DE2743233A1

DE2743233A1 - Einrichtung zur temperaturmessung mit einer digitalen temperaturanzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2743233A1
Application number: DE19772743233
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Phys Jung; Wolfgang Stark; Rainer Steinacker
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1977-09-26
Publication date: 1979-04-05
Also published as: GB2005096B; FR2404210A1; GB2005096A; FR2404210B3

Description

Einrichtung zur Temperaturmessung mit einer digitalen Ter.iperaturanzei.geei nrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Temperaturmessung mit einer digitalen Temperaturanzeigeeinrichtung mit mehreren Anzeigeelementen, die über eine Ansteuerungsschaltungnanordnung und eine Meßschaltungsanoranung mit einem elektrischen Temperaturfühler in Verbindung steht

Eine derartige bekannte Einrichtung, die auch als digitales Thermometer bezeichnet v;ird, umfaßt einen elektrischen Temperaturfühler mit linearer Charakteristik, an dem ein der Temperatur proportionaler Spannungsabfall abgreifbar ist. Der Spannungsabfall beaufschlagt eine integrierte Digitalvoltmeterschaltung als Meßschaltungsanordnung und eine integrierte Displayansteuerungsschaltung, G. h. die AnsteuerungPschaltungs&nordnung für die digitale Temperaturanzeigeejnrichtung . Die Temperaturanzeigeeinrichtung umfaßt zur mehrstelligen Temperaturanzeige eine Anzahl von Anzeigeelement er. . Die Arizeigelemente beinhalten ihrerseits mehrere getrennt ansteuerbare Segmente, deren durch die Ansteuerung sichtbar gemachte Konfiguration den anzuzeigenden Ziffernwert ergibt.

Die integrierte Digitalvoltmeterschaltung und Displayansteuerschaltung ist in der bekannten Ausführungsform, die mindestens zwei integrierte Schaltkreise mjt zusätzlichen Schaltelementen umfaßt, verhältnismäßig aufwendig. - Ferner bedingt der lineare Temperaturfühler einen nennenswerten Zusatzaufwand, wenn auf eine zusätzliche Linearisierung der gesamten Einrichtung

9098U/0224

!Verzichtet wird, da die üblichen Linearisierungsschaltiingen den Aufwand zu sehr vergrößern können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Einrichtung zur Temperaturmessung mit einer digitalen Temperaturanzeigeeinrichtung eine möglichst genau arbeitende Einrichtung mit verhältnismäßig geringem Herstellungsaufwand zu schaffen .

Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung zur Temperaturmessung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines Mikroprozessor-Systems, welches zur Analog/Digitalumsetzung des von dem Temperaturfühler abgegebenen elektrischen Analogsignals in ein Digitalsignal, zur Zuordnung eines anzuzeigenden Temperaturwerts zu jedem Digitalsignal, zur Umsetzung jedes anzuzeigenden Temperaturwerts in Signale zur Ansteuerung der Anzeigeelemente eingerichtet ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also zum Realisieren einer Vielzahl von Funktionen, die bei der digitalen Temperaturmessung auszuüben sind, von einem Mikropozessorsystem Gebrauch gemacht, das mit verhältnismäßig geringem Aufwand zur Durchführung aller dieser Funktionen programmiert werden kann. Das Mikroprozessor-System besteht dabei aus dem eigentlichen Mikroprozessor mit Speichereinheiten. In dem Mikroprozessorsystem wird also zunächst ein analoges Spannungssignal, das dem Meßwert proportional ist, in ein Digitalsignal umgesetzt, das wiederum in geeignete Signale zur Ansteuerung der Anzeigeelemente in Abhängigkeit von dem Aufbau und der Charakteristik dieser Anzeigeelemente umgesetzt wird.

In besonders vorteilhafter V/eise kann die Einrichtung dadurch weiter ausgestaltet werden, daß an einen "Ausgang des Mikroprozessor-Systems eine Warneinrichtung angeschlossen ist und daß das Mikroprozessor-System in der Art eines

9098U/0224

Grerizv:ertgebers zur Abgabe eines Signals an die Warneinrichtung bei Über-und/oder Unterschreiten von vorgegebenen Grenzwerten eingerichtet ist . - In dieser Einrichtung sind die Grenzwerte in die Speicher des Mikroprozessor-Systems einfach einzuspeichern, viobei anzugeben ist j ob es sich um einen oberen oder einen unteren Grenzwert handelt. Abgesehen von der Warneinrichtung, die aus einer Signallampe und/oder akustischen Signalgeber bestehen kann bedingt diese Grenzwertmeldung infolge einer zusätzlichen Ausnutzung des Mikroprozessor-System? keinen nennenswerten Mehraufwand.

