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DE4030508C2 - Input circuit for temperature sensors - Google Patents

Input circuit for temperature sensors

Info

Publication number
DE4030508C2
DE4030508C2 DE19904030508 DE4030508A DE4030508C2 DE 4030508 C2 DE4030508 C2 DE 4030508C2 DE 19904030508 DE19904030508 DE 19904030508 DE 4030508 A DE4030508 A DE 4030508A DE 4030508 C2 DE4030508 C2 DE 4030508C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
input circuit
input
operational amplifier
temperature sensor
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19904030508
Other languages
German (de)
Other versions
DE4030508A1 (en
Inventor
Norbert Schwedler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Original Assignee
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Stiebel Eltron GmbH and Co KG filed Critical Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority to DE19904030508 priority Critical patent/DE4030508C2/en
Publication of DE4030508A1 publication Critical patent/DE4030508A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4030508C2 publication Critical patent/DE4030508C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring 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
    • G01K7/22Measuring 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 non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24Measuring 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 non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G01K7/25Measuring 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 non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit for modifying the output characteristic, e.g. linearising

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingangsschaltung für Temperaturfühler bei einer Steuerschaltung einer Beheizungseinrichtung, wobei die temperaturabhängige Ausgangsspannung der Eingangsschaltung nur von einem der Temperaturfühler abhängt. Derartige Beheizungseinrichtungen sind beispielsweise Raumheizungsgeräte oder Warmwasserbereiter.The invention relates to an input circuit for Temperature sensor in a control circuit Heating device, the temperature-dependent Output voltage of the input circuit only from one of the Temperature sensor depends. Such heating devices are, for example, space heating devices or Water heater.

Häufig sollen zur Messung einer Temperatur Temperaturfühler mit unterschiedlichen Kennlinien verwendet werden können, wobei bei der Konzeption der Eingangsschaltung noch unbekannt ist, welcher Temperaturfühler im jeweiligen Einsatzfall zur Verwendung kommt. Es ist deshalb eine Kompatibilität der Eingangsschaltung gefordert.Temperature sensors are often used to measure a temperature can be used with different characteristics being still in the design of the input circuit it is unknown which temperature sensor in each Use case comes into use. It is therefore one Compatibility of the input circuit required.

Aus der DE-27 46 360 A1 ist eine Meßeinrichtung bekannt, bei der zwischen verschiedenen Temperaturmeßstellen umgeschaltet werden kann. Ungünstig ist, daß der Umschalter separat angesteuert werden muß. Die hierfür erforderlichen Maßnahmen sind aufwendig. Darüber hinaus besteht bei einfachen Umschaltern die Gefahr, daß bei der Montage der Beheizungseinrichtung der Umschalter nicht richtig eingestellt wird.A measuring device is known from DE-27 46 360 A1, at between different temperature measuring points can be switched. It is unfavorable that the switch must be controlled separately. The necessary for this Measures are complex. In addition, at simple switches the risk that when installing the Switching device heating device not working properly is set.

In der GB 22 24 846 A wird eine Meßeinrichtung mit zwei Meßfühlern vorgeschlagen. Dort kommt es jedoch auf die Differenzbildung der Meßwerte beider Fühler an. Prinzipbedingt müssen beide Fühler vorhanden sein. Dies trifft ebenfalls auf die Anordnung nach JP 54-65283 (in Patents Abstracts of Japan, Vol. 3/No. 88, 28. Juli 1979, M-67) zu. Dort wird die Differenz der Meßwerte zweier Temperaturfühler verglichen mit dem Meßwert eines dritten Fühlers. Die Meßwerte sind miteinander verknüpft, alle drei Fühler müssen vorhanden sein.In GB 22 24 846 A a measuring device with two Sensors proposed. There it comes down to the Difference between the measured values of both sensors. In principle, both sensors must be present. This also meets the arrangement according to JP 54-65283 (in  Patents Abstracts of Japan, Vol. 3 / No. 88, July 28, 1979, M-67) too. There the difference between the measured values becomes two Temperature sensor compared to the measured value of a third Feeler. The measured values are linked to each other, all three Sensors must be available.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eingangsschaltung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die auf einfache Weise unabhängig vom jeweils angeschlossenen Temperaturfühler selbsttätig ihr Ausgangssignal nur von dem angeschlossenen Temperaturfühler ableitet.The object of the invention is to provide an input circuit to propose the type mentioned at the beginning, which is simple Way regardless of the connected Temperature sensors automatically send their output signal only from that connected temperature sensor.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß für jeden Temperaturfühler ein Operationsverstärker vorgesehen ist, daß die Ausgänge der Operationsverstärker an einem gemeinsamen Arbeitswiderstand zusammengefaßt sind und dieser gemeinsame Punkt auf die negativen Eingänge des Operationsverstärkers rückgekoppelt ist, und daß an den positiven Eingängen der Operationsverstärker an den jeweiligen Temperaturfühler angepaßte Beschaltungen liegen.According to the invention the above object is achieved in that for an operational amplifier is provided for each temperature sensor is that the outputs of the operational amplifiers on one common working resistance are summarized and this common point on the negative inputs of the Operational amplifier is fed back, and that to the positive inputs of the operational amplifiers to the appropriate temperature sensors are connected circuits.

