DE2743233A1 - DEVICE FOR TEMPERATURE MEASUREMENT WITH A DIGITAL TEMPERATURE DISPLAY DEVICE - Google Patents
DEVICE FOR TEMPERATURE MEASUREMENT WITH A DIGITAL TEMPERATURE DISPLAY DEVICEInfo
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Description
Einrichtung zur Temperaturmessung mit einer digitalen Ter.iperaturanzei.geei nrichtungDevice for temperature measurement with a digital temperature display device
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 stehtThe invention relates to a device for temperature measurement with a digital temperature display device with a plurality of display elements, which via a control circuit arrangement and a measuring circuit arrangement with an electrical temperature sensor is in communication
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.One such known device, also referred to as a digital thermometer, comprises an electrical one Temperature sensor with linear characteristics at which a voltage drop proportional to the temperature can be tapped. The voltage drop acts on a integrated digital voltmeter circuit as measuring circuit arrangement and an integrated display control circuit, G. h. the control circuit arrangement for the digital temperature display device. The temperature display device includes multi-digit Temperature display a number of display elements. . The Arizeigelemente in turn contain several separately controllable segments, whose configuration made visible by the control indicates the numerical value to be displayed results.
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 EinrichtungThe integrated digital voltmeter circuit and display control circuit is in the known embodiment, the at least two integrated circuits with additional Includes switching elements, relatively expensive. - Furthermore, the linear temperature sensor requires considerable additional effort, if an additional one Linearization of the entire facility
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!Verzichtet wird, da die üblichen Linearisierungsschaltiingen den Aufwand zu sehr vergrößern können.! Is omitted because the usual linearization circuits can increase the effort too much.
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 .The present invention is therefore based on the object while avoiding the disadvantages of the known Device for temperature measurement with a digital temperature display device that works as precisely as possible To create device with relatively little manufacturing effort.
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.This object is achieved according to the invention for a device for temperature measurement of the type mentioned at the beginning solved by the use of a microprocessor system, which is used for the analog / digital conversion of the temperature sensor output electrical analog signal into a Digital signal, for assigning a temperature value to be displayed to each digital signal, for converting each to be displayed Temperature value in signals for controlling the display elements is set up.
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.According to the present invention, a large number of functions are used in digital temperature measurement are to be exercised, made use of a microprocessor system with relatively little Effort to perform all of these functions can be programmed. The microprocessor system consists of the actual microprocessor with storage units. In the microprocessor system, an analog voltage signal, which is proportional to the measured value, is first converted into a digital signal, which in turn is converted into suitable signals for control the display elements implemented depending on the structure and characteristics of these display elements will.
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 einesIn a particularly advantageous manner, the device be further developed in that a warning device is connected to an "output of the microprocessor system" is and that the microprocessor system in the manner of a
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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.Grerizv: ertgebers for sending a signal to the warning device is set up for exceeding and / or falling below predetermined limit values. - In this facility If the limit values are to be simply stored in the memory of the microprocessor system, please specify viobei j is whether it is an upper or a lower limit value. Apart from the warning device that came out a signal lamp and / or acoustic signal generator may exist due to this limit value message as a result of a additional use of the microprocessor system? none significant additional effort.
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 .Furthermore, the device can advantageously be configured as a result be that a photoelectric element is connected to the microprocessor system, which in addition is designed to control the brightness of the display device. - The photoelectric element stands with the control circuit arrangement in connection, so that one of the desired brightness of the display device mod ulated signal is generated. This advantageous measure, too, is an easily readable display of the temperature value with different ambient brightness without glare from the display, caused as a result the multiple use of the microprocessor system does not considerable additional effort.
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.In a device for temperature measurement with a display device sequentially displaying the temperature value the microprocessor used is expediently set up for sequential operation of the display device . τ Due to the usually clocked mode of operation of the microprocessor can therefore also easily operate the display device sequentially without any additional effort will be realized.
