專利名稱:數(shù)字溫度表的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字溫度表，是配熱電偶的面板式數(shù)字溫度表。
采用大規(guī)模集成電路以來(lái)，數(shù)字溫度表均趨向數(shù)字線性化和數(shù)字冷端補(bǔ)償，如日本專利JP57－169637利用ROM存貯器構(gòu)成，美國(guó)專利US3921453是利用PN結(jié)進(jìn)行冷端補(bǔ)償。
現(xiàn)有的面板式數(shù)字溫度表性能較差，成本高，難以在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
本實(shí)用新型在于提供一種采用3 1/2 位CMOS雙斜式單片A／D轉(zhuǎn)換器(以下簡(jiǎn)稱A／D單片)，加少量的外圍元件構(gòu)成具有冷端補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償?shù)拿姘迨綌?shù)字溫度表。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是作為前置放大的自穩(wěn)零運(yùn)放〔12〕由A／D單片的正負(fù)電源供電，即±5V，冷端補(bǔ)償電橋由A／D單片的正電源供電，溫度表輸入端接濾波器C1R5，C2R6。
對(duì)有兩段折線的溫度表，象配S型熱電偶，量程600～1760℃的面板式數(shù)字溫度表，冷端補(bǔ)償電橋電源對(duì)角線接在基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓管兩端為最好，電橋與運(yùn)放〔12〕接成差分放大，對(duì)應(yīng)A／D單片的負(fù)輸入端(30)腳，模擬地(32)腳和電源地(21)腳彼此短接。作為控制器的六非門〔13〕的VDD腳接A／D單片的電源正端，VSS腳接電源地?！?3〕中的非門G4與G5串聯(lián)，A／D單片(19)腳接G4輸入端，G5輸出端接LED顯示器a4b4腳在一些場(chǎng)合，一段特性曲線就能滿足，線路可以簡(jiǎn)化，其連接框圖如圖4所示。冷端補(bǔ)償電橋電源對(duì)角線經(jīng)電位器W6接到A／D單片的正電源上，即＋5V上，相應(yīng)的A／D單片負(fù)輸入端(30)腳和電源地(21)腳短接。
本實(shí)用新型采用交流供電，LED顯示，具有量穩(wěn)寬，自校零，顯示穩(wěn)定、成本低，精度0.5級(jí)的優(yōu)點(diǎn)。因具有前置放大，所以適合于小熱電勢(shì)的熱電偶。
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型的一種框圖。
〔1〕是傳感器，如熱電偶，它將物理量X變成電量e1，〔2〕是外界影響的補(bǔ)償器，如熱電偶冷端溫度補(bǔ)償器，e2是補(bǔ)償電勢(shì)，eb是決定縱坐標(biāo)位移量的系數(shù)值?！?〕是模擬加法器?！?〕是自穩(wěn)零運(yùn)放，〔5〕是系數(shù)器，用來(lái)確定eb值。〔6〕是雙積分A／D轉(zhuǎn)換器?！?〕是系數(shù)器，用以確定折線方程的系數(shù)a，它是通過(guò)加法器〔10〕來(lái)改變基準(zhǔn)電壓VR?！?〕是控制器，〔9〕是LED顯示器，〔11〕是電源。
圖2是面板式溫度表外貌圖，圖2(a)是大顯示屏幕，適合生產(chǎn)車間表盤安裝；圖2(b)是小尺寸表殼，適合攜帶。
圖3是圖1的具體線路圖之一，特性曲線有一轉(zhuǎn)折點(diǎn)。線性化折點(diǎn)方程一般式ek＝aikx±ebik。其中e為電勢(shì)，x為被測(cè)物理量，如溫度，下標(biāo)i是折線的段數(shù)，k前置放大器放大倍數(shù)，對(duì)3 1/2 位A／D單片及常用小熱電勢(shì)熱電偶，如B型、S型及W－Re型熱電偶，取k＝6～14。ebi是確定縱坐標(biāo)的位移量。稱位移系數(shù)。ai為斜率系數(shù)，ai＝ (VR)/1000 ，式中VR是反向積分基準(zhǔn)電壓。
