DE3714165A1 - Temperature measuring circuit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Temperaturmeßschaltung, insbesondere für einen einzigen Bereich von annähernd 0°K bis 300°K, die einen Meßwiderstand aufweist, der abwechselnd von einer positiven und einer negativen Versorgungsspannung versorgt wird.The invention relates to a temperature measuring circuit, in particular for a single range from approximately 0 ° K to 300 ° K, which has a measuring resistance that alternates from a positive and a negative supply voltage is supplied.
Es sind Temperaturmeßschaltungen bekannt, ohne daß hier eine bestimmte druckschriftliche Veröffentlichung angegeben werden kann. Ihr Meßwiderstand hat beispielsweise eine negative Temperaturkennlinie, d. h. mit zunehmender Temperatur nimmt der Widerstand ab, während er mit fallender Temperatur zunimmt. Wenn nun an die Meßschaltung ein konstanter Strom gelegt wird, dann steigt bei zunehmendem Widerstand die in dem Meßwiderstand verbrauchte Leistung und der Widerstand wird immer stärker erwärmt. Dies ist insbesondere bei sehr tiefen Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunkts von größtem Nachteil, denn der Meßwiderstand erwärmt dabei das zu messende Medium, wodurch im ungünstigsten Fall sogar dessen Aggregatzustand geändert werden kann.Temperature measuring circuits are known without one specified printed publication can be. Your measuring resistor has, for example negative temperature characteristic, d. H. with increasing temperature resistance decreases as temperature drops increases. If now a constant current to the measuring circuit then the resistance increases with increasing resistance the power consumed by the measuring resistor and the resistance is getting warmer. This is particularly the case with very low temperatures near the absolute zero of biggest disadvantage, because the measuring resistor heats it up Medium to be measured, which in the worst case even whose physical state can be changed.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Temperaturmeßschaltung zu schaffen, die mit einem einzigen Meßbereich von annähernd 0°K bis 300°K arbeitet und bei der die Temperaturanzeigen in digitalisierter Form erhältlich sind.It is an object of the invention to provide a temperature measurement circuit create that with a single measuring range of approximately 0 ° K to 300 ° K and at which the temperature displays in digitized form are available.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Temperaturmeßschaltung der eingangs genannten Art, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Ende des Meßwiderstands über einen Spannungsteiler und einen ersten Umschalter an die positive bzw. negative Versorgungsspannung angeschlossen ist; daß das andere Ende des Meßwiderstandes an einen Eingang eines Komparators angeschlossen ist, dessen anderer Eingang auf Masse liegt; daß der Ausgang des Komparators mit dem Eingang eines Flip-Flops verbunden ist; daß ein Ausgang des Flip-Flops einen zweiten Umschalter steuert, der abwechselnd die positive und negative Versorgungsspannung über einen Widerstand an den mit dem Meßwiderstand verbundenen Eingang des Komparators legt; daß der Ausgang des Flip-Flops außerdem an einen Eingang eines EXKLUSIV ODER Glieds gelegt ist; daß an den anderen Eingang des EXKLUSIV ODER Glieds über den ersten Umschalter abwechselnd die positive bzw. negative Versorgungsspannung gelegt wird; daß der Ausgang des EXKLUSIV ODER Glieds am Eingang eines UND Glieds liegt, dessen anderer Eingang von den Taktimpulsen eines Taktgenerators beaufschlagt wird; daß die Taktimpulse außerdem an den Takteingang des Flip-Flops sowie an den Zähleingang eines ersten Zählers gelegt werden, dessen Ausgang den ersten Umschalter ansteuert; daß der Ausgang des UND Glieds an einen zweiten Zähler gelegt ist; und daß der Meßwiderstand eine negative Temperaturkennlinie besitzt.The temperature measuring circuit serves to solve this task of the type mentioned at the outset, which are characterized by is that one end of the measuring resistor via a voltage divider and a first switch to the positive or negative supply voltage is connected; that this other end of the measuring resistor to an input of a Comparator is connected, whose other input is on Mass lies; that the output of the comparator with the input a flip-flop is connected; that an exit of the Flip-flops controls a second switch, which alternately the positive and negative supply voltage over one Resistance to the input connected to the measuring resistor of the comparator; that the output of the flip-flop also connected to an input of an EXCLUSIVE OR link is; that to the other input of the EXCLUSIVE OR link alternate the positive or negative supply voltage is applied; that the exit of the EXCLUSIVE OR link is at the input of an AND link, whose other input from the clock pulses one Clock generator is applied; that the clock pulses also to the clock input of the flip-flop and to the Counter input of a first counter, whose Output controls the first switch; that the exit of the AND element is connected to a second counter; and that the Measuring resistor has a negative temperature characteristic.