Eine Einrichtung zur Temperaturmessung mit AnzeigeelementenA device for temperature measurement with display elements
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•6.• 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.cjlie comprise a plurality of display segments is the device expediently designed with the feature that the microprocessor system for coding the signals is set up to control the individual display segments of the display elements. - About this segment coding the microprocessor system can also be used with practically no additional effort. A particularly advantageous one The embodiment of the device consists in that the measuring circuit arrangement comprises a comparator which is connected at a first input to a temperature-dependent resistor as a temperature sensor, which is on a second input connected to an output of the microprocessor system via a resistor network and which is connected with its output to an input of the microprocessor system. - To this Way, the microprocessor system is expediently supplemented for digital temperature measurement, with the entire Set up by the resistor network, which can be switched on according to the microprocessor system, for linear Temperature display is linearized. A resistor with a negative temperature coefficient (NTC resistor) can be used as a temperature sensor, even if the characteristic curve of this temperature sensor is not is strictly linear everywhere.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Temperaturmessung wird im folgenden an Hand eines Blockschaltbilds beschrieben, in dem eine solche Einrichtung schematisiert dargestellt ist.An embodiment of the device according to the invention for temperature measurement is in the following on the basis of a Block diagram described in which such a device is shown schematically.
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 5In the drawing is 1 as part of the measuring circuitry, the comprises a comparator, denotes a differential amplifier 1. A first input 2 of the Differential amplifier is located at the connection point between a temperature-dependent resistor 3 and an ohmic resistor 4, which is connected to an operating voltage source plus U. is connected. The second entrance 5
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des Differenzverstärkers liegt* an dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen einem weiteren ohmschen Widerstand 6 und dem Ausgang eines Widerstandsnetzw.erks 7 ·of the differential amplifier is * at the common connection point between another ohmic resistor 6 and the output of a resistor network 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.The output of the comparator, which is indicated by the output 8 of the Differential amplifier is formed is connected to an input of a microprocessor system 10. Of the The microprocessor system leads a first output with a series of lines to the resistor network 7. the Resistances of this resistor network are chosen so that the desired relationship between the temperature display and the temperature actually prevailing, d. H. as linear a characteristic as possible.
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 .The display device 12 is used to display the temperature. It consists of several display elements 13, 1 * 1, 15 , which in turn have individual segments, e.g. B. 16-22. The individual display elements are activated sequentially one after the other according to the temperature value to be displayed, the segments for displaying the relevant numerical value being activated when each display element is activated. The display device 12 and associated parts of the control circuit arrangement are thus operated in time-division multiplex mode. The individual display elements are controlled via output lines 23 of the microprocessor system. The output lines 24 are used to control the individual segments of each display element.
Schließlich ist aus der Zeichnung noch ein lichtempfindliches Element 25 erkennbar, das an einen Eingang 26 des Mikroprozessor-Systems angeschlossen ist.Finally, there is also a light-sensitive one from the drawing Element 25 can be seen, which is connected to an input 26 of the microprocessor system.
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 SpannungsabfallThe circuit arrangement shown works essentially as follows: the differential amplifier 1 forms an analog signal at its output 8 according to the voltage difference at its inputs 2 and 5, that is so great that the voltage difference across his Inputs becomes approximately 0. The output signal of the differential amplifier depends on the voltage drop
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an dem temperaturabhängigen Widerstand 3jder wiederum eine Funktion der Temperatur ist, ab sowie von dem Wert de.s eingeschalteten Widerstands des Widerstandsnetzwerksat the temperature-dependent resistor 3jder in turn is a function of the temperature, from and on the value of the switched-on resistor of the resistor network
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.The inclusion of the appropriate resistor or appropriate combination of resistors to establish a linear relationship between to achieve the temperature and the display, takes place by the microprocessor system 10 as a function of the analog voltage at the output of the differential amplifier. The analog signal, which is input to the input 9 of the microprocessor system, undergoes a conversion into a digital signal, from the output signals by segment coding to control the segments 16-22 all Ariz'eigeelemente 13-15 formed in time division multiplex will.
Die Helligkeit der angesteuerten Segmente, deren Konfiguration das gewünschte Ziffernbild ergibt, wird dabei durch das lichtempfindliche Element 25 zusätzlich gesteuert,The brightness of the controlled segments, the configuration of which results in the desired digit image, is thereby additionally controlled by the photosensitive element 25,
Es erfolgt also eine blendungsfreie,gut ablesbare Anzeige des genauen Temperaturwerts in digitaler Form.So there is a glare-free, easy-to-read display the exact temperature value in digital form.
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