[其他]采用存儲法進行線性化的全硬件數字溫度計

無效

• 申請號: 85108467
• 申請日: 1985-11-18
• 公開（公告）號: CN85108467B
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 龔威;趙維;張則年
• 申請（專利權）人: 天津市電子應用技術研究所
• 主分類號: G01K7/14
• 分類號: G01K7/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及數字溫度計，尤其是涉及對溫度傳感器進行線性化的數字溫度計這一領域。本發明采用了用大規模半導體存儲器進行數字存貯，應用全部硬件電路實現線性化過程。

眾所周知，測量溫度用的傳感器熱電阻尤其是熱電偶在測量區域內具有不同程度的非線性因素存在，因此影響了直接測量的精度。過去在動圈式指示儀表中常采用的辦法是用非線性表盤來進行指示，但此類儀表精度很低，不能滿足較高的要求?，F在常采用的線性化方法是通過改變橋路電阻值或改變前置放大器放大倍數對溫度進行分段折線化以逼近實際溫度曲線，數字線性化的方法一般是采用對數字量分段進行扣脈沖或補脈沖等。但以上幾種線性化方法一般理論精度低而且調試相當困難，為了提高精度和擴大溫度范圍則線路更加復雜使成本提高。

在使用計算機的溫度檢測和控制系統中，經常采用的線性化方法是利用計算機中的存儲器將國際實用溫度分度表值存入，通過采樣熱電偶的熱電勢或熱電阻的阻值變化量借助于計算機軟件的支持，直接查找到實際的溫度值，以達到線性化的目的。美國專利第4122719號中就是采用的這一方法。這種方法由于是通過查表直接得到線性化輸出，因而精度極高。但就目前的情況來講在溫度的通用顯示儀表中采用計算機必然造成成本的提高而不利于推廣使用。基于以上溫度計所存在的缺點，為了得到高精度的溫度測量結果并且使線路調整方便、價格低廉，本發明的目的是借助于大規模集成半導體存儲器進行非線性曲線的存貯，并采用全部硬件電路在無須軟件支持的情況下實現對以熱電阻或熱電偶為傳感器的非線性輸入電壓直接查表得到線性化輸出這一方法，用很少的邏輯集成電路完成存儲器線性化的全硬件數字溫度計。

圖1是溫度計工作原理方框圖。

圖2是A/D轉換電路原理圖。

圖3是七段碼-BCD碼非對應變換電路原理圖。

圖4是BCD碼-二進制碼轉換電路原理圖。

圖5為譯碼驅動顯示和數字比較電路原理圖。

圖6為曲線存儲過程框圖。

整機的工作原理以熱電偶傳感器為例簡述如下：熱電偶101的熱電勢值經冷端補償電橋102自動補償了熱電偶冷端不是0℃所引起的誤差后，輸入到工頻濾波器103以濾除工頻干擾，然后輸入到前置放大電路104。經A/D轉換器105之后將熱電勢值由其經放大后的模擬電壓量轉換成相應電壓的數字量，此數字量經碼制變換電路106和107形成數字存儲器108的單元地址，而所被尋址到的存儲器所對應的存儲單元內容就是此時熱電偶的熱電勢值所對應的溫度值。為了降低系統的功耗和提高數字存儲器的使用壽命，在電路中設置了鎖存器109并相應設置了時鐘電路114和延時電路115以便發出存儲器的讀信號和延時鎖存信號。最后經過譯碼驅動器111和112通過數文顯示單元113直接顯示出溫度數值。除此之外電路中附加有數字比較器116，以便使使用者通過數字給定撥盤開關117直接與溫度值進行比較。而比較的結果除了直接進行顯示119之外另加了驅動放大電路118以便使用者使用。圖中110為開機復位電路，120為BCD碼輸出電路，以供控溫時使用。

在圖2電路中采用的是ICL710731/2A/D轉換芯片，它所能轉換的數字量的最大范圍為-1999～+1999，因此它的分辨率與12位的A/D通用轉換芯片相當，但是價格僅有最低檔的12位A/D轉換芯片的十分之一。同種性能的轉換芯片還有MC14433，但14433的輸出是串行BCD碼輸出，因此若使用MC14433來作為電路中的轉換器件的話，必然造成時序電路的復雜。由此引起的不僅僅是成本提高，而且給調試和維修都帶來了一定的困難。但是由于ICL7107A/D轉換芯片是用在數字萬用表等直接將轉換結果進行顯示的場合下的，因此它只有七段顯示碼的輸出，而沒有BCD碼輸出。當然解決這個問題現在并不是沒有辦法，但現行的方法由于采用對應變換不僅線路復雜而且構成電路的價格太高，因此不宜采用。由于電路中的線性化方法是曲線存儲法，因此，在這里七段碼-BCD碼制之間的變換無須采用對應變換方法，這樣就會使得變換譯碼電路大大簡化。附圖2中的IC2為一提供負電壓的振蕩器。