Dadurch wird erreicht, daß in der Nähe des absoluten Nullpunkts nur eine geringe Erwärmung des Meßwiderstandes erfolgt, denn in diesem Temperaturbereich nimmt der Widerstand zu. Bei konstanter Meßspannung nimmt dadurch der durch den Meßwiderstand fließende Strom ab, so daß nur eine geringe Erwärmung des Meßwiderstandes erfolgt, die die Empfindlichkeit der Meßschaltung nicht beeinträchtigt.This ensures that near the absolute Zero point only a slight heating of the measuring resistor occurs because the resistance increases in this temperature range to. With a constant measuring voltage, this takes through the measuring resistor flowing current, so that only one little heating of the measuring resistor takes place, which the Sensitivity of the measuring circuit is not affected.
Zur Kompensation von Offsetspannungen ist der Meßwiderstand vorzugsweise mit vier Anschlüssen versehen und mit einem Impedanzwandler beschaltet.The measuring resistor is used to compensate for offset voltages preferably provided with four connections and with one Impedance converter connected.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements of the invention result from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Figuren näher erläutert, es zeigt:The invention is described below with reference to two figures explained in more detail, it shows:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel; Fig. 1 shows a first embodiment;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel; Fig. 2 shows a second embodiment;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel; Fig. 3 shows a third embodiment;
Fig. 4 Kurven zur Erläuterung der Erfindung. Fig. 4 curves to explain the invention.
Fig. 1 zeigt eine erste Temperaturmeßschaltung, die insbesondere für sehr tiefe Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunkts geeignet und bis zu Zimmertemperatur einsetzbar ist. Dadurch ist ein durchgehender Meßbereich von etwa 4°K bis 300°K bei befriedigender digitaler Auflösung erreichbar. Die Temperaturmessung erfolgte dabei mit Hilfe einer Widerstandsmessung, wobei der Meßstrom bei konstanter positiver bzw. negativer Meßspannung direkt digitalisiert wird. Als Meßwiderstand 1 wird ein Kohlesensor eingesetzt. Dieser hat eine negative Widerstandskennlinie, d. h. ihr Widerstand steigt bei abnehmender Temperatur an. Der Meßwiderstand 1 wird üblicherweise in das zu messende Medium gelegt. Bei einer Tieftemperaturmessung wird er beispielsweise in flüssigem Stickstoff, Sauerstoff oder Helium untergebracht, während alle anderen Teile der Schaltung außerhalb des Tieftemperaturmediums liegen. Fig. 1 shows a first temperature measuring circuit , which is particularly suitable for very low temperatures in the vicinity of absolute zero and can be used up to room temperature. As a result, a continuous measuring range of approximately 4 ° K to 300 ° K can be achieved with satisfactory digital resolution. The temperature measurement was carried out with the aid of a resistance measurement, the measurement current being digitized directly with constant positive or negative measurement voltage. A carbon sensor is used as measuring resistor 1 . This has a negative resistance characteristic, ie its resistance increases with decreasing temperature. The measuring resistor 1 is usually placed in the medium to be measured. In the case of a low-temperature measurement, for example, it is housed in liquid nitrogen, oxygen or helium, while all other parts of the circuit are outside the low-temperature medium.
Der Meßwiderstand 1 ist mit einem Ende an den Ausgang eines Operationsverstärkers 13 angeschlossen, der als Spannungsfolger einen Verstärkungsfaktor von V = 1 hat und den Meßwiderstand 1 von der Versorgungsspannung +U bzw. -U trennt. Der Eingang des Verstärkers 13 ist mit dem Abgriff eines Spannungsteilers 2 verbunden. Der Spannungsteiler 2 ist mit einem Ende an Masse M gelegt und mit dem anderen Ende an einen ersten Umschalter 3 angeschlossen. Der Schaltkontakt des Umschalters 3 schaltet zwischen zwei Klemmen 14 und 15 um, von denen die erste Klemme 14 mit der positiven Versorgungsspannung +U und die zweite Klemme 15 mit der negativen Versorgungsspannung -U beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Schaltkontakts wird demnach die positive Versorgungsspannung +U oder die negative Versorgungsspannung -U an den Spannungsteiler 2 gelegt. In Abhängigkeit vom Abgriff des Spannungsteilers 2 wird dann ein Bruchteil ε der Versorgungsspannung an den Eingang des Verstärkers 13 gelegt, also +e U oder -ε U. Der Operationsverstärker 13 liefert in einer ersten Meßphase eine positive und in einer zweiten Meßphase eine negative Gleichspannung an den Meßwiderstand 1, und zwar beispielsweise in einer Größenordnung von ±10 mV. Diese positiven und negativen Spannungen sollen dazu dienen, Polarisationsfehler auszuschalten, die durch Kontaktspannungen und Offsetspannungen des Verstärkers 13 und eines Komparators 4 entstehen. Die Umschaltperiode beträgt in einer Ausführungsform 3 Sekunden, so daß jeweils 1,5 Sekunden lang eine positive bzw. negative Gleichspannung an den Meßwiderstand 1 gelegt wird. Es erübrigt sich dadurch ein Offsetabgleich der Verstärker.The measuring resistor 1 is connected at one end to the output of an operational amplifier 13 , which has a gain factor of V = 1 as a voltage follower and separates the measuring resistor 1 from the supply voltage + U or - U. The input of the amplifier 13 is connected to the tap of a voltage divider 2 . The voltage divider 2 is connected to ground M at one end and connected to a first changeover switch 3 at the other end. The switching contact of the changeover switch 3 switches between two terminals 14 and 15 , of which the first terminal 14 is supplied with the positive supply voltage + U and the second terminal 15 with the negative supply voltage - U. Depending on the position of the switch contact, the positive supply voltage + U or the negative supply voltage - U is therefore applied to the voltage divider 2 . Depending on the tap of the voltage divider 2 , a fraction ε of the supply voltage is then applied to the input of the amplifier 13 , ie + e U or - ε U. The operational amplifier 13 supplies a positive DC voltage to the measuring resistor 1 in a first measurement phase and a negative DC voltage in a second measurement phase, for example in the order of magnitude of ± 10 mV. These positive and negative voltages are intended to switch off polarization errors caused by contact voltages and offset voltages of the amplifier 13 and a comparator 4 . In one embodiment, the switching period is 3 seconds, so that a positive or negative DC voltage is applied to the measuring resistor 1 for 1.5 seconds. This eliminates the need to offset the amplifiers.
Der andere Anschluß des Meßwiderstandes 1 ist mit einem Eingang des Komparators 4 verbunden, und zwar mit dessen positivem Eingang. Der negative Eingang des Komparators 4 liegt an Masse M. Der Ausgang des Komparators 4 ist an den D-Eingang eines Flip-Flops 5 gelegt, der Taktimpulse von einem angedeuteten Taktimpulsgenerator 20 über die Klemme T aufnimmt. Der -Ausgang des Flip-Flops 5 betätigt einen zweiten Umschalter 6, genauer gesagt dessen Schaltkontakt 16, der zwischen einer ersten Klemme 17 und einer zweiten Klemme 18 umschaltet. Das andere Ende des Schaltkontakts 16 ist über einen Widerstand 7 mit dem Meßwiderstand 1 bzw. dem positiven Eingang des Komparators 4 verbunden. Zwischen dem positiven Eingang des Komparators 4 und Masse M liegt außerdem ein Kondensator 12, der zusammen mit dem Widerstand 7 ein RC-Glied bildet. The other connection of the measuring resistor1 is with one Comparator input4th connected to it positive input. The negative input of the comparator4th is due to massM. The output of the comparator4th is on the D-Input of a flip-flop5 placed, the clock pulses from an indicated clock pulse generator20th over the clampT records. The -Output of the flip-flop5 presses one second switch6, more precisely its switching contact 16between a first clamp17th and a second Clamp18th toggles. The other end of the switch contact16 is about a resistance7 with the measuring resistor1 or the positive input of the comparator4th connected. Between the positive input of the comparator4th and massM lies also a capacitor12that along with the resistance 7 forms an RC link.
Die von dem Taktimpulsgenerator 20 erzeugten Taktimpulse T werden nicht nur an den T-Eingang des Flip-Flops 5 gelegt, sondern auch an den Eingang eines Zählers 10, der nach einer vorgegebenen Anzahl von Impulsen zurückgesetzt wird. Sein Ausgang steuert in der zuvor erwähnten Weise den Schaltkontakt des ersten Umschalters 3.The clock pulses T generated by the clock pulse generator 20 are not only applied to the T input of the flip-flop 5 , but also to the input of a counter 10 , which is reset after a predetermined number of pulses. Its output controls the switching contact of the first changeover switch 3 in the aforementioned manner.
Der -Ausgang des Flip-Flops 5 ist außerdem an einen Eingang eines EXKLUSIV ODER Glieds 8 angeschlossen, dessen anderer Eingang mit dem Schaltkontakt des ersten Umschalters 3 verbunden ist. Dadurch wird das EXKLUSIV ODER Glied 8 stets mit Spannung beaufschlagt, deren Polarität jedoch wechselt. Der Ausgang des EXKLUSIV ODER Glieds 8 liegt an einem Eingang eines UND Glieds 9, an dessen anderem Eingang die Taktimpulse vom Taktimpulsgenerator 20 erscheinen. Der Ausgang des UND Glieds 9 ist mit einem Eingang eines Anzeigezählers 11 verbunden, dem gegebenenfalls ein nicht dargestellter Mikroprozessor und eine Temperaturanzeige nachgeschaltet sind.The -Output of the flip-flop5 is also at an entrance of an EXCLUSIVE OR link8th connected, the other Input with the switch contact of the first switch3rd connected is. This makes the EXCLUSIVE OR link8th always charged with voltage, but the polarity changes. The exit of the EXCLUSIVE OR link8th is because of one Input of an AND gate9, at the other entrance of which Clock pulses from the clock pulse generator20th appear. The Output of the AND gate9 is with an input one Display counter11 connected, which may not be a shown microprocessor and a temperature display are connected downstream.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Schaltung wie Fig. 1, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist der Meßwiderstand 1 in Vierdrahtmethode zur Kompensation von Offsetspannungen angeschlossen. In diesem Fall ist der Verstärker 13 als Differenzverstärker geschaltet, dessen positiver Eingang mit dem Spannungsteiler 2 und dessen negativer Eingang mit einem der vier Anschlußpunkte des Meßwiderstandes 1 verbunden ist. Ein weiterer Anschluß 21 ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 13 verbunden. An seinem gegenüberliegenden Ende weist der Meßwiderstand 1 ebenfalls zwei Anschlüsse 23 und 24 auf, von denen einer, nämlich der Anschluß 23 wiederum mit dem positiven Eingang des Komparators 4 verbunden ist, während sein vierter Anschluß 24 einerseits an einen Impedanzwandler 25 und andererseits an den Widerstand 7 sowie an eine Seite des Kondensators 12 anschließt. Der Impedanzwandler 25 dient dazu, einen Stromgenerator herzustellen, der einen negativen Widerstand -R liefert. Dies ist deswegen erforderlich, weil die Spannung am rechten Ende des Meßwiderstandes 1, also an der Seite des Differenzverstärkers 13 im Gegensatz zur Schaltung nach Fig. 1 von 0 verschieden ist. Fig. 2 shows a circuit similar to Fig. 1, the same parts being provided with the same reference numerals. In the embodiment of FIG. 2, the measuring resistor 1 is connected in a four-wire method for the compensation of offset voltages. In this case, the amplifier 13 is connected as a differential amplifier, the positive input of which is connected to the voltage divider 2 and the negative input of which is connected to one of the four connection points of the measuring resistor 1 . Another terminal 21 is connected to the output of the differential amplifier 13 . At its opposite end, the measuring resistor 1 also has two connections 23 and 24 , one of which, namely the connection 23 is in turn connected to the positive input of the comparator 4 , while its fourth connection 24 on the one hand to an impedance converter 25 and on the other to the resistor 7 and to one side of the capacitor 12 . The impedance converter 25 is used to manufacture a current generator that provides a negative resistance - R. This is necessary because the voltage at the right end of the measuring resistor 1, that is on the side of the differential amplifier 13 in contrast to the circuit of FIG. 1 is different from 0.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltung nach Fig. 1 jedoch mit Offsetspannungskompensation, wobei wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In dieser Ausführungsform ist der Abgriff des Spannungsteilers 2 mit dem negativen Eingang des Komparators 4 verbunden, während der positive Eingang des Komparators 4 an den Ausgang des Differenzverstärkers 13 angeschlossen ist. Die vier Anschlüsse 21-24 des Meßwiderstandes 1 sind folgendermaßen angeschlossen: Der erste Anschluß 21 an Masse M; der zweite Anschluß 22 an den negativen Eingang des Differenzverstärkers 13; der dritte Anschluß 23 an den positiven Eingang des Differenzverstärkers 13; und der vierte Anschluß 24 an den Impedanzwandler 25 sowie an den Widerstand 7 und den Kondensator 12. Diese Art des Anschließens des Meßwiderstandes 1 wird als Vierdrahtmethode bezeichnet; sie dient zur Eliminierung von Zuleitungswiderständen. FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the circuit according to FIG. 1, however, with offset voltage compensation, the same parts again being provided with the same reference symbols. In this embodiment, the tap of the voltage divider 2 is connected to the negative input of the comparator 4 , while the positive input of the comparator 4 is connected to the output of the differential amplifier 13 . The four connections 21-24 of the measuring resistor 1 are connected as follows: the first connection 21 to ground M ; the second connection 22 to the negative input of the differential amplifier 13 ; the third connection 23 to the positive input of the differential amplifier 13 ; and the fourth connection 24 to the impedance converter 25 and to the resistor 7 and the capacitor 12 . This type of connection of the measuring resistor 1 is called the four-wire method; it is used to eliminate lead resistance.
Die Temperaturmeßschaltung arbeitet folgendermaßen:
Es gibt zwei gleichlange Meßphasen, welche beispielsweise
10 000 Taktzeiten lang sind. Die gezeichneten Stellungen der
elektronischen Umschalter 3 und 6 beziehen sich auf die
erste Phase mit der Meßspannung +ε · U am rechten Ende von
R x . Die Spannung am Komparatoreingang sei leicht positiv.
Der Strom ε U/R x fließt durch R x . R ist so niederohmig, daß
der nach -U durch den Umschaltkontakt 16 fließende Strom
größer ist und die Spannung am Kondensator 12 ins Negative
treibt. Daraufhin liefert der Komparator 4 spätestens nach
einigen Taktzeiten den logischen Nullpegel an den D-Eingang
des Flip-Flops 5. Das Umschalten von in den logischen
Einspegel und damit verbunden das Umschalten von R nach +U
erfolgt nicht sofort, sondern erst beim Eintreffen eines
Taktimpulses an T. Auf diese Weise ist der Anzeigezähler 11
mit den Meßimpulsen gekoppelt. Nach dem Umschalten von R
nach +U wirken beide Ströme gleichsinnig auf den
Kondensator, so daß das Umladen des Kondensators in positive
schneller als in die negative Richtung erfolgt. Beim
nächsten Taktimpuls legt daher über der Umschalter 6 R
wieder an -U und in der überwiegenden Zeit befindet sich der
Umschalter 6 in der gezeichneten Stellung. Durch dieses
Wechselspiel pendelt die Spannung am Kondensator 12 ständig
um den Nullpunkt. In der gezeichneten Zählstellung liegen an
den Eingängen des EXKLUSIV ODER Glieds links 0 und rechts +, dessen
Ausgang ist dann positiv und das UND Glied gibt die
Taktfrequenz auf den Anzeigezähler 11. Nach 10 000
Taktzeiten springt der rechte Umschalter 3 für weitere
10 000 Takte auf -U (2. Meßphase). Dann liegt am rechten
Eingang des EXKLUSIV ODER Glieds Nullpotential und für die
Freigabe des Anzeigezählers 11 muß nunmehr positiv sein,
d. h. beide Umschalter 3 und 5 liegen dann überwiegend in der
nicht gezeichneten Stellung. Man hat also in der 2. Meßphase
die gleichen Zählbedingungen, nur die Polaritäten im
Regelkreis sind umgekehrt. Zur Bestimmung einer Konversionsformel
genügt es daher, nur die erste in Fig. 1 dargestellte
Meßphase zu betrachten. In den Kondensator fließen der Strom
ε U/R x in 10 000 Taktzeiten, der Strom in n gezählten
Taktzeiten und in den restlichen (10 000-n) Takten der Strom
. Da die mittlere in den Kondensator fließende Ladung
(i. Taktzeiten) Null sein muß, gilt die Beziehung
The temperature measuring circuit works as follows:
There are two measuring phases of equal length, which for example
10,000 cycle times are long. The positions shown in the
electronic switch3rd and6 refer to the
first phase with the measuring voltage +ε ·U at the right end of
R x . The voltage at the comparator input is slightly positive.
The currentε U/R x flows throughR x .R is so low that
the after -U through the changeover contact16 flowing current
is greater and the voltage across the capacitor12 into the negative
drives. The comparator then delivers4th at the latest after
the logic zero level to theD-Entrance
of the flip-flop5. Switching from in the logical
Level and the associated switching ofR after +U
does not take place immediately, but only when one arrives
Clock pulseT. This is the display counter11
coupled with the measuring pulses. After switching fromR
after +U both currents act in the same direction on the
Capacitor, so that the charge of the capacitor in positive
faster than in the negative direction. At the
next clock pulse is therefore considered the switch6 R
back to -U and most of the time there is
switch6 in the drawn position. Because of this
Interplay fluctuates the voltage across the capacitor12 constantly
around the zero point. In the drawn counting position
the inputs of the EXCLUSIVE OR link left 0 and right +, whose
The output is then positive and the AND link gives it
Clock frequency on the display counter11. After 10,000
The right switch switches cycle times3rd for further
10,000 cycles on -U (2nd measurement phase). Then it's on the right
Input of the EXCLUSIVE OR element zero potential and for the
Release of the display counter11 must now be positive
d. H. both switches3rd and5 are then mostly in the
unsigned position. So you have in the 2nd measurement phase
the same counting conditions, only the polarities in the
The control loop is reversed. To determine a conversion formula
it is therefore sufficient to only put the first one inFig. 1 shown
To consider measurement phase. The current flows into the capacitor
ε U/R x in 10,000 cycle times, the current inn counted
Cycle times and in the remaining (10,000-n) Clocking the current
. Because the middle charge flowing into the capacitor
(i. cycle times) must be zero, the relationship applies
Die Spannung hebt sich heraus und die Messung ist nur von Widerstandsverhältnissen abhängig (hohe Genauigkeit). Wird die Gleichung nach R x aufgelöst, dann gilt:The voltage rises and the measurement is only dependent on resistance conditions (high accuracy). If the equation is solved for R x , then:
n ist darin die Anzahl der Zählimpulse in einer Phase. Die im Nenner auftretende Differenz wird bei der praktischen Ausführung dadurch vermieden, daß der Anzeigezähler 11 die halbe Kapazität des Taktzählers 10 besitzt. Bekanntlich gibt für Digitalzähler: n is the number of counts in one phase. The difference occurring in the denominator is avoided in the practical embodiment in that the display counter 11 has half the capacity of the clock counter 10 . As is known, for digital counters:
Zählerstand = Eingangstaktsignal modulo Zählkapazität.Meter reading = input clock signal modulo counting capacity.