Weiterhin kann die Einrichtung vorteilhart dadurch ausgestaltet werden, daß ein photoelektrisches Element an das Mikroprozessor-System angeschlossen ist, das zusätzlich zur Helligkeitssteuerung der Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist. - Das photoelektrische Element steht dabei mit der Ansteuerungsschaltungsanordnung in Verbindung, sodaß ein der gewünschten Helligkeit der Anzeigeeinrichtung mod oliertes Signal erzeugt wird . Auch diese vorteilhafte Maßnahme, die eine gut ablesbare Anzeige des Temperaturwerts bei unterschiedlichen Umgebungshelligkeiten ohne Blendung durch die Anzeige ermöglicht, verursacht infolge der Mehrfachausnutzung des Mikroprozessor-Systems keinen erheblichen Mehraufwand .

Bei einer Einrichtung zur Temperaturmessung mit einer den Temperaturwert sequentiell anzeigenden Anzeigeeinrichtung ist zweckmäßig der verwendete Mikroprozessor zum sequentiellen Betrieb der Anzeigeeinrichtung eingerichtet . τ Durch die üblicherweise getaktete Betriebsweise des Mikroprozessors kann also ohne Mehraufwand auch ohne weiteres der sequentielle Betrieb der Anzeigeeinrichtung realisiert werden.

Eine Einrichtung zur Temperaturmessung mit Anzeigeelementen

9098U/0224

- st -

•6.

cjlie eine Vielzahl von Anzeigesegmenten umfassen, ist die Einrichtung zweckmäßig mit dem Merkmal ausgestaltet, daß das Mikroprozessor-System zur Kodierung der Signale zur Ansteuerung der einzelnen Anzeigesegmente der Anzeigeelemente eingerichtet ist. - Zu dieser Segmentkodierung kann das Mikroprozessor-System ebenfalls praktisch ohne Mehraufwand ausgenutzt werden.-Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung besteht darin , daß die Meßschaltungsanordnung einen Komparator umfaßt, der an einem ersten Eingang mit einem temperaturabhängigen Widerstand als Temperaturfühler verbunden ist, der an einem zweiten Eingang über ein Widerstandsnetzwerk mit einem Ausgang des Mikroprozessor-Systems in Verbindung steht und der mit seinem Ausgang an einen Eingang des Mikroprozessor-Systems angeschlossen ist. - Auf diese Weise wird das Mikroprozessor-System zweckmäßig zur digitalen Temperaturmessung ergänzt, wobei die gesamte Einrichtung durch das nach Maßgabe des Mikroprozessor-Systems einschaltbare Widerstandsnetzwerk zur linearen Temperaturanzeige linearisiert wird. Dabei kann ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC-Widerstand) als Temperaturfühler verwendet werden, auch wenn die Kennlinie dieses Temperaturfühlers nicht überall streng linear ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Temperaturmessung wird im folgenden an Hand eines Blockschaltbilds beschrieben, in dem eine solche Einrichtung schematisiert dargestellt ist.

In der Zeichnung ist mit 1 als Teil der Meßschaltungsanordnung,die einen Komparator umfaßt, ein Differenzverstärker 1 bezeichnet. Ein erster Eingang 2 des Differenzverstärkers liegt an dem Verbindungspunkt zwischen einem temperaturabhängigen Widerstand 3 und einem ohmschen Widerstand 4, der an eine Betriebsspannungsquelle plus U. angeschlossen ist. Der zweite Eingang 5

Ö098U/Q224

des Differenzverstärkers liegt* an dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen einem weiteren ohmschen Widerstand 6 und dem Ausgang eines Widerstandsnetzw.erks 7 ·

Der Ausgang des Komparators, der durch den Ausgang 8 des Differenzverstärkers gebildet wird, ist an einen Eingang eines Mikroprozessor-Systems 10 angeschlossen . Von dem Mikroprozessor-System führt ein erster Ausgang mit einer Reihe von Leitungen zu dem Widerstandsnetzwerk 7 . Die Widerstände dieses Widerstandsnetzwerks sind so gewählt, daß sich der gewünschte Zusammenhang zwischen der Temperaturanzeige und der tatsächlich herrschenden Temperatur ergibt, d. h. eine möglichst lineare Kennlinie.

Zur Temperaturanzeige dient die Anzeigeeinrichtung 12. Sie besteht aus mehreren Anzeigeelementen 13, 1*1, 15, die wiederum einzelne Segmente, z. B. 16 - 22,aufweisen . Die einzelnen Anzeigeelemente werden sequentiell nacheinander entsprechend dem anzuzeigenden Temperaturwert angesteuert, wobei bei der Ansteuerung jedes Anzeigeelements die Segmente zur Darstellung des zutreffenden Ziffernwerts aktiviert werden. Die Anzeigeeinrichtung 12 und zugehörige Teile der Ansteuerungsschaltungsanorndung werden also im Zeitmultiplexbetrieb betrieben. Die einzelnen Anzeigeelemente werden über Ausgangsleitungen 23 des Mikroprozessor-Systems angesteuert . Zur Ansteuerung der einzelnen Segmente jedes Anzeigeelements dienen die Ausgangsleitungen 24 .

