專利名稱：高精度溫度變換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將溫度按比例轉(zhuǎn)換成電壓輸出的電子器件，具體說是一種高精度溫度變換模塊。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)實(shí)生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中對溫度的測量有著非常廣泛的需求，在科學(xué)上溫度的測量不如通常的物理參數(shù)如電壓的測量方便。為了測量溫度，人們采用了多種多樣的溫度測量方式，如何精確地將測量的溫度轉(zhuǎn)換為我們通常比較容易測量的參數(shù)如電壓等參數(shù)是人們一直在不斷追求的目標(biāo)。無論在生活中或是在科學(xué)研究領(lǐng)域，都需要一種使用簡單，體積小，溫度轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，以及可適用于遠(yuǎn)程測量的溫度測量轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在有些惡劣的環(huán)境下，無法放置溫度測量儀器，只能將測溫度的傳感器放置在溫度測量處，溫度的變換和測量裝置放置在環(huán)境稍好的地方，這就需要一種能夠?qū)⑦h(yuǎn)程的溫度傳感器感知的溫度，精確地變換成容易測量的如電壓參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種高精度溫度變換模塊，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明包括高精度溫度傳感器與高穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓源、電流-電壓變換器和電壓跟隨器相連而組成。
具體是它包括電流-電壓變換器及與其輸入端電連接的溫度傳感器和提供直流的基準(zhǔn)電壓源，且電流-電壓變換器的管腳②經(jīng)電位器RW1與基準(zhǔn)電壓源的管腳⑥相連，電流-電壓變換器的管腳②也經(jīng)電位器RW2與電流-電壓變換器的管腳⑥相連，且在電流-電壓變換器的管腳③和地之間接電阻R1，并以模塊殼體包容其中，而有作為輸出端以接到后級測量電路的輸入端，即連接到電壓測量電路的輸入端。
為提高抗干擾能力，即考慮到遠(yuǎn)距離傳輸信號的精度要求，上述電流-電壓變換器的次級即輸出端又連接一級電壓跟隨器，并經(jīng)限流電阻R2輸出，且和該電壓跟隨器的管腳②在后級測量電路的輸入端連接到一起。


圖1本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2本發(fā)明的正視圖。
圖3本發(fā)明的電路原理圖。
其中1、電流-電壓變換器2、直流基準(zhǔn)電壓源3、溫度傳感器4、電壓跟隨器具體實(shí)施方式
如圖1、圖2，本發(fā)明包括電流-電壓變換器1及與其輸入端電連接的溫度傳感器3和提供直流的基準(zhǔn)電壓源2，且電流-電壓變換器1的管腳②經(jīng)電位器RW1與基準(zhǔn)電壓源的管腳⑥相連，電流-電壓變換器1的管腳②也經(jīng)電位器RW2與電流-電壓變換器1的管腳⑥相連，且在電流-電壓變換器1的管腳③和地之間接電阻R1并以模塊殼體包容其中，而有作為輸出端C以接到后級測量電路的輸入端。
為保證信號高精度遠(yuǎn)程傳輸，上述電流-電壓變換器1的次級即輸出端又連接一級電壓跟隨器4，并經(jīng)跟流電阻R2輸出，且和該電壓跟隨器的管腳②(即FS端)在后級測量電路的輸入端連接到一起。
上述電流-電壓變換器1(IC3)、直流基準(zhǔn)電壓源2(IC2)、溫度傳感器3(IC2)和電壓跟隨器4(IC4)皆為市售集成電路或集成塊。
上述溫度傳感器3選用可測試的有效溫度范圍從-55℃到150℃的AD公司生產(chǎn)的電流型的溫度傳感器(IC2)，型號為AD590，它的電流變化為1μA/℃。上述電流-電壓變換器1實(shí)為1高增益低漂移直流放大器，選用型號為OP77。上述直流基準(zhǔn)電壓源2(IC1)選用型號為AD586。上述電壓跟隨器4(IC4)選用型號為OP77。
下面詳述各器件的作用及其連接關(guān)系IC2(AD590)的正電源端A接到IC3(OP77)的2腳，負(fù)電源端B接到-15V。IC2AD590產(chǎn)生的與測量溫度對應(yīng)的電流輸入IC3(OP77)運(yùn)算放大器中進(jìn)行放大，成比例地變換成電壓。溫度的靈敏度可以通過調(diào)節(jié)連接在IC3(OP77)的2腳和6腳之間的電位器RW2來實(shí)現(xiàn)。
AD公司生產(chǎn)的IC1 AD586 5伏基準(zhǔn)電壓源為IC3(OP77)提供偏置電流，IC1(AD586)的第2管腳連接到+15V電源，作為IC1(AD586)的工作電源，IC1 AD586的第4管腳連接到電源地，IC1(AD586)的第6管腳是電壓輸出端，它輸出的+5V基準(zhǔn)電壓通過可調(diào)電位器RW1連接到IC3(OP77)的第2管腳，通過調(diào)節(jié)電位器RW1提供不同的偏置電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出為零所對應(yīng)的溫度。
