CN1017748B

CN1017748B - 比较法热敏电阻测温变送器

Info

Publication number: CN1017748B
Application number: CN 89108562
Authority: CN
Inventors: 江亿
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1992-08-05
Also published as: CN1051787A

Abstract

一种比较法热敏电阻测温变送器，用于热工系统的计算机测量及控制系统，其特点是采用555时基电路。由标准电阻对一电容充电。通过被测热敏电阻对该电容放电。用测量其充、放电时间之比值的方法求得被测热敏电阻的阻值。从而求得被测温度。本发明不仅能避免由于电容器容量不准，电源电压不稳以及温度源移等因素对测量结果的影响，提高测量精度，而且解决了热敏电阻的自热及输出信号易受线路干扰等问题。同时该变送器不需逐台调整标定，可有效地降低生产成本。

Description

本发明涉及一种热工系统的计算机测量及控制系统，特别是涉及一种将计算机作为二次仪表，用热敏电阻作为感温元件的温度变送器。

目前，采用计算机作为二次仪表的温度测量系统所用的温度变送器可分为模拟量输出和数字量输出两大类。模拟量输出的变送器输出信号为电流或电压信号，计算机需通过A/D转换进行测量，导致价格贵。同时信号传输过程容易受到电路及场的干扰，对电源电压、现场施工布线等均有较高的要求。

现有技术中的数字量输出采用热敏电阻作为感温元件的变送器，一般有两种解决方案：一种是采用RC振荡器使电阻值反比于输出频率，用测量频率的方法计算电阻阻值;二是通过被测热敏电阻对一电容充电，构成单稳电路，通过测量其充电时间来计算电阻的阻值。采用以上两种方法进行测量，要想提高测量精度，都要求：1.电容器容量必须准确，这是因为输出参数与电容容量成反比，高精度电容器价格高，或需逐台调整。同时，电容的温度漂移也导致测量误差。2.电源电压必需稳定，电源电压变化亦影响输出参数。此外，采用频率信号输出时，热敏电阻的平均电流不能过小，否则对比较放大回路器件要求高，而平均电流大，又会导致热敏电阻本身的自热问题。为降低热敏电阻的热功率，振荡线路需采用较复杂线路及高性能器件，导致成本提高。

本发明的目的在于避免和克服上述不足和缺陷，提供一种利用热敏电阻作为感温元件的比较法测温变送器，利用该方法及变送器，不仅能直接使变送器与计算机开关量接口相接，避免A/D转换，降低成本，而且能够避免由于电容器容量不准，电源电压不稳、温度漂移以及时间基准不准等因素对输出参数的影响，提高测量精度。

本发明是这样实现的：它是采用555时基电路，通过一标准电阻对某一电容充电，测量其充电时间，电路翻转后，通过被测热敏电阻对该电容放电，计量其放电时间，测量其充电与放电时间的比值，由此计算出被测热敏电阻的阻值，从而求出被测温度。

上述方法是采用比较法测量热敏电阻的阻值，即通过一标准电阻对一电容充电，计量其充电时间，当电容上电压充至一定程度时，通过被测热敏电阻对此电容进行放电，计量其放电时间，充电时间与放电时间之比即等于标准电阻与热敏电阻阻值之比。这样，由标准电阻的阻值，即可求得待测热敏电阻的阻值。这样，整个测量系统的唯一绝对参数是标准电阻，其它参数，如电容容量，电源电压，计时时间标准等，均不对测量结果发生直接影响，从而提高了测量精度。

本发明与现有技术相比，由于采用了555时基电路，并利用唯一的标准电阻作为计算参数，因而不仅避免了由于电容容量不准，电源电压不稳、温度漂移及时间基准不准等因素对测量结果的影响，有效地提高了测量精度，而且解决了热敏电阻因平均电流太大而引起的自热以及变送器输出的信号线易受线路干扰的问题。同时，由于对器件没有特别高的要求，可使变送器不需要逐台调整标定，并能降低生产成本。

附图1为实现本发明的线路图。

附图2为输出的波形图。

下面结合附图详细说明该发明的实施例。

在图1中，由经过7805电路[11]稳压后的5V电源通过标准电阻[12]及二极管[13]对电容[17]进行充电。当电容[17]上的电压达到2/3电源电压时，555时基电路[15]翻转，输出脚3由高电平翻转为低电平，同时放电端脚7导通，从而电容[17]通过二极管[16]经被测热敏电阻[14]经555时基电路的脚7放电，待电容器[17]上的电压低至1/3电源电压后，555电路脚3再次翻转。附图2给出了555电路脚3输出的波形。用计算机[18]通过计数的方法测量其高电平及低电平的时间τ1，τ2，计算其占空比：K＝τ₁/τ₂，因占空比等于标准电阻与被测热敏电阻的比，故可求出被测热敏电阻的阻值，即：

K＝τ₁/τ₂＝Rs/Rt;

Rt＝Rs/K

式中，Rs为标准电阻阻值，

Rt为被测热敏电阻[14]的阻值。

为了提高用计算机测时间的分辨度及变送器输出信号的传输特性，设计此电路的翻转周期可为1/10-1/20秒，当热敏电阻工作范围在10～20KΩ时，电容器应选择10～20μf。

为保证上述测量的准确性，电容容量，翻转电压，充电电源电压，计时时间标准等参数应在充-放电周期内不发生变化，二极管[13]

最好选用导通电压小，正向等效电阻小，开关速度快的管子，如2AK或2AP型。

上述的时基电路除使用555时基电路外

时基电路。

Claims

1、一种将计算机作为二次仪表，用热敏电阻作为感温元件的测温变送器，其特征是由时基电路[15]和由标准电阻[12]极管[13]、电容[17]构成的充电电路及由被测热敏电阻[14]、极管[16]、电容[17]、时基电路[15]构成的放电电路以及稳压电源11等组成；稳压电源[11]输出的电源电压通过标准电阻[12]，极管[13]对电容[17]进行充电，当电容[17]上的电压达到某一予定值时时基电路[15]翻转，其输出端由高电平变为低电平，同时放电端导通，从而使电容[17]通过二极管[16]经被测热敏电阻[14]经时基电路[15]的放电端放电，待电容器上的电压低至另一予定值时，时基电路[15]再次翻转，其输出端又由低电平度为高电平；用计算机18通过计数的方法测量其高电平及低电平的时间进而求出被测热敏电阻的阻值。