專利名稱:多路數(shù)字溫度顯示儀的制作方法
本實用新型涉及一種熱工測量領(lǐng)域的數(shù)字式測量儀表，它可以對多個測溫點逐點測量和數(shù)碼顯示。
目前在工業(yè)上熱工測量一般都采用指針式動圈表，由于是機械式結(jié)構(gòu)，存在著靈敏度差、精度低、易損壞、可靠性低等缺點，特別是指針顯示，容易產(chǎn)生讀數(shù)誤差，并且由于指針穩(wěn)定需要較長時間(七秒左右)，不能適應(yīng)快速切換的連續(xù)多點溫度測量。
本實用新型的目的，在于克服現(xiàn)有指針式動圈表存在的上述缺陷，設(shè)計一種能進行連續(xù)多點測量、并且數(shù)字顯示測量值的高精度溫度測量儀表。
本實用新型溫度測量儀表由多個溫度傳感器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、信號放大部分，模數(shù)(A／D)變換器、數(shù)字顯示器及穩(wěn)壓電源組成，實現(xiàn)數(shù)字顯示的原理是溫度傳感器上的測量信號經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，輸入信號放大部分放大，經(jīng)放大的信號輸入，模數(shù)變換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后在數(shù)字顯示器上顯示出來。
由于現(xiàn)有的熱敏元件的熱敏信號與溫度值之間存在著非線性問題，本實用新型在電路放大部分設(shè)計了線性化電路，校正熱敏電阻的非線性，使輸入信號在進入信號放大前即線性化，從而保證數(shù)字顯示能準(zhǔn)確反映溫度值。
本實用新型的線性化電路采用模擬法線性化原理，具體實現(xiàn)方法參見圖2中的運算放大器A1、A2部分。其中，運算放大器A1驅(qū)動三極管BG1和BG2組成恒流電橋，分別供給熱敏電阻(接在外接插座點1和點2之間，點2通過點3接地)和標(biāo)準(zhǔn)電阻R0電流I1和I2，點4和點5構(gòu)成橋路輸出。運算放大器A1在點6和點7之間構(gòu)成一個負反饋回路，抑制由于熱敏電阻阻值變化對電流I1的影響。具體原理是，當(dāng)熱敏電阻阻值升高使I1有所下降時，點6的電位變化，經(jīng)運算放大器A1放大后使三極管BG1和BG2基極電流增加，從而使I1提高，起到恒流的作用。
運算放大器A2通過電位器W1調(diào)整線性，使輸入信號線性化。具體原理是橋路輸出的非線性信號，經(jīng)運算放大器A2差分放大，并經(jīng)過運算放大器A1反饋到7點，使三極管BG1輸出一個補償電流，使輸入的非線性信號修正為線性信號。其中電位器W1用于調(diào)整非線性信號的補償幅度。
本實用新型電路放大部分的直流放大采用通用的運算放大電路。溫度傳感器采用熱敏電阻，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)可采用琴鍵式轉(zhuǎn)換開關(guān)，模數(shù)(A／D)變換器為大規(guī)模集成電路成品，數(shù)字顯示器可采用LED發(fā)光二極管顯示板，這些均有市售成品。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點是，由于采用了電子線路及數(shù)字顯示方式，徹底克服了機械式儀表靈敏度低、精度差、可靠性低、讀數(shù)不便、不能實現(xiàn)多點測量等缺點。同時，由于采用了大規(guī)模集成電路，因而具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點。
下面結(jié)合附圖給出本實用新型的一個具體實施例。
圖1為多路數(shù)字溫度顯示儀的系統(tǒng)和原理框圖；圖2為多路數(shù)字溫度顯示儀信號放大部分電路圖，包括線性化器和直流放大器兩部分；圖3為多路數(shù)字溫度顯示儀電源部分電路圖。
圖1中1至16為溫度傳感器，17為多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，18為直流放大器，19為線性化器，其中18和19組成信號放大部分20，21為模數(shù)變換器，22為數(shù)字顯示器，23為穩(wěn)壓電源。