圖3的線路圖制成的面板式溫度表，配S型熱電偶，因其電勢(shì)太小，配3 1/2 位A／D單片必須加前置放大器，這里用自穩(wěn)零運(yùn)放〔12〕。自穩(wěn)零運(yùn)〔12〕由A／D單片的±5V供電，冷端補(bǔ)償電橋電源對(duì)角線接在基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓管D1兩端，并與運(yùn)放〔12〕接成差分放大，相應(yīng)的A／D單片的模擬地(32)腳，電源地(21)腳和負(fù)輸入端(30)腳彼此短接，溫度表的輸入端接濾波器R5C1，R6C2。
折線在1000℃處轉(zhuǎn)折，反饋信號(hào)取自A／D單片(19)腳，用六非門〔13〕作為控制器，其中G1，G2和G3作為電子開關(guān)。G5和G6串聯(lián)只起隔離負(fù)載作用，G4的輸入接A／D單片的a4b4腳，G5輸出接LED顯示器的a4b4腳，其作用是降低A／D單片a4b4腳輸出為低電壓時(shí)的電平，使邏輯門〔13〕能夠鑒別。〔13〕的VDD端接電源正，VSS端接電源地。用電阻R4可獲得系數(shù)eb1，W4用來(lái)改變系數(shù)eb值，獲得eb2。用W5來(lái)獲得系數(shù)a2。
Rt是熱敏電阻，電位器W1用來(lái)調(diào)整冷端補(bǔ)償?shù)淖兓?(de2)/(dt) ，W3用來(lái)調(diào)整電橋平衡與室溫，電橋兩支路電阻R2＋r1＋Rt或r3＋R4具有8KΩ～19KΩ高阻值，所以 (de2)/(dt) 可視為常數(shù)。其中r1、r3為電阻器W1、W3的電阻值，t為溫度。
圖4是本實(shí)用新型特性曲線為一段的連接框圖圖5和圖6為圖4的兩種形式的線路簡(jiǎn)圖。配S型熱電偶，量程為1000℃～1760℃；配W－Re型熱電偶，量程為1200℃～1600℃，誤差均小于±5℃。冷端補(bǔ)償電橋的電源對(duì)角線也可以通過(guò)電位器W6接到A／D單片的正電源上，即＋5V上。穩(wěn)壓管D2可以不用，所以圖6中用虛線表示。相應(yīng)的A／D單片負(fù)輸入端(30)腳與電源地(21)腳短接。特性方程縱軸的位移量eb1用電阻R4來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字溫度表，用CMOS雙斜式單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，其特征在于作為前置放大的自穩(wěn)零運(yùn)放[12]由A/D單片的正負(fù)電源供電，冷端補(bǔ)償電橋由A/D單片正電源供電，溫度表輸入端接濾波器C1R5，C2R6。
2.按照權(quán)利要求
1所述的數(shù)字溫度表，其特征在于自穩(wěn)零運(yùn)放〔12〕與冷端補(bǔ)償電橋接成差分放大，電橋的電源對(duì)角線接在基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓管D1兩端，A／D單片的負(fù)輸入端(30)腳，模擬地(32)腳和電源地(21)腳彼此短接。
3.按照權(quán)利要求
1或2所述的數(shù)字溫度表，其特征在于作為控制器的六非門〔13〕的VDD端接A／D單片的電源正端，VSS端接電源地，〔13〕中非門G4、G5串聯(lián)，A／D單片(19)腳接G4輸入端，G5輸出端接LED顯示器的(a4b4)腳。
4.按照權(quán)利要求
1所述的數(shù)字溫度表，其特征在于冷端補(bǔ)償電橋電源對(duì)角線電位器W6接到A／D單片的正電源5V上，A／D單片負(fù)輸入端(30)腳與電源地(21)腳短接。
專利摘要
本實(shí)用新型提供了一種采用∴位CMOS雙斜式單片A/D轉(zhuǎn)換器加少量的外圍元件構(gòu)成的具有非線性補(bǔ)償，冷端補(bǔ)償，前置放大的面板式數(shù)字溫度表。其特征是自穩(wěn)零運(yùn)放由A/D單片的正負(fù)電源供電，冷端補(bǔ)償電橋由A/D單片正電源供電，六非門作為線性化控制器。其優(yōu)點(diǎn)是量程寬、自校零，顯示穩(wěn)定、成本低、精度0.5級(jí)。
文檔編號(hào)G01K7/12GK86204299SQ86204299
公開日1987年6月10日 申請(qǐng)日期1986年6月21日
發(fā)明者方之崗, 趙新, 徐昭 申請(qǐng)人:北京鋼鐵學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan