CS255625B1 - Zapojení pro přesné číslicové měření velkého rozsahu teplot - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapojení pro přesné číslicové měření velkého rozsahu teplot pomoci termistoru, převodníku odpor-číslo a mikropočítače. Podstatou řešení je, že termistor se záporným teplotním součinitelem odporu, ustavený v místě měřené teploty, je spojen přímo s převodníkem odpor-číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot, který je připojen přes vstupní bránu k mikropočítači, na který je připojen zobrazovač.

Description

Vynález se týká zapojení pro přesné číslicové měření velkého rozsahu teplot pomocí termistoru se záporným teplotním součinitelem odporu, převodníku odpor-číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot a mikropočítače.

Získané údaje o teplotě z odporu termistoru se v dosavadních řešeních děje vždy linearizací, jejímž výsledkem je veličina (napětí, proud, odpor, kmitočet apod.) lineárně závislá na teplotě termistoru. Tato veličina se pak po případném zesílení a jiných úpravách přivádí k běžnému analogově-číslicovému převodníku se zobrazovačem. Všechny dosavadní způsoby řešení se vyznačují několika nevýhodami.

Dosavadní způsoby řešení používají mnoho obvodových prvků, které mají svojí stabilitou přímý vliv na přesnost měření a které je proto nutno velmi přísně a přesně vybírat. Celý měřicí přístroj je pak nutno pravidelně dostavovat.

Problémem dosavadních způsobů zůstává otázka výměny snímacích termistorů. Pracuje-li dosavadní přístroj s přesností několika setin stupně Celsia, je při výměně termistoru nutno provést znovu celé pracné nastavení linearizačních obvodů před analogově-číslicovým převodníkem. Toto nastavení je nutno provést i při novém ověření snímacího termistoru, došlo-li ke změně jeho parametrů. Při uvedené přesnosti měření několika setin stupně není možno připojit více než jeden termistor.

Linearizace platí s danou přesností pouze v omezeném rozsahu teplot. Čím jsou nároky na přesnost měření větší, tím užší rozsah lze dosavadními způsoby měřit. Tato nevýhoda je společná všem dosavadním způsobům, at už používají kteroukoliv ze známých metod linearizace. Měřit dosavadními způsoby teplotu v rozsahu přes 150 stupňů Celsia s přesností několika setin stupně je zcela nemožné.

Linearizace teplotního průběhu odporu termistoru před analogově-číslicovým převodem má vždy za následek snížení teplotní citlivosti celého zapojení. Toto snížení je obecně tim větší, čím lepší linearity a většího rozsahu měřených teplot se dosavadní způsoby snaží dosáhnout. Důsledkem této snížené citlivosti jsou zvýšené nároky na přesnost a stabilitu mnoha ostatních elektronických prvků a obvodů. Tím se přístroje pracující dosavadními způsoby komplikují a prodražují.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pro přesné číslicové měření velkého rozsahu teplot pomocí termistoru se záporným teplotním součinitelem odporu, převodníku odpor-číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot a mikropočítače podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že termistor se záporným teplotním součinitelem odporu ustavený v místě měřené teploty je spojen přímo s převodníkem odpor-číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot, který je přes vstupní bránu připojen k mikropočítači se zobrazovačem.

Jediným obvodovým prvkem kromě termistoru, který svými vlastnostmi ovlivňuje přesnost měření, je zmíněný převodník odpor-číslo. Vhodným výběrem termistoru i převodníku lze dosáhnout velmi dobrých parametrů přístroje, jako jsou přesnost, rozlišitelnost a dlouhodobá stabilita. Vlastní mikropočítač svým číslicovým charakterem pří správně sestaveném algoritmu již vlastnosti převodu odpor-teplota nijak negativně neovlivní.

Údaj o teplotě indikovaný na zobrazovací je přesný v širokém rozsahu teplot, nebot přesnost měření není s velikostí tohoto rozsahu v protikladu. Pří správně určených konstantách charakteristické rovnice termistoru lze v rozsahu teplot větším než 150 stupňů Celsia dosáhnout přesnosti několika setin stupně při rozlišitelnosti jedné setiny stupně.

Uvedený způsob nijak nesnižuje teplotní součinitel odporu termistoru, čímž oproti dosavadním způsobům podstatně klesají nároky na přesnost a teplotní stabilitu použitého převodníku odpor-číslo ve srovnání s nároky na podobné vlastnosti u běžně používaných analogově-čislicových převodníků. Převodník odpor-číslo však musí pracovat s velkým rozsahem vstupních hodnot

Vzhledem k tomu, že odpor termistoru je na číslo převáděn bezprostředně a bez dalších obvodů a součástí, není nutno přístroj ani dlouhodobě nijak dostavovat.

Nutné rekalibrace přístroje při novém ověření termistoru nebo při jeho výměně za jiný se dosáhne jednoduše tím, že každý termistor má příslušné laboratorně zjištěné konstanty charakteristické rovnice trvale zapsány v malé výměnné paměti PROM Či mazatelné paměti EPROM, které se vymění čí přepíší spolu s výměnou termistoru. Uložením většího množství konstant do zmíněné paměti lze používat libovolně velký počet snímacích termistorů.

Příklad zapojení pro přesné číslicové měření velkého rozsahu teplot pomocí termistoru se záporným teplotním součinitelem odporu, převodníku odpor-číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot a mikropočítače je na obrázku.

Zapojení sestává z termistoru 2 ^se záporným teplotním součinitelem odporu, který je přímo připojen na převodník 2 odpor-Číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot. Tento převodník 2 přes vstupní bránu 2 mikropočítače _4 připojen k mikropočítači £. Na výstupu mikropočítače 4 je připojen zobrazovač 2, eventuálně obvody dalšího zpracování výsledku měření.

Odpor termistoru 2 ^se záporným teplotním součinitelem odporu se v převodníku 2 oépor-číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot převádí na číslicovou hodnotu. Protože rozsah odporu termistoru 2 ^se záporným teplotním součinitelem odporu se ve velkém rozsahu teplot mění o několik řádů, je nutno použít převodník 2 odpor-číslo s odpovídajícím rozsahem vstupních hodnot a přiměřenou přesností, rozlišitelností a stabilitou.

Výstup převodníku 2 odpor-číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot je připojen přes vstupní bránu 2 k mikropočítači £ a předává mu tak číslicový údaj o odporu termistoru 2· Mikropočítač 2 zajištuje zpracování číslicového údaje a výpočet teploty termistoru podle algoritmu, uloženého v interní paměti ROM.

Algoritmus řeší výpočet teploty z číslicové hodnoty odporu termistoru 2 pomocí charakteristické rovnice popisující s dostatečnou přesností teplotně-odporovou charakteristiku termistoru 2 ^ve velkém rozsahu teplot. Konstanty této rovnice, které jsou různé pro různé termistory, se získají výpočtem z laboratorně naměřených vstupních dat termistoru 2* Tyto konstanty jsou uloženy ve vnitřní paměti PROM nebo EPROM mikropočítače 2· Tato vnitřní pamět se vyměňuje nebo přepisuje při výměně termistoru 2# popř. při jeho rekalibraci.

Výsledkem činnosti mikropočítače je číslicový údaj.o teplotě v libovolných jednotkách (např. ve stupních Celsia), který se přivádí na zobrazovač 2·

Claims (1)

1. Zapojení pro přesné číslicové měření velkého rozsahu teplot pomocí termistoru se záporným teplotním součinitelem odporu, převodníku odpor-číslo s velkým rozsahem vstupních hodnot a mikropočítače, vyznačené tím, že nejméně jeden termistor (1) ustavený v místě měřené teploty je spojen přímo s převodníkem (2) odpor-číslo který je připojen přes vstupní bránu (3) k mikropočítači (4) se zobrazovačem (5).