by the equality of the number of pulses arriving at the summing N + and subtracting N - inputs of the counter 3 during the period T of the signal from the thermal converter, i.e.

Figure 00000015
,
Figure 00000015
,

где F+ и F- - средние значения частот импульсных последовательностей на суммирующем и вычитающим входах счетчика 3 соответственно.where F + and F - are the average frequencies of the pulse sequences at the summing and subtracting inputs of counter 3, respectively.

На суммирующий вход счетчика 3 за период Т сигнала от термопреобразователя поступают импульсы с выхода преобразователя код-частота 10, количество которых определяется выражениемThe summing input of the counter 3 for the period T of the signal from the thermal converter receives pulses from the output of the code-frequency converter 10, the number of which is determined by the expression

Figure 00000016
,
Figure 00000016
,

где n - разрядность преобразователя код-частота 10;where n is the capacity of the code-frequency converter 10;

F0 - частота опорной импульсной последовательности.F 0 is the frequency of the reference pulse sequence.

На вычитающий вход счетчика 3 за период Т сигнала от термопреобразователя в течение времени T1, соответствующие его единичному значению, поступают импульсы с выхода преобразователя код-частота 11, количество которых определяется выражениемThe subtracting input of the counter 3 for the period T of the signal from the thermal converter during the time T 1 corresponding to its unit value receives pulses from the output of the code-frequency converter 11, the number of which is determined by the expression

Figure 00000017
,
Figure 00000017
,

а в течение времени T2, соответствующие нулевому значению сигнала от термопреобразователя, поступают импульсы с выхода преобразователя код-частота 12, количество которых определяется выражениемand during the time T 2 , corresponding to the zero value of the signal from the thermal converter, pulses from the output of the code-frequency converter 12 arrive, the number of which is determined by the expression

Figure 00000018
,
Figure 00000018
,

где N - выходной код устройства.where N is the output code of the device.

В режиме установившегося динамического равновесия (1) характеристика устройства будет иметь видIn the steady-state dynamic equilibrium mode (1), the characteristic of the device will have the form

Figure 00000019
.
Figure 00000019
.

Подставляя в последнее выражение численные характеристики импульсных последовательностей (2), (3), (4), имеемSubstituting the numerical characteristics of the pulse sequences (2), (3), (4) into the last expression, we have

Figure 00000020
,
Figure 00000020
,

откудаwhere from

Figure 00000021
.
Figure 00000021
.

В результате функциональная характеристика заявляемого устройства соответствует функциональной характеристике частотного термопреобразователя.As a result, the functional characteristic of the claimed device corresponds to the functional characteristic of the frequency thermal converter.

Таким образом, в заявляемом устройстве решена задача интеграции процессов измерения и вычисления, что устраняет необходимость проведения дополнительных вычислений для получения значения измеряемой температуры и что приводит в повышению надежности.Thus, in the inventive device, the problem of integrating the measurement and calculation processes is solved, which eliminates the need for additional calculations to obtain the value of the measured temperature and which leads to increased reliability.

Кроме того, в отличие от прототипа в заявляемом устройстве отсутствуют навесные аналоговые элементы, что повышает его технологичность и позволяет минимизировать массо-габаритные показатели, а также обеспечивает возможность его реализации использованием микросхем с программируемой структурой.In addition, unlike the prototype, the inventive device does not have mounted analog elements, which increases its manufacturability and allows to minimize weight and dimensions, and also provides the possibility of its implementation using microchips with a programmable structure.