各部分具體結(jié)構(gòu)如下信號放大部分20具體電路見圖2，由四個運算放大器組成，其中A1、A2組成恒流源、模擬法線性化器19，A3、A4組成兩級直流放大器18。最后輸出兩檔電壓信號，其中μ1(0～200mV)驅(qū)動模數(shù)變換器，μ2(0～5V)供輸入計算機備用。
為提高精度，電路設(shè)計中還采取了如下措施一、采用四運算放大器集成器件，如LM324，利用其相同的溫度特性，相互抵消溫度漂移，保證電路系統(tǒng)的精度；二、選用高輸入阻抗的運算放大器，實現(xiàn)高阻輸入；三、采用三線制輸入方式，使外線電阻的阻值分擔(dān)在橋路兩邊，克服外線電阻對儀表的影響。
另外，為校正調(diào)試方便，電路中設(shè)置了三個電位器，其中W1供調(diào)正線性用，W2供調(diào)零用，W3供調(diào)增益用。
模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字顯示部分模數(shù)變換器采用CMOS大規(guī)模集成電路，如TSC－7107 CPL變換器。數(shù)字顯示器采用LED發(fā)光二極管顯示板。
另外，溫度傳感器采用熱敏電阻，如銅電阻、鉑電阻。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)采用琴鍵式手動開關(guān)，并聯(lián)觸點方式，保證輸入回路切換的可靠和準(zhǔn)確。
電源部分見圖3，為保證儀表精度，電路設(shè)計上采用穩(wěn)壓管和調(diào)正管輸出多組電源。其中大功率三極管3DAl輸出電壓供模數(shù)(A／D)變換器21和數(shù)字顯示器22工作，2DW324提供基準(zhǔn)電壓，保證模數(shù)轉(zhuǎn)換精度。2CW穩(wěn)壓管為運算放大器提供穩(wěn)壓源。
儀器的使用和測溫原理把16個傳感器用三芯導(dǎo)線與儀表接線柱相接。接線柱與16路轉(zhuǎn)換開關(guān)17聯(lián)接，通過按動琴鍵使某一路傳感器與放大部分20聯(lián)通。溫度信號經(jīng)線性化校正并放大后變成標(biāo)準(zhǔn)信號送到模數(shù)(A／D)變換器21，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號在數(shù)字顯示器22上顯示。
權(quán)利要求
1.一種多路數(shù)字溫度顯示儀，由溫度檢測部分和顯示部分組成，本實用新型的特征是由多個傳感器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)17、信號放大部分20、模數(shù)(A/D)變換器21、數(shù)字顯示器22的穩(wěn)壓電源23所組成，信號放大部分20由四個運算放大器組成，A1和兩個三極管組成恒流電橋，A2經(jīng)電位器調(diào)整線性，線性化的電壓信號經(jīng)A3、A4兩級放大后送到模數(shù)變換器21，模數(shù)變換器21為CMOS大規(guī)模集成電路，經(jīng)模數(shù)變換器變換后的數(shù)字信號送數(shù)字顯示器22顯示出來，數(shù)字顯示器22采有發(fā)光二極管顯示板。
2.按權(quán)利要求
1所述的多路數(shù)字溫度顯示儀，其特征是所述的信號放大部分20采用四運算放大器集成器件組成。
專利摘要
本實用新型是一種多路數(shù)字溫度顯示儀，由多個傳感器1、2、……16、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)17、信號放大部分20、模數(shù)(A/D)變換器21、數(shù)字顯示器22和穩(wěn)壓電源23組成。采用四運放集成器件和CMOS大規(guī)模集成電路模數(shù)(A/D)變換器。線路上采用模擬量線性化補償法、恒流和高阻輸入方式，能實現(xiàn)多點測量和高精度數(shù)字顯示，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、精度和可靠性高的特點，可用于遠距離多點溫度測量。
文檔編號G01K7/00GK87209805SQ87209805
公開日1988年12月14日 申請日期1987年7月7日
發(fā)明者安大寬 申請人:北京自動化儀表二廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan