[其他]能补偿电路漂移的多用数字温度计

说明书

能补偿电路漂移的多用数字温度计属于热敏电阻温度测量领域。

一般的热敏电阻温度计由检测电路、放大器、数显电路构成。这些电路由几十个元器件组成。几乎所有的元器件都会由于环境温度变化产生温度漂移，并随时间会产生时间漂移。这些漂移都会影响温度的测量值，从而限制了温度计的高精度测量。

目前带微机的热敏电阻温度计可以周期地对热敏电阻和几个标准电阻采样，然后进行数据处理，输出显示消除了绝大多数元器件漂移影响的温度测量值。但它仍存在标准电阻漂移的影响，并且线路复杂，成本较高。

本发明是在线性化检测电路给热敏电阻供电的基础上，对环境温度变化和时间漂移进行自动补偿，使绝大多数元器件的漂移不再影响温度测量值，主要误差仅局限在两个标准电阻元件的漂移上，从而提高了温度计的测量精度。另一方面，将数字温度计做少许变动，即可为多种差示数字温度计。

能补偿电路漂移的多用数字温度计（图1）是由四线制热敏电阻线性化检测电路（1），测温热敏电阻Rt，标准电阻（或电位器）R₀和R₁₀₀，放大器（2），周期采样三刀三掷开关K₁、K₂、K₃，保持电容Ct，C₀，C₂₀₀以及去掉了内部基准电压的数字电压面板表（3）组成，面板表的低输入端INL和模拟地端AGND连接电容C₀，高输入端INH连接电容Ct，基准电压端V_RFE连接电容C₁₀₀。

由于考虑到热敏电阻的远接，故采用四线制线性检测电路。

在构成直读式数字温度计时，取R₀＝R_t（t＝0℃），R₁₀₀＝R_t（t＝100℃），使K₁、K₂、K₃周期依次接通、断开，保证每一时刻只有一个电阻接入检测电路。从线性化检测电路可以得到：

在R_t接入时：其上电压Vt＝I（t）·R（t℃）＝St＋V₀

在R₀接入时：其上电压V₀＝I（O）·R（0℃）＝V₀

在R₁₀₀接入时：其上电压V₁₀₀＝I（100）·R（100℃）

＝S·100℃＋V₀

其中I（t）——检测电路输出电流。

S——检测电路电压、温度灵敏度。

Vt、V₀、V₁₀₀经放大器后输入保持电路，在电容器C_t、C₀、C₁₀₀上分别保持电压：

V_Ct＝A（St＋V₀）

V_CO＝A（V₀）

VC₁₀₀＝A（S·100℃＋V₀）

其中A——放大器电压增益。

保持电压再分别输入到数字电压面板表（将内部基准电压去掉）

数显值＝100.00× (V_IN)/(V_RFE) 〔℃〕

＝100.00× (V_ct-V_c0)/(V_c100-V_c0) 〔℃〕

＝100.00× (A(st+V₀)-AV₀)/(A(S.100℃+V₀)-AV₀) 〔℃〕

＝100.00× (t)/(100℃) 〔℃〕

＝t〔℃〕

综上所述，温度计的误差仅来自于R₀和R₁₀₀，只要选择稳定性足够高的R₀和R₁₀₀标准电阻，就可以得到所希望精度的数字温度计。

变更标准电阻R₀和R₁₀₀，本温度计可以方便地变成多种差示数字温度计。