CN87209805U - 多路数字温度显示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种多路数字温度显示仪，由多个传感器1、2、……16、多路转换开关17、信号放大部分20、模数(A/D)变换器21、数字显示器22和稳压电源23组成。采用四运放集成器件和CMOS大规模集成电路模数(A/D)变换器。线路上采用模拟量线性化补偿法、恒流和高阻输入方式，能实现多点测量和高精度数字显示，具有体积小、结构简单、成本低、精度和可靠性高的特点，可用于远距离多点温度测量。

Description

多路数字温度显示仪

本实用新型涉及一种热工测量领域的数字式测量仪表，它可以对多个测温点逐点测量和数码显示。

目前在工业上热工测量一般都采用指针式动圈表，由于是机械式结构，存在着灵敏度差、精度低、易损坏、可靠性低等缺点，特别是指针显示，容易产生读数误差，并且由于指针稳定需要较长时间（七秒左右），不能适应快速切换的连续多点温度测量。

本实用新型的目的，在于克服现有指针式动圈表存在的上述缺陷，设计一种能进行连续多点测量、并且数字显示测量值的高精度温度测量仪表。

本实用新型温度测量仪表由多个温度传感器、多路转换开关、信号放大部分，模数（A／D）变换器、数字显示器及稳压电源组成，实现数字显示的原理是：温度传感器上的测量信号经多路转换开关切换，输入信号放大部分放大，经放大的信号输入，模数变换器转换为数字信号，最后在数字显示器上显示出来。

由于现有的热敏元件的热敏信号与温度值之间存在着非线性问题，本实用新型在电路放大部分设计了线性化电路，校正热敏电阻的非线性，使输入信号在进入信号放大前即线性化，从而保证数字显示能准确反映温度值。

本实用新型的线性化电路采用模拟法线性化原理，具体实现方法参见图2中的运算放大器A₁、A₂部分。其中，运算放大器A₁驱动三极管BG₁和BG₂组成恒流电桥，分别供给热敏电阻（接在外接插座点1和点2之间，点2通过点3接地）和标准电阻R₀电流I₁和I₂，点4和点5构成桥路输出。运算放大器A₁在点6和点7之间构成一个负反馈回路，抑制由于热敏电阻阻值变化对电流I₁的影响。具体原理是，当热敏电阻阻值升高使I₁有所下降时，点6的电位变化，经运算放大器A₁放大后使三极管BG₁和BG₂基极电流增加，从而使I₁提高，起到恒流的作用。

运算放大器A₂通过电位器W₁调整线性，使输入信号线性化。具体原理是：桥路输出的非线性信号，经运算放大器A₂差分放大，并经过运算放大器A₁反馈到7点，使三极管BG₁输出一个补偿电流，使输入的非线性信号修正为线性信号。其中电位器W₁用于调整非线性信号的补偿幅度。

本实用新型电路放大部分的直流放大采用通用的运算放大电路。温度传感器采用热敏电阻，多路转换开关可采用琴键式转换开关，模数（A／D）变换器为大规模集成电路成品，数字显示器可采用LED发光二极管显示板，这些均有市售成品。

本实用新型与现有技术相比的优点是，由于采用了电子线路及数字显示方式，彻底克服了机械式仪表灵敏度低、精度差、可靠性低、读数不便、不能实现多点测量等缺点。同时，由于采用了大规模集成电路，因而具有结构简单、体积小、成本低、可靠性高等优点。

下面结合附图给出本实用新型的一个具体实施例。

图1为多路数字温度显示仪的系统和原理框图；

图2为多路数字温度显示仪信号放大部分电路图，包括线性化器和直流放大器两部分；

图3为多路数字温度显示仪电源部分电路图。

图1中：1至16为温度传感器，17为多路转换开关，18为直流放大器，19为线性化器，其中18和19组成信号放大部分20，21为模数变换器，22为数字显示器，23为稳压电源。

各部分具体结构如下：

信号放大部分20：具体电路见图2，由四个运算放大器组成，其中A₁、A₂组成恒流源、模拟法线性化器19，A₃、A₄组成两级直流放大器18。最后输出两档电压信号，其中μ₁（0～200mV）驱动模数变换器，μ₂（0～5V）供输入计算机备用。

为提高精度，电路设计中还采取了如下措施：

一、采用四运算放大器集成器件，如LM324，利用其相同的温度特性，相互抵消温度漂移，保证电路系统的精度；

二、选用高输入阻抗的运算放大器，实现高阻输入；

三、采用三线制输入方式，使外线电阻的阻值分担在桥路两边，克服外线电阻对仪表的影响。

另外，为校正调试方便，电路中设置了三个电位器，其中W₁供调正线性用，W₂供调零用，W₃供调增益用。

模数转换和数字显示部分：模数变换器采用CMOS大规模集成电路，如TSC－7107    CPL变换器。数字显示器采用LED发光二极管显示板。

另外，温度传感器采用热敏电阻，如铜电阻、铂电阻。多路转换开关采用琴键式手动开关，并联触点方式，保证输入回路切换的可靠和准确。

电源部分：见图3，为保证仪表精度，电路设计上采用稳压管和调正管输出多组电源。其中大功率三极管3DAl输出电压供模数（A／D）变换器21和数字显示器22工作，2DW324提供基准电压，保证模数转换精度。2CW稳压管为运算放大器提供稳压源。

仪器的使用和测温原理：把16个传感器用三芯导线与仪表接线柱相接。接线柱与16路转换开关17联接，通过按动琴键使某一路传感器与放大部分20联通。温度信号经线性化校正并放大后变成标准信号送到模数（A／D）变换器21，经模数转换后变成数字信号在数字显示器22上显示。

Claims (2)

1、一种多路数字温度显示仪，由温度检测部分和显示部分组成，本实用新型的特征是：由多个传感器、多路转换开关17、信号放大部分20、模数(A/D)变换器21、数字显示器22的稳压电源23所组成，信号放大部分20由四个运算放大器组成，A₁和两个三极管组成恒流电桥，A₂经电位器调整线性，线性化的电压信号经A₃、A₄两级放大后送到模数变换器21，模数变换器21为CMOS大规模集成电路，经模数变换器变换后的数字信号送数字显示器22显示出来，数字显示器22采有发光二极管显示板。

2、按权利要求1所述的多路数字温度显示仪，其特征是：所述的信号放大部分20采用四运算放大器集成器件组成。

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