KR960010283Y1 - 디지탈 전압 측정회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

디지탈 전압 측정회로

제1도는 종래 디지탈 전압 측정회로도.

제2도는 본 고안 디지탈 전압 측정회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1정전류원 2 : 제2정전류원

3 : 측온저항체 4 : 제3정전류원

5 : 제1릴레이부 6 : 차동증폭부

7 : 비반전증폭부 8 : 아날로그/디지탈변환부

9 : 씨피유 10 : 표시부

11 : 제2릴레이부 12 : 제3릴레이부

Rtd : 측온저항 Rℓ₁-Rℓ₃: 도선저항

Ro' : 백금저항

본 고안은 디지탈 전압 측정회로에 관한 것으로, 특히 측온저항체(Resistance Temperature Detector : RTD)로 전압 측정시 장시간 사용함으로써 발생되는 온도변화에 따라 출력전압이 변화되는 것을 방지토록 하는 디지탈 전압 측정회로에 관한 것이다.

제1도는 종래 디지탈 전압 측정회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 일정한 방향으로 전류를 공급하는 제1, 제2정전류원(1)(2)과, 상기 제1, 제2정전류원(1)(2)의 전류방향에 따라 전압(Vo)을 출력하는 측온저항체(3)와, 상기 측온저항체(2)의 온도변화에 따라 저항값이 변화되는 가변저항(Ro)으로 구성되며, 미설명 부호 Rℓ₁, Rℓ₂, Rℓ₃는 도선저항이다.

이와 같이 구성되는 종래 디지탈 전압 측정회로는 제1정전류원(1)과 제2정전류원(2)에서 공급되는 전류값과 방향이 동일하면, 측온저항체(3)가 임의의 지점을 측정할시 온도에 따른 출력전압(Vo)는 하기의 식(1)과 같이 나타난다.

Vo= {(Rtd + Rℓ₁) - (Ro + Rℓ₂) × Ⅰ ........ (1)

이때, 상기의 식(1)에서 도선저항 Rℓ₁= Rℓ₂라 하면 상기 식(1)은 하기의 식(2)와 같이된다.

Vo = (Rtd - Ro) × Ⅰ ........ (2)

따라서, 상기의 식(2)에서 보는 바와 같이 도선저항(Rℓ₁, Rℓ₂, Rℓ₃)과 가변저항(Ro)에 관계없이 전압(Vo)을 측정할 수 있게 된다.

그러나, 상기에서 설명한바와 같이 종래 디지탈 전압 측정회로는 동일한 값을 갖는 정전류원을 필요로 하는 불편한 문제점과, 측온저항체를 장시간 사용하여 전압(Vo)을 측정할시 부품의 내부 온도상승으로 인해 가변저항(Ro)의 저항값이 변화되어 전압(Vo)값에 오차가 발생하고, 이와 같이 발생된 오차를 보정할 수 있는 기술적 구조가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 내부온도상승으로 인해 가변저항(Ro)의 저항치가 변화됨으로 인해 발생되는 전압(Vo)의 오차를 보정할 수있도록 한 디지탈 전압 측정회로를 안출한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 고안 디지탈 전압 측정회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 일정한 전류를 공급하는 제3정전류원(4)과, 임의의 지점 측정시 온도변화에 따라 측온저항(Rtd)에 걸리는 전압을 측정하는 측온저항체(3)와, 상기 측온저항체(3)의 장시간 동작에 의한 온도변화에 의해 저항값이 변화되는 가변저항(Ro)과, 상기 측온저항체(3)의 출력신호를 릴레이하는 제1릴레이부(5)와, 상기 제1릴레이부(5)로 릴레이되는 신호와 상기 제3정전류원(4)의 전류를 인가받아 차동증폭하는 차동증폭부(6)와, 상기 차동증폭부(6)의 출력신호를 비반전증폭하는 비반전증폭부(7)와, 상기 비반전증폭부(7)의 출력신호를 디지탈 변환하는 아날로그/디지탈변환부(8)와, 그 아날로그/디지탈변환부(8)의 출력신호를 연산단위로 변환하여 표시부(10)에 표시하는 씨피유(10)와, 상기 가변저항(Ro)의 오차를 보정하기 위한 제2릴레이부(11)와, 상기 차동증폭부(6)의 오프셋 전압을 보정하기 위한 제3릴레이부(12)로 구성하고, 미설명 부호 Rℓ₁, Rℓ₂, Rℓ₃는 도선저항이고, Ro'은 백금저항이다.

이와 같이 구성되는 본 고안의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 제3정전류원(4)에서 전류(Ⅰ)가 공급되어 그 전류(Ⅰ)의 방향이 설정되고, 측온저항체(3)가 임의의 지점을 측정시 온도변화에 따라 측온저항(Rtd)에 걸리는 전압을 각 포트(P₁-P₃)로 인가한다.

이때 제1릴레이부(5)가 턴온되면, 상기포트 (P₁)(P₂)에 걸린 전압은 차동증폭부(6) 오피앰프(OP₁)(OP₂)의 비반전단자(+)로 각기 입력된다.

이때 상기 오피앰프(OP₁)(OP₂)로 인가되는 전압(V_A)(V_B)는 다음과 같다.

V_A= (Rℓ₁+ Rtd + Rℓ₃+ Rℓ₃+ Ro) × Ⅰ

V_B= (Rℓ3 + Ro) × Ⅰ

이에 따라 상기 차동증폭부(6)는 이 두전압(V_A)(V_B)을 차동증폭하면 출력전압(Vo)은 다음과 같다.

Vo = 2VB - VA =Ⅰ (Rℓ₃+ Ro) × Ⅰ- (Rℓ₁+ Rtd + Rℓ₃+ Ro) × Ⅰ

여기서, Rℓ₁== Rℓ₂= Rℓ라 하면 출력전압(Vo)는 하기의 식(3)과 같다.

Vo = (Ro - Rtd) × Ⅰ ......... (3)

이와 같이 측정된 출력전압(Vo)가 오피앰프(OP3)의 비반전단자(+)로 입력되면, 그 오피앰프(OP₃)는 이를 비반전증폭하여 다음과 같은 출력전압(Vo')을 출력한다.

이 출력전압(Vo')이 아날로그/디지탈변환부(8)에서 디지탈 신호로 변환되어 씨피유(9)로 입력되면, 상기 씨피유(9)는 이를 연산처리한 후 메모리에 세팅한다.

이후 온도상승에 의해 가변저항(Ro)이 변환되므로, 가변저항(Ro)의 가변값을 측정하기 위해 제2릴레이부(11)를 턴온시키면 오피앰프(OP₁)(OP₂)의 비반전단자(+)로 인가되는 전압(V_A)(V_B)은 다음과 같다.

V_A= Ro × Ⅰ

V_B= Ro × Ⅰ

이에 따라 차동증폭부(6)의 출력전압(Vo)는 하기의 식(4)와 같이 된다.

Vo = 2V_B- V_A= 2 × Ro × Ⅰ -Ro × Ⅰ = Ro × Ⅰ ........ (4)

이와 같은 차동증폭부(6)의 출력전압(Vo)는 비반전증폭부(7)로 인가되어 오피앰프(OP₃)에서 비반전등폭되므로, 상기 비반전증폭부(7)의 출력전압(Vo')은 다음과 같다.

이와같은 출력전압(Vo)은 아날로그/디지탈변환부(8)에서 디지탈 신호로 변환된 후 씨피유(9)로 입력된다.

따라서, 상기 씨피유(9)는 이를 연산처리하여 메모리에 세팅한다.

이와 같은 출력 전압(Vo')은 아날로그/디지탈변환부(8)에서 디지탈 신호로 변환된 후 씨피유(9)로 입력된다.

따라서, 상기 씨피유(9)는 온도상승으로 인해 가변저항(Ro)의 오차를 보정한 디지탈 전압을 표시부(10)로 인가하면 표시부(10)는 이를 표시하게 된다.

따라서 측온저항체(3)이 전압을 측정할 경우 상기 식(4)에 의한 가변저항(Ro)의 값을 측정하여 상기 식(3)에 대응시켜 장시간 측정에서 오는 가변저항(Ro)의 오차를 보정할 수 있고, 상기 식(5)에 의해 측정하려는 오피앰프의 오프셋 전압을 보정할 수 있게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 고안은 측온저항체를 장시간 사용하여 가변저항(Ro)의 저항치가 변화하더라도 자체에서 이를 보정함으로써 정확한 디지탈 전압을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 일정한 전류(Ⅰ)를 공급하는 제3정전류원(4)과, 측정하고자 하는 지점의 전압을 측정하는 측온저항체(3)와, 상기 측온저항체(3)의 장시간 동작에 의해 저항값이 변화되는 가변저항(Ro)과, 상기 측온저항체(3)의 출력신호를 릴레이하는 제1릴레이부(5)와, 상기 제1릴레이부(5)로 릴레이되는 신호와 상기 제3정전류원의 전류를 인가받아 차동증폭하는 차동증폭부(6)와, 상기 차동증폭부(6)의 출력신호를 비반전증폭하는 비반전증폭부(7)와 상기 비반전증폭부(7)의 출력신호를 지디탈 변환하는 아날로그/디지탈변환부(8)와, 상기 아날로그/디지탈변환부(8)의 출력신호를 연상단위로 변환하여 표시부(10)로 인가하는 씨피유(9)와, 상기 가변저항(Ro)을 측정하기 위한 제2릴레이부(11)와, 오프셋전압을 보정하기 위한 제3릴레이부(12)로 구성함을 특징으로 하는 디지탈 전압 측정회로.