In dem Beispiel besitzt dann der Anzeigezähler 4 Dekaden. Da R x immer positiv ist, muß 2n größer als 10 000 sein. Der Zähler läuft dann bei jeder Messung einmal über. Dadurch wird der Wert 10 000 im Nenner unterdrückt. Da der Zählerstand nach Meßphasen ausgewertet wird und 2n im Nenner steht, ist der Zählerstand mit dem Wert im Nenner identisch. Es gilt somitIn the example, the display counter then has 4 decades. Since R x is always positive, 2 n must be greater than 10,000. The counter then overflows once for each measurement. This suppresses the value of 10,000 in the denominator. Since the numerator is evaluated according to measurement phases and 2 n is in the denominator, the numerator is identical to the value in the denominator. So it applies
N = Stand des Anzeigezählers am Ende der 2. Meßphase. N = status of the display counter at the end of the 2nd measuring phase.
Dadurch, daß N im Nenner steht, liegt die praktische Obergrenze des Meßbereichs bei sehr hohen Widerstandswerten. Es ergibt sich dadurch eine besonders gute Anpassung der Digitalisierungskennlinie an die Temperaturkennlinie von Meßwiderständen mit negativer Charakteristik (Kohle). Auf diese Weise ist es möglich, mit einem einzigen Meßbereich den Temperaturbereich von einigen Grad Kelvin bis über die Zimmertemperatur hinaus abzudecken.Because N is in the denominator, the practical upper limit of the measuring range is very high resistance values. This results in a particularly good adaptation of the digitization characteristic to the temperature characteristic of measuring resistors with a negative characteristic (coal). In this way it is possible to cover the temperature range from a few degrees Kelvin to above room temperature with a single measuring range.
Die Verhältnisse sind in Fig. 4 für R x = 2 · ε · R anhand eines Zähldiagramms dargestellt. Darin wird auch die Wirkungsweise der Offsetkompensation gezeigt. Das Diagramm für eine Überlagerung der Meßspannung mit einer Offsetspannung vom gleichen Betrag ist gestrichelt dargestellt. Es werden dann in der ersten Phase R x = ∞ und in der zweiten Phase R x = ε · R vorgetäuscht. Die Offsetkompensation wirkt auch auf die internen Offsetspannungen der Verstärker und Komparatoren, so daß sich Abgleichelemente dafür erübrigen.The relationships are shown in FIG. 4 for R x = 2 · ε · R using a counting diagram. It also shows how offset compensation works. The diagram for a superimposition of the measuring voltage with an offset voltage of the same amount is shown in dashed lines. R x = ∞ in the first phase and R x = ε · R in the second phase. The offset compensation also acts on the internal offset voltages of the amplifiers and comparators, so that there is no need for adjustment elements.
Claims (7)
- - daß ein Ende des Meßwiderstandes (1) über einen Spannungsteiler (2) und einen ersten Umschalter (3) an die positive bzw. negative Versorgungsspannung angeschlossen ist;
- - daß das andere Ende des Meßwiderstandes (1) an einen Eingang eines Komparators (4) angeschlossen ist, dessen anderer Eingang auf Masse (M) liegt;
- - daß der Ausgang des Komparators (4) mit dem Eingang eines Flip-Flops (5) verbunden ist;
- - daß ein Ausgang des Flip-Flops (5) einen zweiten Umschalter (6) steuert, der abwechselnd die positive und negative Versorgungsspannung über einen Widerstand (7) an den mit dem Meßwiderstand (1) verbundenen Eingang (+) des Komparators (4) legt;
- - daß der Ausgang des Flip-Flops (5) außerdem an einen Eingang eines EXKLUSIV ODER Glieds (8) gelegt ist;
- - daß an den anderen Eingang des EXKLUSIV ODER Glieds (8) über den ersten Umschalter (3) abwechselnd die positive bzw. negative Versorgungsspannung gelegt wird;
- - daß der Ausgang des EXKLUSIV ODER Glieds (8) am Eingang eines UND Glieds (9) liegt, dessen anderer Eingang von den Taktimpulsen eines Taktgenerator (20) beaufschlagt wird;
- - daß die Taktimpulse außerdem an den Takteingang des Flip-Flops (5) sowie an den Zähleingang eines ersten Zählers (10) gelegt werden, dessen Ausgang den ersten Umschalter (3) ansteuert;
- - daß der Ausgang des UND Glieds (9) an einen zweiten Zähler (11) gelegt ist; und
- - daß der Meßwiderstand (1) eine negative Temperaturkennlinie besitzt.
- - That one end of the measuring resistor ( 1 ) via a voltage divider ( 2 ) and a first switch ( 3 ) is connected to the positive or negative supply voltage;
- - That the other end of the measuring resistor ( 1 ) is connected to an input of a comparator ( 4 ), the other input of which is connected to ground (M) ;
- - That the output of the comparator ( 4 ) is connected to the input of a flip-flop ( 5 );
- - That an output of the flip-flop ( 5 ) controls a second switch ( 6 ), which alternately the positive and negative supply voltage via a resistor ( 7 ) to the input (+) connected to the measuring resistor ( 1 ) of the comparator ( 4 ) sets;
- - That the output of the flip-flop ( 5 ) is also connected to an input of an EXCLUSIVE OR element ( 8 );
- - That the other input of the EXCLUSIVE OR element ( 8 ) via the first switch ( 3 ) alternately the positive or negative supply voltage is applied;
- - That the output of the EXCLUSIVE OR gate ( 8 ) is at the input of an AND gate ( 9 ), the other input of which is acted upon by the clock pulses of a clock generator ( 20 );
- - That the clock pulses are also applied to the clock input of the flip-flop ( 5 ) and to the count input of a first counter ( 10 ), the output of which controls the first switch ( 3 );
- - That the output of the AND gate ( 9 ) is connected to a second counter ( 11 ); and
- - That the measuring resistor ( 1 ) has a negative temperature characteristic.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873714165 DE3714165A1 (en) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | Temperature measuring circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873714165 DE3714165A1 (en) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | Temperature measuring circuit |
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|---|---|
| DE3714165A1 true DE3714165A1 (en) | 1988-11-17 |
| DE3714165C2 DE3714165C2 (en) | 1989-12-07 |
Family
ID=6326441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19873714165 Granted DE3714165A1 (en) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | Temperature measuring circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3714165A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT397311B (en) * | 1991-08-16 | 1994-03-25 | Hans Dr Leopold | METHOD FOR DETERMINING A MEASURED VALUE AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR IMPLEMENTING THE METHOD |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3007152A1 (en) * | 1979-02-26 | 1980-09-11 | Rca Corp | CIRCUIT FOR IMPEDANCE MEASUREMENT |
-
1987
- 1987-04-28 DE DE19873714165 patent/DE3714165A1/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3007152A1 (en) * | 1979-02-26 | 1980-09-11 | Rca Corp | CIRCUIT FOR IMPEDANCE MEASUREMENT |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT397311B (en) * | 1991-08-16 | 1994-03-25 | Hans Dr Leopold | METHOD FOR DETERMINING A MEASURED VALUE AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR IMPLEMENTING THE METHOD |
| US5351010A (en) * | 1991-08-16 | 1994-09-27 | Hans Leopold | Resistance ratio measurement utilizing measuring currents of opposite plural direction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3714165C2 (en) | 1989-12-07 |
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