[其他]多路数字温度显示仪

说明书

本实用新型涉及一种热工测量领域的数字式测量仪表，它可以对多个测温点逐点测量和数码显示。

目前在工业上热工测量一般都采用指针式动圈表，由于是机械式结构，存在着灵敏度差、精度低、易损坏、可靠性低等缺点，特别是指针显示，容易产生读数误差，并且由于指针稳定需要较长时间（七秒左右），不能适应快速切换的连续多点温度测量。

本实用新型的目的，在于克服现有指针式动圈表存在的上述缺陷，设计一种能进行连续多点测量、并且数字显示测量值的高精度温度测量仪表。

本实用新型温度测量仪表由多个温度传感器、多路转换开关、信号放大部分，模数（A／D）变换器、数字显示器及稳压电源组成，实现数字显示的原理是：温度传感器上的测量信号经多路转换开关切换，输入信号放大部分放大，经放大的信号输入，模数变换器转换为数字信号，最后在数字显示器上显示出来。

由于现有的热敏元件的热敏信号与温度值之间存在着非线性问题，本实用新型在电路放大部分设计了线性化电路，校正热敏电阻的非线性，使输入信号在进入信号放大前即线性化，从而保证数字显示能准确反映温度值。

本实用新型的线性化电路采用模拟法线性化原理，具体实现方法参见图2中的运算放大器A₁、A₂部分。其中，运算放大器A₁驱动三极管BG₁和BG₂组成恒流电桥，分别供给热敏电阻（接在外接插座点1和点2之间，点2通过点3接地）和标准电阻R₀电流I₁和I₂，点4和点5构成桥路输出。运算放大器A₁在点6和点7之间构成一个负反馈回路，抑制由于热敏电阻阻值变化对电流I₁的影响。具体原理是，当热敏电阻阻值升高使I₁有所下降时，点6的电位变化，经运算放大器A₁放大后使三极管BG₁和BG₂基极电流增加，从而使I₁提高，起到恒流的作用。

运算放大器A₂通过电位器W₁调整线性，使输入信号线性化。具体原理是：桥路输出的非线性信号，经运算放大器A₂差分放大，并经过运算放大器A₁反馈到7点，使三极管BG₁输出一个补偿电流，使输入的非线性信号修正为线性信号。其中电位器W₁用于调整非线性信号的补偿幅度。

本实用新型电路放大部分的直流放大采用通用的运算放大电路。温度传感器采用热敏电阻，多路转换开关可采用琴键式转换开关，模数（A／D）变换器为大规模集成电路成品，数字显示器可采用LED发光二极管显示板，这些均有市售成品。

本实用新型与现有技术相比的优点是，由于采用了电子线路及数字显示方式，彻底克服了机械式仪表灵敏度低、精度差、可靠性低、读数不便、不能实现多点测量等缺点。同时，由于采用了大规模集成电路，因而具有结构简单、体积小、成本低、可靠性高等优点。

下面结合附图给出本实用新型的一个具体实施例。

图1为多路数字温度显示仪的系统和原理框图；

图2为多路数字温度显示仪信号放大部分电路图，包括线性化器和直流放大器两部分；

图3为多路数字温度显示仪电源部分电路图。

图1中：1至16为温度传感器，17为多路转换开关，18为直流放大器，19为线性化器，其中18和19组成信号放大部分20，21为模数变换器，22为数字显示器，23为稳压电源。

各部分具体结构如下：

信号放大部分20：具体电路见图2，由四个运算放大器组成，其中A₁、A₂组成恒流源、模拟法线性化器19，A₃、A₄组成两级直流放大器18。最后输出两档电压信号，其中μ₁（0～200mV）驱动模数变换器，μ₂（0～5V）供输入计算机备用。

为提高精度，电路设计中还采取了如下措施：

一、采用四运算放大器集成器件，如LM324，利用其相同的温度特性，相互抵消温度漂移，保证电路系统的精度；

二、选用高输入阻抗的运算放大器，实现高阻输入；

三、采用三线制输入方式，使外线电阻的阻值分担在桥路两边，克服外线电阻对仪表的影响。