溫度數字顯示調節儀的製作方法
2023-05-12 20:38:16
專利名稱：溫度數字顯示調節儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測溫數顯控制技術領域。
數字顯示儀表可直接以數字方法顯示被測值，它克服了用機械指針作直線位移或角 位移指示的測量誤差和讀數誤差，具有響應速度快，測量精度高等優點，但是當數顯儀表配上各種傳感器作電量或非電量測試時遇到一個重要問題就是如何處理傳感器輸出信號的非線性。非線性處理的方法很多，以測量溫度的數顯儀表為例，有在模擬域內以多段折線逼近補償法，運用運算放大器正反饋校正法，在數字域內的扣脈衝法。但上述的各種線 性化方法，要麼線路複雜。成本昂貴，要麼線性化精度低，效果不佳；要麼技術難度很大。遠非一般中小型生產廠家能勝任的。
本實用新型為克服上述處理非線性方法中的不足。提出一種應用六端電橋作測試電路。應用邏輯電路作控制手段的溫度數顯調節儀。
傳統的數顯儀。處理非線問題一般均是應用運放
比較器等手段使輸入模擬量VIN與被測量參數變成線性關。而本實用新型。設計的特點在於將基準電壓VREF。不再設定為定值。使基準電壓VREF也和被測量參數成非線性關係。從而使得測量結果與被測量成線性關係。因此採用六端電橋作為本實用新型的測量電路。電橋內6個端接A／D轉換器的輸入端
／D轉換器的輸出端線，接到共陽極數碼的管上。顯示出數字。同時將A／D轉轉器的輸出端線的每一組七根輸出線中的五根分別通過或門邏輯電路塊組合變成四根輸出線。最後通過4－16線″解碼器取出10種狀態。這十種狀態的輸出。分別接到設定插座和實現插座的每位數上的0－9十個插孔內。設定插座或實現插座的每位數孔上輸出的電平，通過或門邏輯電路塊，控制繼電器的觸點。上述各電路塊的連接關係如下測量電路內的六個電阻順序連接組成電橋。其中R1為鉑質熱敏或熱電阻。電橋內六個端與A／D轉換器的輸入端連接即R1和R2的連接點與VIN＋連接R2和R3的連接點與VR－連接R3和R4的連接點與V＋連接R4和R5的連接點與VR＋連接R5和R6的連接點與VIN－連接R6和R1的連接點與COm連接。
A／D轉換器的輸出端與數碼顯示器的相應輸入端連接。同時再將上述輸出端的三組七根輸出線中的a、b、f、g、e五根線分別組成fg、abae、ag四組接到或門電路的8個輸入端。對應地輸出四根線。這三組四線，分別接到三個解碼器的輸入端。再分別從三個解碼器的輸出端輸出十種狀態。這十根輸出線與設定插座和實現插座的每位數字內的0－9十個插孔上。設定插座或實現插座的個、十、百、千位的每個數字插孔上輸出的每一種電信號，分別接到或門電路IC5或IC6的四個輸入端。符號插孔上輸出的電信號接到或門電路IC5和IC6的輸入端。或門電路IC5輸出端經R－S觸發器接與門電路IC7的輸入端。或門電路IC6輸出端接與門電路IC7輸入端。與門電路IC7輸出端經開關電路接繼電器。A／D轉換器輸出端abK同時與設定插座和實現插座的千位插孔的「1」連接。abK同時再經反相器與上述插孔的「0」連接。A／D轉換器輸出端P0／M接符號插孔的「－」，P0／M同時再經反相器與上述插孔的「＋」端連接。A／D轉換器V＋端經一個100－150Ω的電阻接到數碼管上的公共端(u)為解決測量電路的熱電阻斷路問題利用A／D轉換器輸出的C、dH、CT、dT、Cu、du分別接到與門電路IC10的輸入端。再將其輸出端和與門電路IC7輸出端A分別接入或門電路IC11的輸入端。最後把從或門電路Ic11輸出端接到開關電路上，組成保護電路。本實用新型設計的數顯儀。有兩個溫度。當只需一個控制溫度時，僅保留設定插座。即將其符號個十、百、千位每位數字插孔上輸出的每一種電信號分別接到或門電路IC5的輸入端。其輸出端經反相器IC8接入觸發器IC9的CP端，並從其Q端輸出，再接開關電路。該D觸發器D端與Q連接。R端經電阻R接高電位。同時再經電容C接低電位。
以下結合附圖詳細說明
