CN88203185U

CN88203185U - 热敏电阻线性化器

Info

Publication number: CN88203185U
Application number: CN 88203185
Authority: CN
Inventors: 朱宣信; 张木华; 代诸愚
Original assignee: BEIJING INST OF MECHANICAL AUTOMATION COMMISSION OF MACHINE BUILDING
Current assignee: BEIJING INST OF MECHANICAL AUTOMATION COMMISSION OF MACHINE BUILDING
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1988-10-05

Abstract

本实用新型属于仪表控制类。

热敏电阻通过跟随器、反相放大器、电压比较器、综合放大器，再由综合放大器的输出通过反馈电阻反馈到热敏电阻上，将热敏电阻的电阻值与温度之非线性关系转变成为放大器输出电压与被测温度的线性关系。该线性化器用于数字温度显示与控制中，测温精度可达1℃。反应灵敏，工作稳定可靠。

Description

本实用新型属于仪表控制类。

在食品、化工、橡胶、塑料、电子以及农用中的家禽孵化、医用中的细菌培养等设备的温度测量大多属于中常温区（－50℃到270℃）的温度测量。在这个温区，热敏电阻由于测温灵敏度高、反应迅速、互换性好，有明显的优越性，是其它温度传感器如铂电阻、热电偶、半导体等所不及的。但热敏电阻与温度的关系存在着严重的非线性，严重影响用数字的方法实现精确的测量及控制，以往采用模拟指针的方法，温度的显示由模拟表盘刻度的非线性来实现，若要实现数字显示，不能采用此方法，对于数字化测量，电压与电阻的线性关系容易实现，如单片的模数转换器，显示的数字值与电压的关系是线性的，也即电阻值的数字显示是容易实现的。但由于热敏电阻与温度存在着严重的非线性，要将热敏电阻反应出来的温度实现数字显示是困难的。

本实用新型的目的是在较宽的温度范围内实现热敏电阻反应的温度与线性化器输出电压呈线性关系。

本实用新型是这样实现的：由恒定电压经过一固定电阻对热敏电阻供电，在热敏电阻两端取下电压，经过跟随器、综合放大器，反馈到热敏电阻上，则在一定范围可实现热敏电阻反应的温度与热敏电阻上的电压降成线性关系。其原理见附图1，U_S是外加固定电压，放大器1用作跟随器，综合放大器9作放大用。固定电阻R_S与R_f经选择后，综合放大器9的放大倍数为：

K＝R_f（n- 1/(R_s) - 1/(R_f) )= (R₈)/(R₇) （1）

其中n＝ (Rt₁+Rt₃-2Rt₂)/((Rt₁+Rt₃)Rt₂-2Rt₁Rt₃)

Rt₁、Rt₂、Rt₃是热敏电阻在温度t₁、t₂、t₃三点的电阻值。

t₁、t₂、t₃的关系是：t₂－t₁＝t₃－t₂

据此，选择综合放大器9的放大倍数K，则可在一定范围内实现热敏电阻上的电压降与其反应的温度成线性。

要实现较宽温度范围内的线性化，首先将温度范围分段，每段实现线性化，然后作如下处理：

因热敏电阻上的电压降

U_{t} = \frac{(\frac{U_{s}}{R_{s}} - \frac{R_{s} U_{b}}{R_{f} R_{b}} {)R}_{t}}{1+(\frac{1}{R_{S}} + \frac{1+K}{R_{t}} {)R}_{t}} (2)

当温度等于零时，热敏电阻的电阻值并不等于零，热敏电阻上的电压降U_t与温度t的关系为：U_t＝a－bt （3）

式中a是常数，b值对不同线性化段是不同的。

如果另外加一级运算放大器，加上偏压后，可使其输出电压

U₀＝K₂bt （4）

虽然各个线性化段b值不同，但只要相应改变该运算放大器的放大系数K2之值，就可使K₂b成为常数，则该运算放大器的输出电压U₀在较宽温度范围内与温度成线性关系。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。

图1为热敏电阻线性化器基本原理图

图2为热敏电阻线性化器电路图

Us是一个恒定的外加电压，通过R1加到热敏电阻Rt上，综合放大器9的输出通过反馈电阻Rf反馈到热敏电阻上。放大器1是跟随器，它跟随热敏电阻上电压的变化，再经过反相放大器3，然后通过电阻加到综合放大器9的输入端。经过电阻R2、R3、R4、R5取下分压，通过4、5、6电压比较器（实际上是由运算放大器组成）与反相器3的输出电压进行比较。4、5、6电压比较器上的二极管的作用是使放大器正输出时没有电压，负输出时有电压，此负电压随着电压比较器上二个输入电压差别的增大而增大，这样可以达到，对于不同线性化段，4、5、6电压比较器的输出电压随着温度的上升逐步加到综合放大器9的各个输入电阻上，以改变不同线性化段的放大倍数，实现分段线性化。

以上分段线性化，每段的温度范围可取50℃，为了实现较宽温度范围内（250℃）输出电压与温度的线性化，从公式（1）、（2）、（3）可知K值及b值各线性化段不同，为此增加一运算放大器8，在不同的线性化段，4、5、6电压比较器有不同的输出，通过运算放大器8不同的输入电阻以改变其放大倍数K2，根据公式（4）可知，改变K2使得K₂b成为一个常数，使运算放大器8的输出电压U₀在较宽的温度范围内与温度t成线性。

以上热敏电阻线性化器用于数字温度显示控制仪中，测温精度可达1℃，反应灵敏，工作稳定可靠。

Claims

1、热敏电阻线性化器，其特征在于它包括：

(1)跟随器，其输出电压跟随热敏电阻上电压的变化，输出到反相放大器和电压比较器。

(2)反相放大器，其输出电压与输入电压大小相等、极性相反，通过它使电压比较器及综合放大器获得正确的极性。

(3)电压比较器，它将热敏电阻上变化的电压与固定的给定电压比较，供给综合放大器。

(4)综合放大器，其输入与电压比较器、反相放大器的输出相连接，以实现不同线性化段不同的放大倍数。

2、根据权利要求1所述的线性化器，其特征在于所述的电压比较器和综合放大器通过运算放大器及其不同的输入电阻，改变其放大倍数，实现较宽温度范围内输出电压与温度的线性关系。