DE2900323A1 - Schaltungsanordnung zur linearisierung des platinwiderstandsthermometers - Google Patents

Schaltungsanordnung zur linearisierung des platinwiderstandsthermometers

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DE2900323A1
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resistor
voltage
resistors
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Reiner Szepan
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Szepan Reiner Dipl-Phys 8011 Vaterstetten De
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • G01K7/20—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G01K7/21—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit for modifying the output characteristic, e.g. linearising

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Description

  • Schaltungsanordnung zur Linearisierung des Platinwiderstands-
  • thermometers Die Erfindung betrifft zwei Linearisierungsschaltungen und die Digitalisierung des der Temperatur zugeordneten Spannungswertes.
  • Als bekannt gilt: Es gibt eine Reihe von analogen Schaltungsanordnungen zur Linearisierung des Platinwiderstandsthermometers. Für sie sind eine Reihe von Nachteilen zu nennen: - kompliziertes Abgleich - Temperaturempfindlichkeit der verwendeten Schaltelemente - Abhängigkeit der Genauigkeit von der Länge der Zuleitungen zum Platinmeßwiderstand - Einfluß der Referenzspannung auf die Genauigkeit Es ist Aufgabe dieser Erfindung, den Einfluß dieser Nachteile zu verringern bzw. auszuschalten.
  • Dies wird anhand dreier Figuren, die die wesentlichen Schaltungsmerkmale enthalten, näher erläutert.
  • Die Figuren 1,2 zeigen einen Operationsverstärker (1) in invertierender Schaltung, der über den Widerstand (4) und einer Hilfsspannung (5) dem Platinwiderstand (2) und dem Widerstand (3) einen Strom einprägen. Der Widerstand (3) dient der Nullpunktfestlegung für eine Temperaturskala, wobei sein Wert der des Platinmeßwiderstandes bei diesem Nullpunkt ist. Ein nachgeschalteter Verstärker (6) bildet die Differenz der doppelt verstärkten Spannung am Widerstand (3) und der einfach verstärkten Spannung an den Widerständen (2), (3), wobei die Verstärkung wählbar ist.
  • Die Ausgangsspannung (7) des Differenzverstärkers (6), die die Temperaturinformation enthält, wird über den Widerstand (8) linearisierend so zurückgekoppelt, daß sich der Strom durch die Widerstände (2), (3) mit höherer Temperatur des Platinwiderstandes verändert.
  • Die Figur 1 stellt den Differenzverstärker (6) in zunächst bekannter Schaltung dar, wobei erfindungsgemäß der Widerstand (10) an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (t) angeklemmt ist. Durch eine geeignete Bemessung der Widerstände (4), (9), (10), (11), (12), (13) und der Referenzspannung (5) läßt sich der Einfluß der Offsetspannung des Operationsverstärkers (1) auf die Ausgangsspannung (7) erheblich reduzieren.
  • Die Figur 2 gibt einen Differenzverstärker -(6) wieder, dessen positiver Eingang sehr hochohmig ist, und somit das restliche Widerstandsnetzwerk nicht verfälschend belastet. Somit ist eine exakte, die Zuleitungslänge kompensierende Dreileiterschaltung möglich; weitere Maßnahmen gestatten eine gute Vierleiterschaltung. Der Vorzug der Schaltung besteht darin, daß die temperaturabhängige Spannungsänderung am Platinwiderstand (2) dem Betrag nach höher als 1 verstärkt werden kann, was erfindungsgemäß durch den Widerstand (15) verwirklicht wird.
  • Die Figur 3 läßt einen Analog/Digital-Umsetzer erkennen, dessen s en Eingang mit dem Ausgang (7) der Linearisierungsschaltungen (Figuren 1,2) verbunden ist, wobei die Referenzspannung für den A/D-Wandler aus der Hilfsspannung (5) erfindungsgemäß abgeleitet wird. Damit ist erreicht, daß der digitale Temperaturwert (2) vollständig unabhängig von der Referenzspannung (5) wird.
  • Eine Diode in Stromflußrichtung zwischen dem Widerstand (9) bzw. (14) und dem Ausgang des Operationsverstärkers (1) als Überbrückung des Zuleitungswiderstandes zum Platinmeßwiderstand (2) dient erfindungsgemäß als Leitungsbruchsicherung bzw. als Bruchanzeigeauslösung.
  • Leerseite

Claims (1)

  1. Patentansprüche 1. Schaltengsanordrung mit einem Platinwiderstand zur Temperatunnessung in linearem Zusaininenhang zur Ausgangsspannung (7) dadurch gekennzeichnet, daB ein Operationsverstärker (1) in nur invertierender Schaltung mittels einer Hilfsspannung (5) und einem Widerstand (4) dem Platinwiderstand (2) und dem Widerstand (3) einen Strom einprägt, während ein zweiter Operationsverstärker (6) die Spannung am Widerstand (3), der gleich dem Widerstandswert des Platinwiderstandes (2) im Ursprung einer Temperaturskala ist, mit doppeltem Verstärkungsfaktor vergrößert und die Summenspannung an den Widerständen (2), (3) mit dem einfachen, gleichen Verstärkungsfaktor verkleinert und somit eine Ausgangsspannung (7) bildet, die über den Widerstand (8) den Strom durch die Widerstände (2), (3) linearisierend korrigiert, 2. Schaltungsordnung des Differenzverstärkers (6) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß, unter Berücksichtigung der Hilfsspannung (5) und des Widerstandes (4), durch eine geeignete Widerstandskombination (9) , (10), (11), (12), (13) die Auswirkung der Eingangsoffsetspannung des Operationsverstärkers (1) auf die Ausgangsspannung (7) reduziert wird.
    3. Schaltungsanordnung des Differenzverstärkers (6) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch eine geeignete Widerstandskombination (14), (15), (16), (17), (18) eine exakte Dreileiterschaltung bzw. durch weitere Schaltmaßnahmen eine gute Vierleiterschaltung mit einer Differenzverstärkung größer 1 entsprechend 2 realisierbar ist.
    4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 dadurch gekennzeichnet, daß bei der Digitalisierung (20) der Ausgangsspannung (7) mit einem Analog/Digital-Wandler (19) die Hilfsspannung (5) als Referenz dient.
    5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 dadurch gekennzeichnet, daß eine sinngemäß gepolte Diode den Stromknoten zwischen den Widerständen (2), (9) bzw. (14) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (1) verbindet.
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