專利名稱:多路數字溫度顯示儀的制作方法
本實用新型涉及一種熱工測量領域的數字式測量儀表，它可以對多個測溫點逐點測量和數碼顯示。
目前在工業上熱工測量一般都采用指針式動圈表，由于是機械式結構，存在著靈敏度差、精度低、易損壞、可靠性低等缺點，特別是指針顯示，容易產生讀數誤差，并且由于指針穩定需要較長時間(七秒左右)，不能適應快速切換的連續多點溫度測量。
本實用新型的目的，在于克服現有指針式動圈表存在的上述缺陷，設計一種能進行連續多點測量、并且數字顯示測量值的高精度溫度測量儀表。
本實用新型溫度測量儀表由多個溫度傳感器、多路轉換開關、信號放大部分，模數(A／D)變換器、數字顯示器及穩壓電源組成，實現數字顯示的原理是溫度傳感器上的測量信號經多路轉換開關切換，輸入信號放大部分放大，經放大的信號輸入，模數變換器轉換為數字信號，最后在數字顯示器上顯示出來。
由于現有的熱敏元件的熱敏信號與溫度值之間存在著非線性問題，本實用新型在電路放大部分設計了線性化電路，校正熱敏電阻的非線性，使輸入信號在進入信號放大前即線性化，從而保證數字顯示能準確反映溫度值。
本實用新型的線性化電路采用模擬法線性化原理，具體實現方法參見圖2中的運算放大器A1、A2部分。其中，運算放大器A1驅動三極管BG1和BG2組成恒流電橋，分別供給熱敏電阻(接在外接插座點1和點2之間，點2通過點3接地)和標準電阻R0電流I1和I2，點4和點5構成橋路輸出。運算放大器A1在點6和點7之間構成一個負反饋回路，抑制由于熱敏電阻阻值變化對電流I1的影響。具體原理是，當熱敏電阻阻值升高使I1有所下降時，點6的電位變化，經運算放大器A1放大后使三極管BG1和BG2基極電流增加，從而使I1提高，起到恒流的作用。
運算放大器A2通過電位器W1調整線性，使輸入信號線性化。具體原理是橋路輸出的非線性信號，經運算放大器A2差分放大，并經過運算放大器A1反饋到7點，使三極管BG1輸出一個補償電流，使輸入的非線性信號修正為線性信號。其中電位器W1用于調整非線性信號的補償幅度。
本實用新型電路放大部分的直流放大采用通用的運算放大電路。溫度傳感器采用熱敏電阻，多路轉換開關可采用琴鍵式轉換開關，模數(A／D)變換器為大規模集成電路成品，數字顯示器可采用LED發光二極管顯示板，這些均有市售成品。
本實用新型與現有技術相比的優點是，由于采用了電子線路及數字顯示方式，徹底克服了機械式儀表靈敏度低、精度差、可靠性低、讀數不便、不能實現多點測量等缺點。同時，由于采用了大規模集成電路，因而具有結構簡單、體積小、成本低、可靠性高等優點。
下面結合附圖給出本實用新型的一個具體實施例。
圖1為多路數字溫度顯示儀的系統和原理框圖；圖2為多路數字溫度顯示儀信號放大部分電路圖，包括線性化器和直流放大器兩部分；圖3為多路數字溫度顯示儀電源部分電路圖。
圖1中1至16為溫度傳感器，17為多路轉換開關，18為直流放大器，19為線性化器，其中18和19組成信號放大部分20，21為模數變換器，22為數字顯示器，23為穩壓電源。
各部分具體結構如下信號放大部分20具體電路見圖2，由四個運算放大器組成，其中A1、A2組成恒流源、模擬法線性化器19，A3、A4組成兩級直流放大器18。最后輸出兩檔電壓信號，其中μ1(0～200mV)驅動模數變換器，μ2(0～5V)供輸入計算機備用。
為提高精度，電路設計中還采取了如下措施一、采用四運算放大器集成器件，如LM324，利用其相同的溫度特性，相互抵消溫度漂移，保證電路系統的精度；二、選用高輸入阻抗的運算放大器，實現高阻輸入；三、采用三線制輸入方式，使外線電阻的阻值分擔在橋路兩邊，克服外線電阻對儀表的影響。
另外，為校正調試方便，電路中設置了三個電位器，其中W1供調正線性用，W2供調零用，W3供調增益用。
模數轉換和數字顯示部分模數變換器采用CMOS大規模集成電路，如TSC－7107 CPL變換器。數字顯示器采用LED發光二極管顯示板。
另外，溫度傳感器采用熱敏電阻，如銅電阻、鉑電阻。多路轉換開關采用琴鍵式手動開關，并聯觸點方式，保證輸入回路切換的可靠和準確。
電源部分見圖3，為保證儀表精度，電路設計上采用穩壓管和調正管輸出多組電源。其中大功率三極管3DAl輸出電壓供模數(A／D)變換器21和數字顯示器22工作，2DW324提供基準電壓，保證模數轉換精度。2CW穩壓管為運算放大器提供穩壓源。
儀器的使用和測溫原理把16個傳感器用三芯導線與儀表接線柱相接。接線柱與16路轉換開關17聯接，通過按動琴鍵使某一路傳感器與放大部分20聯通。溫度信號經線性化校正并放大后變成標準信號送到模數(A／D)變換器21，經模數轉換后變成數字信號在數字顯示器22上顯示。
權利要求
1.一種多路數字溫度顯示儀，由溫度檢測部分和顯示部分組成，本實用新型的特征是由多個傳感器、多路轉換開關17、信號放大部分20、模數(A/D)變換器21、數字顯示器22的穩壓電源23所組成，信號放大部分20由四個運算放大器組成，A1和兩個三極管組成恒流電橋，A2經電位器調整線性，線性化的電壓信號經A3、A4兩級放大后送到模數變換器21，模數變換器21為CMOS大規模集成電路，經模數變換器變換后的數字信號送數字顯示器22顯示出來，數字顯示器22采有發光二極管顯示板。
2.按權利要求
1所述的多路數字溫度顯示儀，其特征是所述的信號放大部分20采用四運算放大器集成器件組成。
專利摘要
本實用新型是一種多路數字溫度顯示儀，由多個傳感器1、2、……16、多路轉換開關17、信號放大部分20、模數(A/D)變換器21、數字顯示器22和穩壓電源23組成。采用四運放集成器件和CMOS大規模集成電路模數(A/D)變換器。線路上采用模擬量線性化補償法、恒流和高阻輸入方式，能實現多點測量和高精度數字顯示，具有體積小、結構簡單、成本低、精度和可靠性高的特點，可用于遠距離多點溫度測量。
文檔編號G01K7/00GK87209805SQ87209805
公開日1988年12月14日 申請日期1987年7月7日
發明者安大寬 申請人:北京自動化儀表二廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan