專利名稱：多偶數字溫度表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可配多種熱電偶測溫的數字溫度表，自動地直接顯示出被測溫度。
多偶數字溫度表是用一片集成三位半A/D轉換器，經前置放大、冷端補償、非線性補償后在液晶或發光二極管顯示器上直接顯示出溫度，一塊表可配接3～5種熱電偶，用一個選擇開關顯示其中任一個熱電偶的溫度，在形式上可制成多偶面板式、袖珍式和帶控制的面板式溫度表，專利CNZL88220387提出的袖珍多偶溫度表存在較大缺點，它量程太窄，如S偶的范圍只550～1600℃，B型偶范圍只有1200～1800℃，而且精度較低，限制了使用。另一缺點是電位器多，一塊三偶溫度表通常要用15個電位器，電位器的電參數在搬運、振動、碰撞時易變，電位器多難以調整，尤其是對隨身攜帶使用的袖珍式表，使用者也不是儀表工，沒有這方面技能，所以這一缺點是數字溫度表長期可靠地運行的主要障礙。
本實用新型的目的是要提供一種寬量程高精度長壽的多偶數字溫度表。
本實用新型的目的是這樣實現的，將原用直線進行線性化的電路，除非線性較好的熱電偶如K偶可考慮用直線外，均改用曲線來線性化，為了既保證精度和寬量程又簡化電路，為多偶表創造條件，一般均采用兩段曲線線性化，而且電路中所有需裝電位器的地方均用精密電阻替代，即需要調整電阻值的各支路均裝調整用的精密電阻，以下簡稱調整電阻。具體說，S表的反向基準電壓VRS、B表的VRB和K表的VRK經切換開關接點組K3接到A/D轉換器7的36腳，S表的零點位移電壓VoS、B表的VoB和K表的VoK經切換開關接點組K4連接到A/D轉換器7的30腳；產生電壓VRS、VRB的電阻R1Sγ1SR2Sγ2SR3Sγ3S和R1Bγ1BR2Bγ2BR3Bγ3B構成兩個日字形電阻網絡，網絡的左上角分別接比較器2S和2B的輸出端，左下角分別接比較器3S和3B的輸出端，右下角均接前置放大了的被測電勢Vx，產生電壓VRK的電阻R1KR3Kγ3K構成丁字形電阻網絡，丁字的左端即γ3K接異或門3K的輸出端，下端即R3K接地，丁字網絡的上端和兩個日字網絡的右上角經切換開關接點組K5接基準電壓VD，產生電壓VoS、VoB和VoK的電阻均組成丁字形網絡，丁字的下端即R8S、R8B和R8K均接地，上端均經切換開關接點組K5接基準電壓VD，K表的丁字左端即R6K接異或門1K輸出端，S表和B表的左端即R6S和R6B分別接比較器1S和1B的輸出端；以上各支路中需調整電阻值的地方均接調整電阻以替代電位器，具體說即R3S接調整電阻R′3S、R″3S，R3B接R′3BR″3B，R3K接R′3KR″3K，電阻γ3S、γ3B和γ3K分別接調整電阻γ′3Sγ″3S、γ′3Bγ″3B、γ′3Kγ″3K，電阻R8S、R8B和R8K分別接調整電阻R′8SR″8S、R′8BR″8B、R′8KR″8K，電阻R6S、R6B和R6K分別接調整電阻R′6SR″6S、R′6BR″6B和R′6KR″6K。
本實用新型因為對非線性嚴重的熱電偶采用了曲線補償電路，經實際測試和中國計量科學院檢驗結果證明，精度高可達0.25級，量程寬，S表為50～1650℃，B表為450～1800℃，WRe偶為400～1950℃，其他偶均為全量程，又因只用兩段線性化和整塊表無電位器，所以結構特別簡單，體積小適合做多偶表，尤其是袖珍式，又因固定的精密電阻經長時間使用，無論振動或碰撞電參數不會改變，所以溫度表能保持長時間的穩定準確。
用S、B、K三種熱電偶組合的多偶數字溫度表作為本實用新型的實施例，
圖1是其原理框圖，圖2是電路圖。
從圖1原理框圖可見，
位A/D轉換器4，液晶或發光二極管顯示器5，電源6是公共的，用一個切換開關3將所選擇熱偶的冷端補償電路，若以S表為例為1S和非線性補償電路2S接入A/D轉換器4，圖中8S為S型熱電偶。下角S表示屬于S偶，同樣屬于B、K偶的用下角B、K區別，若用液晶顯示器則有電池低電壓指示控制器7。
下面結合圖2詳細說明本實用新型的電路及工作情況。
從工作原理上說，三個表是一樣的，故以S表為例，此時切換開關置于左邊位置，它的六組接點的左邊接點都接通，S偶產生的熱電勢先由三極管5進行冷端溫度補償，再經前置放大器6放大，其輸出Vx送入A/D轉換器7的31腳，同時Vx送到由比較器2S、3S和電阻R1Sγ1S、R2Sγ3S、R3Sγ3S構成的日字形網絡的右下角，日字網絡的中線上電壓VRS經切換開關接點組K3接到A/D轉換器7的36腳，以供給A/D轉換器的反向基準電壓，比較器1S和電阻R6SR7SR8S構成的丁字形網絡產生電壓VoS，經切換開關接點組K4送入A/D轉換器7的30腳，以供給零點位移電壓，A/D轉換器7有了Vx、VRS和VoS這三個電壓，顯示器8就直接顯示出S偶所測量的溫度。
圖中VRB、VRK對應是B偶和K偶的反向基準電壓，VoB、VoK對應是B偶和K偶的零點位移電壓。