圖1、測溫電路圖圖2、數碼管接線圖圖3、溫度控制線路圖圖4雙溫邏輯控制圖圖5單溫邏輯控制圖圖6、保護電路圖在附圖中IC1為A／D轉換器，V為數碼管公共端，IC2或門邏輯電路，IC3解碼器，IC4反相器，SE為設定插座，SI為實現插座，B、I、P、C、D、E、F、G、H均為接電插孔，IC5或門邏輯電路，IC6或門邏輯電路，R－S為觸發器，JD繼電器，IC7與門邏輯電路，IC8反相器，IC9D型觸發器，IC10與門邏輯電路，IC11或門邏輯電路。
根據電橋的原理，設定R2＋R3＝R4＋R5。當測溫範圍為－200℃～＋850℃時。依照熱敏電阻和轉換器的特徵，選R2＋R3＝R4＋R5＝8.OKΩ，R6依0℃時鉑電阻確定為100Ω，A／D轉換器選用7107型。六端電橋的六個端1、2、3、4、5、6與A／D轉換的31、35、1、36、30、32連接。如圖1所示。A／D轉換器的工作電壓為±5伏，靠交流經整流穩壓提供。電橋的工作電壓靠A／D轉換器本身的V＋和COm之間提供，這樣減少了幹擾。A／D轉換器輸出端接數碼管的相應輸入端上，顯示出被測溫度值。如圖2所示。與此同時再從A／D轉換器輸出端上，拿出一部分送到溫度控制部分，如圖3所示。這其中主要去掉了三組七段碼中的C、d兩段(以下的說明以一組為例)。將其餘的五段碼a、b、f、g、e組成四組fg、ab、ae、ag將這四組線以次輸入到2－4型或門電路IC2的腳1、2、4、5、9、10、12、13端，再從腳3、6、8、11端輸出，然後依次接到「4－16」線74LS154型解碼器的腳20、21、22、23端，從解碼器10、17、9、11、8、7、5、13、1、3端輸出十種狀態。本實用新型設計了兩個溫度控制系統。即所謂設定插座和實現插座。設定插座和實現插座均有千、百、十、個位四插孔。其中千位有「0」和「1」兩個孔，百、十、個均有0－9十個孔。另外還有一排符號孔。該排內有「＋」「－」兩個孔。在每排孔邊處設計一個連接孔即B、I、C、D、E和P、F、G、H。從三個解碼器輸出的十個端線分別接到個、十、百三個位數上的0－9十個孔內。A／D轉換器19號腳通過反相器IC4接設定插座和實現插座千位上的「0」插孔。19號腳再接到上述的「1」孔。A／D轉換器20號腳接符號插座的「－」孔，20號腳再經反相器連接上述插座的「＋」孔。
上述的連接孔B、I、C、D、E分別接5－2或門電路IC5的輸入端，P、F、G、H接5－2或門電路IC6的輸入端。如圖4所示。或門電路IC5輸出端經R－S觸發器接與門電路IC7。或門電路IC6輸出端直接與門電路IC7的輸入端連接。與門電路IC7輸出端經開關電路接入繼電器。
若只需單溫控制時，可省去幾排實現插座。即將設定插座上輸出的B、I、C、D、E分別接到或門電路IC5的輸入端，其輸出端經反相器IC8D觸發器IC9接開關電路。如圖5所示。
考慮到傳感元件(熱、熱敏電阻或熱電偶)的開路。本實用新型設計一種保護電路如圖6所示。它由3－3與門電路IC10和2－4或門電路IC11組成。將A／D轉換器輸出端CH、dH、CT、dT、Cu、du接入與門電IC10的輸入端，與門電路IC10輸出端接入或門電路IC11的輸入端。將此保護電路串接到與門電路IC7的輸出端到開關電路之間。即將與門電路IC7的輸出端接與門電路IC10的輸入端，或門電路IC11輸出端接開關電路。如圖6所示。
在使用時，如設定控制溫度為＋300℃。首先將符號插孔「＋」與B連接。其次將設定插座上的千位插孔「0」與I連接，百位上「3」與O連接。十位上「0」與D連接。個位上「0」與E連接。再將實現插座上的千位插孔上「0」與P連接。百位上「2」與F連接。十位上「9」與G連接。個位插孔「9」與H連接。而後接通電源。按「清零」按鈕「AN、R－S觸發器的Q＝0。此時A＝0。繼電器「常閉」觸點接通。鬆開AN因溫度未到設定值。IC5的輸入端除B端外全為「1」。R－S觸發器保持Q＝0。此時A＝0。繼電器觸點仍接觸。即繼續加熱。當達到299℃時或門IC6的四個輸入端B、P、F、G、H均為「0」。此時J＝0經與門電路IC7後仍保持A＝0。此時或門IC5輸 為「1」使R－S觸發器Q端保持0狀態。A＝0。繼電器「常閉」觸點接通。加熱升溫不受影響。當達到300℃時。或門IC5的輸入端均為「0」此時S＝0。R－S觸發器翻轉，Q＝1。而此時或門電路IC6的輸入只有B＝0。或門IC6輸 為「1」。經過與門IC7後A＝1。繼電器得電「常閉」觸點斷開，停止加熱。對因為加熱爐的熱貫性。溫度要繼續上升一段。此時B、C、D、E點其中至少可有一點為「1」R－S觸發器Q＝1J點也仍為「1」。A＝1繼電器斷開，停止加熱。當溫度降到＋299℃時或門IC5輸入端除B＝0外，其它至少有一點為「1」。此時或門IC6的輸入端全為「0」所以J＝0導至A＝0繼電器失電。其「常閉」觸點閉合重新加熱升溫。當溫度又達到＋300℃時，其工作過程重複上述。