Schließlich ist aus der Zeichnung noch ein lichtempfindliches Element 25 erkennbar, das an einen Eingang 26 des Mikroprozessor-Systems angeschlossen ist.

Die dargestellte Schaltungsanorndung arbeitet im wesentlichen folgendermaßen, daß der Differenzverstärker 1 ein Analogsignal an seinem Ausgang 8 entsprechend der Spannungsdifferenz an seinen Eingängen 2 und 5 bildet, das so groß ist, daß die Spannungsdifferenz an seinen Eingängen annähernd 0 wird. Dabei hängt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers von dem Spannungsabfall

9098U/0224

an dem temperaturabhängigen Widerstand 3jder wiederum eine Funktion der Temperatur ist, ab sowie von dem Wert de.s eingeschalteten Widerstands des Widerstandsnetzwerks

der Die Einschaltung des geeigneten Widerstands oder geeigneten Widerstandskombinationyum eine lineare Beziehung zwischen der Temperatur und der Anzeige zu erreichen, erfolgt dabei durch das Mikroprozessor-System 10 in Abhängigkeit von der Analogspannung an dem Ausgang des Differenzverstärkers. Das Analogsignal, das in den Eingang 9 des Mikroprozessor-Systems eingegeben wird, erfährt hierin eine Umwandlung in ein Digitalsignal, aus dem Ausgangssignale durch Segmentkodierung zur Ansteuerung der Segmente 16 - 22 sämtlicher Ariz'eigeelemente 13 - 15 im Zeitmultiplexbetrieb gebildet werden.

Die Helligkeit der angesteuerten Segmente, deren Konfiguration das gewünschte Ziffernbild ergibt, wird dabei durch das lichtempfindliche Element 25 zusätzlich gesteuert,

Es erfolgt also eine blendungsfreie,gut ablesbare Anzeige des genauen Temperaturwerts in digitaler Form.

8098U/0224

Claims

VDO 6 FRANKFURT/MAIN

■ADOLF SCHINDLING AG GRÄFSTRASSE 103

Patentansprüche

!./Einrichtung zur Temperaturmessung mit einer digitalen Temperaturanzeigeeinrichtung mit mehreren Anzeigeelementen, die über eine Ansteuerungsschaltungsanordnung und eine Meßschaltungsanordnung mit einem elektrischen Temperaturfühler in Verbindung steht , gekennzeichnet durch die Verwendung eines Mikroprozessor-Systems (10), das zur Analog/Digitalumsetzung des von dem Temperaturfühler (temperaturabhängiger Widerstand 3) abgegebenen elektrischen Analogsignals in ein Digitalsignal, zur Zuordnung eines anzuzeigenden Temperaturwerts zu jedem Digitalsignal, zur Umsetzung jedes anzuzeigenden Temperaturwerts in Signale zur Ansteuerung der Anzeigeelemente (13 bis 15) eingerichtet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ausgang des Mikroprozessor-Systems (10) eine Warneinrichtung angeschlossen ist und daß das Mikroprozessor-System in der Art eines Grenzwertgebers zur Abgabe eines Signals an die Warneinrichtung bei Über- und/oder Unterschreiten von vorgegebenen Grenzwerten eingerichtet ist.
3. Einrichtung zur Temperaturmessung mit einer den Temperaturwert sequentiell anzeigenden Anzeigeeinrichtung, na:'; ei;"i-?n aer Ansprüche 1 bis 1, dadurch cekenn_z_e_i_c_nnet ,

?- ■. ■»·; J» : £» i' 'J ijs t< -.:.

•daß das Mikroprozessorsystem ClO) zum sequentiellen Betrieb der Anzeigeeinrichtung (12) eingerichtet ist.
4. Einrichtung zur Temperaturmessung mit Anzeigeelementen, die eine Vielzahl von Anzeigesegmenten umfassen, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikroprozessor-System (10) zur Kodierung der Signale zur Ansteuerung der einzelnen Anzeigesegmente (16 - 22) der Anzeigeelemente (13 - 15) eingerichtet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßschaltungsanordnung einen Komparator (Differenzverstärker 1) umfaßt, der an einen ersten Eingang mit einem temperaturabhängigen Widerstand (3) als Temperaturfühler verbunden ist, der an einem zweiten Eingang über ein Widerstandsnetzwerk (7) mit einem Ausgang (11) des Mikroprozessor-Systems (10) in Verbindung steht und der mit seinem Ausgang an einen Eingang (5) des Mikroprozessor-Systems angeschlossen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein photoelektrisches Element (15) an das Mikroprozessor-System (10) angeschlossen ist, das zusätzlich zur Helligkeitssteuerung der Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist

90981 n/022i