與S偶不同只是K偶用異或門2K、3K和丁字形電阻網絡R3KR1Kγ3K產生電壓VRK，K偶電壓VoK也是由R6KR7KR8K丁字形網絡產生，只是R6K不接比較器而是接異或門1K的輸出。異或門4K用作電池低電壓指示，異或門4K的兩個輸入端分別接A/D轉換器7的21腳和電池電壓V+V-在電阻R9R10上的分壓點A點相連接，4K的輸出接液晶顯示器的38腳，所以本實用新型的特點是1.S表的反向基準電壓VRS、B表的VRB和K表的VRK經切換開關接點組K3接到A/D轉換器7的36腳，S表的零點位移電壓VoSB表的VoB和K表的VoK經切換開關接點組K4連接到A/D轉換器7的30腳；產生電壓VRS、VRB的電阻R1Sγ1SR2Sγ2SR3Sγ3S和R1Bγ1BR2Bγ2BR3Bγ3B構成兩個日字形電阻網絡，網絡的左上角分別接比較器2S和2B的輸出端，左下角分別接比較器3S和3B的輸出端，右下角均接前置放大的被測電勢Vx，產生電壓VRK的電阻R1KR3Kγ3K構成丁字形電阻網絡，丁字的左端即γ3K接異或門3K的輸出端，下端即R3K接地，丁字網絡的上端和兩個日字形網絡的右上角經切換開關接點組K5接基準電壓VD，產生電壓VoS、VoB和VoK的電阻均組成丁字形網絡，丁字的下端即R8S、R8B和R8K均接地，上端均經切換開關接點組K5接基準電壓VD，K表的丁字左端即R6K接異或門1K輸出端，S表和B表的左端即R6S和R6B分別接比較器1S和1B的輸出端；R3S接調整電阻R′3S、R″3B，、R3B接R′3B、R″3B，R3K接R′3K、R″3K，電阻γ3S、γ3B和γ3K分別接調整電阻γ′3Sγ″3S、γ′3Bγ″3B和γ′3Kγ″3K，電阻R8S、R8B和R8K分別接調整電阻R′8SR″8S、R′8BR″8B、R′8KR″8K，電阻R6S、R6B和R6K分別接調整電阻R′6SR″6S、R′6BR″6B和R′6KR″6K。
2.兩個四比較器1S2S3S、1B2B3B和四異或門1K2K3K4K的正電源腳VDD經切換開關接點組K6接直流電源或電池的正極V+，它們的負電源腳VSS接地。
3.異或門4K的兩個輸入端分別接A/D轉換器7的21腳和電池電壓V+V-在電阻R9R10上的分壓點A點相連接，4K的輸出接液晶顯示器8的38腳。
權利要求1.一種多偶數字溫度表，用一片集成
位A/D轉換器，經前置放大、冷端溫度補償和非線性補償后在液晶顯示器或發光二極管顯示器上直接顯示出溫度值，其特征在于S表的反向基準電壓VRS、B表的VRB和K表的VRK經切換開關接點組K3接到A/D轉換器7的36腳，S表的零點位移電壓VoS、B表的VoB和K表的VoK經切換開關接點組K4連接到A/D轉換器7的30腳；產生電壓VRS、VRB的電阻R1S、γ1SR2Sγ2SR3Sγ3S和R1Bγ1BR2Bγ2BR3Bγ3B構成兩個日字形電阻網絡，網絡的左上角分別接比較器2S和2R的輸出端，左下角分別接比較器3S和3B的輸出端，右下角均接前置放大了的被測電勢Vx，產生電壓VRK的電阻R1KR3Kγ3K構成丁字形電阻網絡，丁字的左端即γ3K接異或門3K的輸出端，下端即R3K接地，丁字網絡的上端和兩個日字網絡的右上角經切換開關接點組K5接基準電壓VD，產生電壓VoS、VoB和VoK的電阻均成丁字形網絡，丁字的下端即R8S、R8B和R8K均接地，上端均經切換開關接點組K5接基準電壓VD，K表的丁字左端即R6K接異或門1K輸出端，S表和B表的左端即R6S和R6B分別接比較器1S和1B的輸出端；R3S接調整電阻R′3S、R″3S，R3B接R′3B、R″3B，R3K接R′3K、R″3K，電阻γ3S、γ3B和γ3K分別接調整電阻γ′3Sγ″3S、γ′3Bγ″3B和γ′3Kγ″3K，電阻R8S、R8B和R8K分別接調整電阻R′8SR″8S、R′8BR″8B、R′8KR″8K，電阻R6S、R6B和R6K分別接調整電阻R′6SR″6S、R′6BR″6B和R′6KR″6K。
2.根據權利要求1所述多偶數字溫度表，其特征是兩個四比較器1S2S3S、1B2B3B和四異或門1K2K3K4K的正電源腳VDD經切換開關接點組K6接直流電源或電池的正極V+，它們的負電源腳VSS均接地。
3.根據權利要求1、2所述多偶數字溫度表，其特征是異或門4K的兩個輸入端分別接A/D轉換器7的21腳和電池電壓V+V-在電阻R9R10上的分壓點A點相連接，4K的輸出接液晶顯示器8的38腳。
專利摘要一種多偶數字溫度表，用一片集成三位半A/D轉換器，經前置放大、冷端補償、非線性補償后在液晶或發光二極管顯示器上直接顯示出溫度。可接3至5種熱電偶，用切換開關直接顯示出其中任一個熱電偶的溫度，對非線性較嚴重的熱電偶均采用兩段曲線線性化，而且整個儀表內無電位器，所以結構特別簡單，體積小巧，適合制成寬量程，高精度且長時間穩定，可靠的多偶數字溫度表。
文檔編號G01K7/02GK2078871SQ90217120
公開日1991年6月12日 申請日期1990年8月2日 優先權日1990年8月2日
發明者方之崗 申請人:方之崗