[其他]热电阻数字温度计

说明书

本实用新型属于温度数字式显示仪表，可与各种分度号的热电阻温度传感器配用。

由于热电阻温度传感器的标称阻值与被测温度呈非线性关系，因此，线性化技术一直是热电阻数字温度计的关键技术。目前国内外常用的线性化技术大致可分为以下三类：（1）在模拟部分进行线性化，如折线逼近式和反馈式。折线逼近式线性化的主要缺点是折线拐点限制了线性化精度的进一步提高，反馈式如美国专利US3861214，其缺点是测温范围比较窄。（2）在数字部分进行线性化，如扣脉冲式和A／D转换电路负反馈比较式，它们的共同缺点是电路复杂，不适用大规模集成电路A／D转换器。（3）利用计算机软件进行线性化，如日本专利“昭55－－84292”及苏联专利SU1023－211－A16，它们的主要缺点是成本偏高。

本实用新型的目的是针对上述问题，设计出一种利用简单的模拟线性化方法，能与各种分度号的热电阻温度传感器配用，并采用C－MOS大规模集成电路A／D转换器的热电阻数字温度计。

本实用新型的结构框图如图1所示，由传感器电路〔1〕、线性化电路〔2〕、滤波电路〔3〕、放大电路〔4〕、A／D转换电路〔5〕及显示器〔6〕组成。其主要技术特征是所述的线性化电路〔2〕校正了传感器电路〔1〕的非线性。如图2所示，该传感器电路〔1〕由热电阻温度传感器Rt、外接电阻R7、R8、R9组成。其中热电阻温度传感器Rt一端通过外接电阻R7和焊点7与b点相连，另一端通过外接电阻R8和焊点8与c点相连。线性化电路〔2〕由运算放大器A1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6及电位器W1组成。电阻R3、电位器W1及电阻R4、热电阻温度传感器Rt及外接电阻R7和R8、电阻R5分别为一个电桥的四个桥臂，其特征在于运算放大器A1的输出端a作为所述电桥的共桥电源，与电阻R3的一端和电位器W1的一端相连，电阻R3的另一端与传感器电路〔1〕中的b点相连，并通过电阻R6与运算放大器A1的同相输入端相连，电位器W1的另一端通过电阻R4与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与传感器电路〔1〕中的c点相连。

本实用新型可与各种分度号的热电阻温度传感器配用，分辨力分为1℃和0.1℃两种规格，不同的规格或不同的分度号均可通过连接或断开焊点7－18来改变。分辨力为1℃仪表的外接电阻R7、R8在热电阻温度传感器两端引线电阻相等的条件下可以省去。分辨力为0.1℃规格的仪表，在电桥输出端经滤波后加一级放大电路〔4〕。

本实用新型的原理是利用运算放大器A1的正反馈来改变含有热电阻温度传感器Rt的电桥的共桥电源，以校正热电阻温度传感器Rt的非线性。经线性校正的电桥输出电压通过滤波电路〔3〕直接（对分辨力为1℃的仪表）或放大后（对于分辨力为0.1℃的仪表）加到A／D转换电路〔5〕进行A／D转换，A／D转换电路〔5〕的输出直接驱动显示器〔6〕显示被测温度。

通过配用铂电阻温度传感器pt100分辨力为1℃的热电阻数字温度计对本实用新型作进一步说明。

为说明方便，设外接电阻R7、R8、R9为零，并设电位器W1和电阻R4的阻值之和与电阻R3相等，在运算放大器A1为理想运算放大器的条件下，可推导出仪表的数字量

N＝K (ER3)/(R3＋R5) · (R5－Rt)/(R3－Rt)

式中：K为A／D转换器的满度系数，常数。

E为基准电源电压。

上式说明仪表的数字量N是由常量K (ER3)/(R3＋R5) 和变量 (R5－Rt)/(R3－Rt) 两项组成，由于它是一个非线性方程，故可以通过适当地选择桥臂电阻的阻值，用方程的非线性校正热电阻温度传感器Rt的非线性。

在本实用新型中通过适当地取值，可计算出配用铂电阻温度传感器pt100规格的仪表，测温范围从－150℃至550℃的最大误差为0.25℃，精确度为0.036％。

与已有的同类技术相比，本实用新型具有精确度高、成本低廉、结构简单、测温范围广、通用性强等优点。

图面说明：

图1：结构框图、图2：线路图

1、传感器电路包括：热电阻温度传感器Rt、外接电阻R7、R8、R9。

2、线性化电路包括：运算放大器A1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、电位器W1。

3、滤波电路包括：电阻R10、R11、R12、R13、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6。

4、放大电路包括：运算放大器A2、电阻R18、R19、电容C12。