本實用新型的數顯儀，在某些特殊工藝要求下，可實現雙溫控制。如加熱到＋300℃時，要求停止加熱，使溫度降到＋250℃時再重新加熱，這時只需要將設定插座置於＋300℃，將實現插座置於＋250℃即可。另另外對於單獨的單溫控制也可 採用省掉實現插座的方法。
本實用新型的傳感元件如採用鉑100Ω熱電阻其測量範圍可在＋200℃－＋850℃。其理論計算誤差為±0.3℃，實測綜合誤差＜±0.2％，其控制準確性保證達100％，成本與動圈儀表相當。中小型儀表廠均可生產。
權利要求1.溫度數顯儀，由測量電路，轉換器，數碼顯示器、邏輯電路和解碼器等組成，其特徵在於A、測量電路是一個由6個電阻組成的六端電橋，電橋內6個電阻順序連接，其中R1為熱敏電阻或熱電阻，電橋的6個端分別與轉換器的輸入端連接即R1和P2的連接點與
連接，R2和R3的連接點與VR連接，R3和R4的連接點與
連接，R4和R5的連接點與V+R連接，R5和R6的連接點與VIN連接，R6和R1的連接點與COM連接；B、轉換器的輸出端與數碼顯示器的相應輸入端連接，同時再將上述的輸出端的三組七根輸出線中的a，b，f，g，e五根線分別組成fg，ab，ae，ag四組接到或門電路的8個端，對應地輸出四根線；C、上述三組四根線分別接到三個解碼器的輸入端，再分別從三個解碼器的輸出端輸出十種狀態；D、上述的10根輸出線依次分別接到設定插座和實插座的每位數字內的0-9十個插孔上；E、將設定插座或實插座的個、十、百、千位的每位數字孔上輸出的每一種電信號，分別接到或門電路IC5或IC6的四個輸入端，符號插孔上輸出的電信號接到或門電路IC5和IC6的輸入端；F、或門電路IC5輸出端經R-S觸發器接與門電路IC7的輸入端，或門電路IC6輸出，接與門電路IC7輸入端，與門電路IC7輸出端經開關電路接繼電器；G、A/D轉換器輸出端abK與設定插座和實現插座的千位插孔的「1」連接，abK同時再經反相器與上述插孔的「0」連接；H、A/D轉換器輸出端P0/M接符號插孔的「-」端，P0/M同時再經反相器與上述插孔的「+」端連接。I、A/D轉換器V+端經一個100-150Ω的電阻接到數碼管上的公共端；
2.如權利要求1所述的溫度數顯儀，其特徵在於將A／D轉換器輸出端CH、dH、CT、dT、Cudu分別接到與門電路IC10的輸入端，再將其輸出端和門電路IC7輸出端A分別接入或門電路IC11的輸入端，最後把從或門電路IC11輸出端接到開關電路上。
3.如權利要求1或2所述的溫度數顯儀，其特徵在於單溫控制時，由設定插座的符號個、十、百、千、位的每位數字插孔上輸出的每一種電信號分別接到或門電路IC5的輸入端，其輸出端經反相器IC8接入D觸發器IC9的CP端，並從其Q端輸出，再接開關電路；該D觸發器D端與Q連接，R端經電阻接高電位同時再經電容接低電位。
4.如權利要求1或2所述的溫度數顯儀，其特徵在於A／D轉換器為7段碼輸出，或門電路IC2為2－4型，解碼器為「4－16線」。
專利摘要本實用新型屬於測溫數顯控制技術領域。數顯儀表有測量精確讀數準確等優點，但其本身的非線性處理要麼存在著電路複雜，成本昂貴，要麼技術難度大遠非一般中、小型生產廠能勝任。本實用新型為克服上述不足，提出一種新型測溫數顯儀表。其主要特徵在於，用六端電橋作為測試電路，經A/D轉換器後一方面用數碼管顯示，另一方面輸入到解碼器中，將解碼器輸出的十種狀態，接到邏輯控制系統，控制繼電器，從而達到控制加熱溫度的目的。
文檔編號G01K7/16GK2063636SQ9020382
公開日1990年10月10日 申請日期1990年3月29日 優先權日1990年3月29日
發明者韓啟綱, 竺惠敏 申請人:天津大學冶金分校