[其他]数字式温度计

说明书

一种数字式温度计。属于用非线性热敏电阻制作的温度计。

一般利用热敏电阻制作的数字式温度计具有反映被测温度时间短、分辨率高、读数直观等优点。但是，热敏电阻存在着两个明显的缺点，即热敏电阻的非线性和不一致性，前者影响了测温范围和精度，后者妨碍了热敏电阻的替换。目前我国利用热敏电阻生产的测温仪，其测温范围为-30℃～+30℃，测温精度为±0.4℃;在国外，测温精度为±0.1℃，其测温范围为20℃左右。据日本公开特许公报昭57-161628介绍，由积分器、控制回路、显示电路等组成的数字式温度计，其显示温度值与log 1/(Rt) 成正比关系，而实际上被测温度T与热敏电阻Rt取对数后的值成反比关系。因此，这种依据被测温度T与log 1/(Rt) 成正比关系而设计的温度计，只能在一个极窄的温度范围内达到±0.1℃的测量精度。在一个较宽的温度范围内无法达到这样高的精度。至于替换热敏电阻问题，国内外都未找到一种简便的方法。

本发明的目的：本发明克服了热敏电阻的非线性和不一致性的缺点，使得由热敏电阻作感温元件而制作的温度计扩大了测温范围和提高了测温精度，并且可以简便地替换不同参数的热敏电阻，还能用于远距离测温和控温。

本发明的技术特征是：第一，采用电压一频率变换电路实现了将热敏电阻的固有拟合特性曲线T^-1＝A+Blog R_t变换成频率-温度F（HZ）＝F₀+B₁T的线性函数，从而克服了热敏电阻的非线性缺点。第二调节电压一频率变换电路中的压控振荡器的负脉冲宽度τ_p和决定正脉冲宽度的因子τ_d，可简易地替换参数不同的热敏电阻，克服了热敏电阻不一致性给替换带来的困难。第三，采用自平衡电桥将被测温度转换成电压值，并消除了连接热敏电阻的传输线所产生的影响，从而能精确地测量几十公里内任意一点的温度。第四，采用简单、可靠的十进位计数显示电路，同时能显示正负温度值。

本发明的详细内容：图（1）是本发明的实施例方框图，由置于被测温度区域中的热敏电阻〔1〕作为感温探头，经自平衡电桥〔2〕、差动放大器〔3〕、对数放大器〔4〕、至压控振荡器〔5〕组成电压一频率变换电路;其余组成温度显示部件，它包括：由控制电路〔7〕、计数器〔17〕、与门〔13〕和〔14〕、触发器〔18〕、锁存/译码/驱动器〔21〕及液晶显示器〔24〕组成十进位计数显示电路;由锁存器〔19〕、异或门〔20〕组成正负符号显示电路;由非门〔22〕驱动小数点显示。

图（2）是自平衡电桥〔2〕的电路图。图中晶体管Q₁及稳压二极管D₁和电阻R₁，R₂组成恒流源电路，给下面的电桥提供一恒定电流I_S。运算放大器〔25〕、电阻R₃，R₄和电容C₁，C₂及二极管D₂构成积分器，其输出控制场效应晶体管Q₂，用于维持电桥中A点和B点电位相等。由于R₃和R₄电阻相等，所以流过每一桥臂中的电流均为0.5I_S。R₅为远距离测温时，连接热敏电阻的传输线电阻，将平衡电路中一臂的电阻值R₆等于R₅。这样，当R_t随着被测温度变化时，Q₂的漏极和源极间电压始终跟随R_t变化，并由B、C两端输出，经差动放大器〔3〕检测出R_t两端的实际电压值。再经对数放大器〔4〕输入压控振荡器〔5〕。

图（3）是压控振荡器〔5〕的电路图。由运算放大器〔26〕、555定时器〔27〕、场效应晶体管Q₃、稳压二极管D₃、电阻R_7-11和电容C_3-4组成。它输出的负脉冲宽度τ_p和正脉冲宽度τ_o分别为：

τ_p≈0.7R₉C₄（1）

τ_o＝τ_d/｜V₁｜ （2）

其中