KR800000451Y1 - 디지탈온도계 특성 보정회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

디지털온도계 특성 보정회로

제1도는 이 고안의 회로도.

제2도는 종래의 회로도.

제3도는 기전력 특성 그래프.

제4도는 기전력 특성을 보정한 그래프.

이 고안은 열기전력이나 저항변화가 온도와 비례적으로 보정되어 그래프가 직선화되도록한 전기식 디지털 온도계의 특성 보정회로에 관한 것이다.

열기전력의 특성은 기전력이 1mV증가함에 따라 온도의 평균증가율은 24.6℃이지만 실제의 기전력곡선은 비례직선과는 달리 상측으로 구부러지는 특성이 있기 때문에 mV(기전력)와 비례적으로 온도를 지시하도록 된 디지털계기를 사용할 경우에는 실제의 기전력곡선과, 디지털계기로 환산되는 이상적인 비례곡선과의 차이에 의하여 지시온도에 오차가 발생하는 결점이 있었다.

이와 같은 결점을 보완하기 위하여 종래에는 기전력 특성을 고려한 전기식 온도계로서 열전식 온도계나 저항식 온도계등을 사용하였으나 이들은 일일이 그 특성에 따른 특수한 문자판(mV의 온도가 비례적인 변화를 하지 않으므로 기전력의 mV표시 숫자를 실제의 mV보다 큰 숫자로 표시하는 등의 문자판)을 별도로 사용해야 하는 등의 결점이 있었으며 특히 디지털계기를 사용할 경우에는 기전력특성 곡선과 비례직선 사이의 오차가온도차로 나타나므로 온도지시에 더욱 어려운 점이 있었다.

현재 사용되고 있는 직선화 보정회로의 일예를 들어 첨부도면 제2도와 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

오퍼암프(IC₁)는 압력전압의 크기에 따라 직선화하여 증폭을 하므로 입력이 비직선적으로 들어가면 출력도 비직선적으로 나타나며 특히 전압의 증폭도는 입력저항(R₇)과 피드백저항(Rf)과의 비에 의하여 결정된다.

입력전압의 오퍼암프(IC₁)에 의하여 증폭되어 출력전압이 다시 피드백저항(Rf)을 통하여 귀환되는데 다이오드(D₁)의 양단전압이 순방향바이어스전압까지 되지 않으면 다이오드(D₁)는 동작하지 않으므로 이 경우에는 피드백저항(Rf)은 Rf=R₉+VR이 되어 증폭도가 일정하게 되지만 출력전압이 점차 증가하여 다이오드(D₁)의 양단전압이 순방향바이어스 전압이상이 되면 이때부터 다이오드(D₁)가 도통되므로 이때의 피드백저항(Rf)은(RD는 다이오드(D₁)의 순방향 저항을 뜻함)가 되고 다이오드(D₁)의 인가 전압에 따라 다이오드(D₁)의 순방향저항(RD)이 변화하게 되므로 피드백저항(Rf) 역시 변하게 되어 오퍼암프(IC₁)의 증폭도가 입력에 의한 출력전압으로 인하여 변하게 된다.

즉 입력전압을 직선적으로 넣으면 출력전압도 어느정도까지는 직선적으로 증폭되지만 다이오드(D₁)의 양단에 바이어스 전압이 걸리기 시작할 때 부터는 증폭도가 변하여 입력이 직선적으로 되어도 출력전압은 비직선적으로 나온다.

이와 같은 특성을 이용하여 입력의 비직선성에 대한 출력을 직선화하는 것이지만 입력의 비직선성과 보정회로에 의한 비직선성이 서로 정확히 맞지 않기 때문에 정확한 보정이 어려웠던 것이다.

이 고안은 종래의 이와 같은 결점을 시정하기 위하여 특성 보정보륨과 제너 다이오드등을 연결하여 출력을 프러스 혹은 마이너스 방향으로 조정토록 하므로서 디지털 계기의 수치를 직선적(비례적)으로 표기할 수 있도록 함에 목적이 있다.

이 고안을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

이 고안은 오퍼암프(IC₁)의 입력측에 브릿지 회로의 저항(R_BI), (R₀)과 온도 검출기(T) 및 입력저항(R₁), (R₂)과 필터콘덴서(C)를 연결하고 오퍼암프(IC₁)의 출력단에 피드백저항(C₂)을 연결한 공지한 회로에 있어서 오퍼암프IC₁의 출력단과 오퍼암프IC₅의 입력사이에 특성 조정볼륨(VR₁)을 연결하고 오퍼암프(IC₂)의 프러스입력은 입력저항(R₆)을 통하여 어스시키며 출력은 특성조정보륨(VR₂)을 통해 오퍼암프(IC₂)의 마이너스 입력에 피드백시키되 특성조정보륨(VR₁)과 병렬로 제너 다이오드(ZD₁)와 저항(R₄)을 연결하고 특성 조정보륨(VR₂)과 병렬로 제너 다이오드(ZD₂)와 저항(R₅)을 연결토록 한 구조로 되어 있다.

미설명 부호 V₁, V₂는 전압이다.

첨부도면 제3도와 같이 실제의 온도와 열기전력에 관한 그래프를 살펴보면 실제의 기전력곡선(L)은 상측을 약간 구부러진 곡선으로서 이상적인 기전력곡선(P)과 차이가 있으며 궁극적으로는 실제의 기전력곡선(L)을 이상적인 기전력곡선(P)으로 보정함에 목적이 있는 것으로서 1mV당 온도의 평균 증가율은 24.6℃이며 디지털계기는 직선화(비례적으로 수치를 처리 판단함)되어 있기 때문에 예를 들어서 800℃를 지시하려면 32.5mV의 기전력이 등러가야 하는데 실제로는 기전력 곡선의 특성관계로 33.277mV의 기전력이 들어가므로 보정회로가 없을 경우에는 계기가 819.1℃를 지시하게 되어 19.1℃의 오차가 생기는 것이며, 첨부도면 제4도에서 Q지점은 다이오드에 순방향 바이어스 전압이 인가되기 시작한 출력전압을 나타내며 실제 기전력(L₁)에 대하여 보정회로 사용시의 기전력(B)은 하방으로 곡선을 형성하게 되므로 결과적으로 이상적인 기전력곡선(P)이 형성되는데 그 이유는 특성조정보륨(VR₂)에 의하여 실제 기전력(L₁)은 이상적인 기전력곡선(P)에 가깝게(실제 기전력곡선보다 약간 낮게)보정되므로 디지털 표시도 낮아져서 극히 비례적으로 되며 특성조정보륨(VR₁)에 의하여 다시 전압이 높아지므로 디지털 표시도 이상적인 기전력곡선이 형성되도록 증가한다.

이와 같이 특성조정보륨(VR₂)으로서 실제 기전력과 반대의 모양으로 곡선을 형성하고 특성조정보륨(VR₁)으로서 재차 보정하여 이상적인 곡선에 극히 가깝도록 형성하므로서 결과적으로는 직선화된 디지털 계기를 만들 수 있는 것이다.

이 고안은 온도 검출기(T)에서 발생되는 전기신호가 입력저항(R₁)을 통하여 오퍼암프(IC₁)의 마이너스 입력으로 들어가서 증폭되어 특성 조정보륨(VR₁)을 통하여 오퍼암프(IC₂)의 마이너스 입력으로 들어가며, 이때 출력신호의 일부는 피드백저항(R₃)을 통하여 오퍼암프(IC₁)의 입력쪽으로 되돌아서 증폭도를 안정시키고 특성 조정보륨(VR₁)에 의하여 임의로 조정된 위치에서 오퍼암프(IC₁)의 출력단과의 사이에 발생되는 전압(V₁)은 제너 다이오드(ZD₁)와 저항(R₄)에 의하여 오퍼암프(IC₁)의 출력의 일부가 제너 다이오드(ZD₁)방향으로 흘러 오퍼암프(IC₂)의 입력에 걸리게 되므로 출력은 프러스 방향으로 증가한다.

또한 오퍼암프(IC₂)에 들어온 신호는 계기쪽으로 나오고 그 신호의 일부는 특성 조정보륨(VR₂)에 의하여 오퍼암프(IC₂)의 입력쪽으로 피드백되어 증폭도를 안정시키며 특성 조정보륨(VR₂)에 의하여 임의 실정된 전압(V₂)은 오퍼암프(IC₁)의 출력 전압이 제너다이오드(ZD₂)와 저항(R₅)에 의하여 계기쪽으로 흐르므로 출력 전압을 저지하게 된다.

제너 다이오드(ZD₁), (ZD₂)는 일정 전압 이상일 경우에만 동작하기 때문에 교정을 필요로 하는, 다시 말해서, VR₁, VR₂에 의해 조정된 전압부위에서만 작동하도록 하므로서 곡선의 특성을 교정할 수 있고 저항(R₄), (R₅)은 오퍼암프(IC₁), (IC₂)의 출력 전압에 따라 적당히 조정할 수 있으므로 전기적 특성의 보정이 용이하며 특성 조정보륨(VR₁)에 의하여 출력을 프러스 방향으로 조정할 수 있고 특성 조정보륨(VR₂)에 의하여 출력을 마이너스 방향으로 조정할 수 있으므로 비직선적인 온도검출기의 직선성을 임의의 점에서 조정하여 바로 잡을 수 있어서 이를 디지털 계기에 연결 사용할 경우 0.5급 이상의 계측기를 만들 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 도면에 표시한 바와 같이 공지의 오퍼암프(IC₁)의 출력단과 오퍼암프(IC₂)의 입력 사이에 특성 조정보륨(VR₁)을 연결하고 오퍼암프(IC₂)의 출력은 특성 조정보륨(VR₂)을 통해 오퍼암프(IC₂)의 마이너스 입력에 피드백시키되 특성 조정보륨(VR₁)(VR₂)과 병렬로 제너 다이오드(ZD₁), (ZD₂)와 저항(R₄), (R₅)을 연결한 디지털온도계 특성 보정회로.