Claims (1)

Цифровой термометр, содержащий термопреобразователь, генератор частоты, счетчик, регистр, два элемента И и инвертор, причем выход термопреобразователя подключен к первому входу первого элемента И и ко входу инвертора, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента И, а выход счетчика подключен ко входу регистра, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что в устройство введены третий элемент И, элемент ИЛИ и три преобразователя код-частота, причем кодовые входы первого и второго преобразователей являются кодовыми входами устройства, а кодовый вход третьего преобразователя подключен к выходу регистра, вход записи которого соединен с выходом термопреобразователя, частотные входы первого, второго и третьего преобразователей код-частота подключены к выходу генератора частоты, а выходы - ко вторым входам второго, первого и третьего элементов И соответственно, первый вход третьего элемента И подключен к выходу инвертора, выход второго элемента И подключен к суммирующему входу счетчика, выполненного с возможностью реверсивного счета, а выходы первого и третьего элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика.A digital thermometer comprising a thermoconverter, a frequency generator, a counter, a register, two And elements and an inverter, the thermoconverter output being connected to the first input of the first And element and to the inverter input, the output of which is connected to the first input of the second And element, and the counter output is connected to the input register, the output of which is the output of the device, characterized in that the third element AND, the OR element, and three code-frequency converters are introduced into the device, the code inputs of the first and second converters being I have the code inputs of the device, and the code input of the third converter is connected to the register output, the recording input of which is connected to the output of the thermal converter, the frequency inputs of the first, second and third code-frequency converters are connected to the output of the frequency generator, and the outputs to the second inputs of the second, first and of the third element And, accordingly, the first input of the third element And is connected to the output of the inverter, the output of the second element And is connected to the summing input of the counter, made with the possibility of reverse counting, and the output The first and third AND elements are connected respectively to the first and second inputs of the OR element, the output of which is connected to the subtracting input of the counter.
RU2006116106/28A 2006-05-10 2006-05-10 Digital thermometer RU2312315C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006116106/28A RU2312315C1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Digital thermometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006116106/28A RU2312315C1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Digital thermometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2312315C1 true RU2312315C1 (en) 2007-12-10

Family

ID=38903941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006116106/28A RU2312315C1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Digital thermometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312315C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2519860C2 (en) * 2012-04-10 2014-06-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Digital thermometer
RU2690079C1 (en) * 2018-08-02 2019-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Digital thermometer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. HARDWARE INTERFACE FOR THE TMP04 /SERIAL DIGITAL OUTPUT THERMOMETERS (ELECTRONIC RESOURCE), 2002, p.15. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2519860C2 (en) * 2012-04-10 2014-06-20 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Digital thermometer
RU2690079C1 (en) * 2018-08-02 2019-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Digital thermometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2550464C (en) High resolution time interval measurement apparatus and method
EP2776804B1 (en) High resolution temperature measurement
RU2312315C1 (en) Digital thermometer
CA2214241A1 (en) Rms converter using digital filtering
RU2519860C2 (en) Digital thermometer
RU2583148C1 (en) Microcontroller measuring converter for photoplethysmographic pulse sensor
RU2453854C1 (en) Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer
RU2461804C1 (en) Temperature converter
RU2690079C1 (en) Digital thermometer
RU2583165C1 (en) Interpolates converter time interval in the digital code
RU2623712C1 (en) Temperature measuring device
RU2784409C1 (en) Method and device for determining nuclear reactor steady period
RU2510492C2 (en) Digital thermometre
RU2212637C1 (en) Digital thermometer
RU2546713C1 (en) Microcontroller measurement converter of capacitance and resistance into binary code
RU2570116C1 (en) Device for digital conversion of time interval
RU2135965C1 (en) Digital thermometer
SU336520A1 (en) ALL-UNION j [lATEIiTeO-T [X ^ :; P! EnHAn |
RU2622490C1 (en) Device for measuring the temperature
SU646338A1 (en) Device for calculating gas rate-of-flow
RU2240569C1 (en) Integral transformer
SU1427182A1 (en) Weigher for metering speed of flow of fluid and loose materials
RU2039953C1 (en) Digital thermometer
SU601625A1 (en) Frequency-code converter
SU1338627A1 (en) Method of adjusting measurement range of ionizing radiation dosimeter

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20121123

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160530

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190511