電阻R1連接到IC3(OP77)的3腳和電源地之間，為IC3(OP77)的輸入提供平衡。
為了提高抗干擾能力，提供遠(yuǎn)程傳輸而不損失精度，在IC3的次級又增加了一級電壓跟隨器IC4(OP77)。IC3(OP77)的電壓輸出端6腳連接到IC4(OP77)的3腳，IC4(OP77)的2腳(FS端)連接到后級測量電路的輸入端。IC4(OP77)的作用是此模塊可提供遠(yuǎn)程傳輸能力，即傳感器可以與此模塊在不同的位置，此模塊與后級測量電路也可以在不同的位置，也就是說，此模塊可以放置在距離傳感器和后級電路很遠(yuǎn)的地方而不損失溫度變換的精度。為了防止在遠(yuǎn)程傳輸過程中因短路引起IC4(OP77)過流燒毀，在IC4(OP77)的輸出端增加了一個限流電阻R2。IC4(OP77)的6腳通過電阻R2輸出電壓(Vout端)，Vout端和2腳(FS端)在后級測量電路的輸入點(diǎn)處連接在一起。
在實(shí)際使用時，在+15VDC和-15VDC端分別接入要求的直流電壓，A端空置不接，GND端接電源地，將FS端和Vout端在電壓測量電路的輸入端處連接在一起，都接到后級測量電路的輸入端。
在實(shí)際使用時，也可以將溫度傳感器3(AD590)放置在模塊外，通過導(dǎo)線將溫度傳感器3連接到比較遠(yuǎn)的溫度測量點(diǎn)，將溫度傳感器3(AD590)連接在A端和-15VDC端，在+15VDC和-15VDC端分別接入要求的直流電壓，GND端接電源地，將FS端和Vout端在后級測量電路的輸入端處連接在一起。
由此構(gòu)筑的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為抗干擾能力強(qiáng)，可提供遠(yuǎn)程傳輸而不損失精度。即傳感器可以與此模塊在不同的位置，此模塊與后級電路也可以在不同的位置，也就是說，此模塊可以放置在距離傳感器和后級電路很遠(yuǎn)的地方而不損失溫度變換的精度。
使用方便，只需提供±15V直流電壓，就可以輸出與被測量溫度成比例的電壓。
輸出為零點(diǎn)的溫度可調(diào)。即可根據(jù)不同情況下的要求，調(diào)整輸出電壓為零時的溫度值。
對應(yīng)于滿度輸出的電壓值可調(diào)，即輸出電壓對溫度的靈敏度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
溫度的分辨率高0.01℃，且溫度變換的線性度高，在-55℃-150℃的溫度范圍內(nèi)的非線性度低于0.3℃。
權(quán)利要求
1 一種高精度溫度變換模塊，其特征是它包括電流-電壓變換器(1)及與其輸入端電連接的溫度傳感器(3)和提供直流的基準(zhǔn)電壓源(2)，且電流-電壓變換器(1)的管腳②經(jīng)電位器RW1與基準(zhǔn)電壓源的管腳⑥相連，電流-電壓變換器(1)的管腳②也經(jīng)電位器RW2與電流-電壓變換器(1)的管腳⑥相連，且在電流-電壓變換器(1)的管腳③和地之間接電阻R1并以模塊殼體包容其中，而有作為輸出端接到后級測量電路的輸入端。
2 如權(quán)利要求1所述的一種高精度溫度變換模塊，其特征是上述電流-電壓變換器(1)的次級即輸出端又連接一級電壓跟隨器(4)，并經(jīng)限流電阻R2輸出，且和該電壓跟隨器的管腳②在后級測量電路的輸入端連接到一起。
3 如權(quán)利要求1所述的一種高精度溫度變換模塊，其特征是上述溫度傳感器(3)型號為AD590的集成電路。
4 如權(quán)利要求1所述的一種高精度溫度變換模塊，其特征是上述電流-電壓變換器(1)型號為OP77的集成電路。
5 如權(quán)利要求1所述的一種高精度溫度變換模塊，其特征是上述直流基準(zhǔn)電壓源(2)型號為AD586的集成電路。
6 如權(quán)利要求1所述的一種高精度溫度變換模塊，其特征是上述電壓跟隨器(4)型號為OP77的集成電路。
全文摘要
一種高精度溫度變換模塊，包括電流－電壓變換器及與其輸入端電連接的溫度傳感器和提供直流的基準(zhǔn)電壓源，且電流－電壓變換器的管腳②經(jīng)電位器RW1與基準(zhǔn)電壓源的管腳⑥相連，電流－電壓變換器的管腳②也經(jīng)電位器RW2與電流－電壓變換器的管腳⑥相連，并以模塊殼體包容其中，而有作為輸出端接到后級測量電路的輸入端?？紤]到遠(yuǎn)距離傳輸信號的精度要求，上述電流－電壓變換器的次級即輸出端又連接一級電壓跟隨器，并經(jīng)限流電阻R2輸出，且和該電壓跟隨器的管腳②在后級測量電路的輸入端連接在一起。本發(fā)明抗干擾能力強(qiáng)，使用方便。可提供遠(yuǎn)程傳輸而不損失精度。此模塊可以放置在距離傳感器和后級電路很遠(yuǎn)的地方而不損失溫度變換的精度。
文檔編號G01K1/00GK1696623SQ20051004369
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者王芳, 楊敏樂, 田相利 申請人:中國海洋大學(xué)