Dadurch ist auf schaltungstechnisch einfache Weise erreicht, daß die Ausgangsspannung nur von demjenigen Operationsverstärker abhängt, an dem der betreffende Temperaturfühler angeschlossen ist. Der andere Operationsverstärker oder die anderen Operationsverstärker sind wirkungslos und führen nicht zu Meßfehlern. Ein Umschalter erübrigt sich.This is simple in terms of circuitry achieved that the output voltage only from that Operational amplifier depends on which the person concerned Temperature sensor is connected. The other Operational amplifiers or the other operational amplifiers are ineffective and do not lead to measurement errors. A Changeover switch is unnecessary.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Die Figur zeigt ein Schaltbild der Eingangsschaltung für zwei Temperaturfühler.Advantageous refinements of the invention result from the following description. The figure shows a circuit diagram the input circuit for two temperature sensors.

Es sind zwei Operationsverstärker (1, 2) vorgesehen, deren Ausgänge zusammengeschaltet sind und an einem gemeinsamen Arbeitswiderstand (3) gegen die Betriebsspannung Us liegen. Two operational amplifiers ( 1 , 2 ) are provided, the outputs of which are connected together and are connected to a common load resistor ( 3 ) against the operating voltage U s .

Der gemeinsame Ausgang (4) der zwei Operationsverstärker (1, 2) ist auf den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers (1) rückgekoppelt. Der negative Eingang des zweiten Operationsverstärkers (2) liegt an einem Spannungsteiler aus Widerständen (5, 6), wobei dieser Spannungsteiler zwischen dem gemeinsamen Ausgang (4) und Masse liegt.The common output ( 4 ) of the two operational amplifiers ( 1 , 2 ) is fed back to the negative input of the first operational amplifier ( 1 ). The negative input of the second operational amplifier ( 2 ) is connected to a voltage divider made up of resistors ( 5 , 6 ), this voltage divider lying between the common output ( 4 ) and ground.

Der positive Eingang des ersten Operationsverstärkers (1) bildet einen ersten Eingang (7) der Eingangsschaltung, an den ein von einem Heißleiter gebildeter erster Temperaturfühler (8) anschließbar ist. Dieser erste Temperaturfühler (8) weist eine exponentielle Kennlinie auf. Zu deren Linearisierung liegt am ersten Eingang (7) ein Spannungsteiler aus Widerständen (9, 10) zwischen der Betriebsspannung Us und Masse.The positive input of the first operational amplifier ( 1 ) forms a first input ( 7 ) of the input circuit, to which a first temperature sensor ( 8 ) formed by a thermistor can be connected. This first temperature sensor ( 8 ) has an exponential characteristic. To linearize them, a voltage divider made up of resistors ( 9 , 10 ) is located at the first input ( 7 ) between the operating voltage U s and ground.

Der positive Eingang des zweiten Operationsverstärkers (2) bildet einen zweiten Eingang (11) der Eingangsschaltung. An diesem ist ein ebenfalls von einem Heißleiter gebildeter zweiter Temperaturfühler (12) angeschlossen. Dessen Kennlinie ist bereits intern linearisiert.The positive input of the second operational amplifier ( 2 ) forms a second input ( 11 ) of the input circuit. A second temperature sensor ( 12 ), also formed by a thermistor, is connected to this. Its characteristic is already linearized internally.

Am zweiten Eingang (11) liegt außerdem ein Spannungsteiler aus Widerständen (13, 14) zwischen dem gemeinsamen Ausgang (4) und einer Referenzspannung Ur.At the second input ( 11 ) there is also a voltage divider made up of resistors ( 13 , 14 ) between the common output ( 4 ) and a reference voltage U r .

Die Widerstände (5, 6, 13, 14) und die Referenzspannung Ur sind so dimensioniert, daß bei einer bestimmten Temperatur und bei angeschlossenem zweiten Temperaturfühler (12) am Ausgang (4) die gleiche Ausgangsspannung Ua entsteht, wie dann, wenn die Ausgangsspannung Ua bei dieser Temperatur vom ersten Temperaturfühler (8) abgeleitet ist.The resistors ( 5 , 6 , 13 , 14 ) and the reference voltage U r are dimensioned so that at a certain temperature and when a second temperature sensor ( 12 ) is connected to the output ( 4 ), the same output voltage U a is produced as if the Output voltage U a at this temperature is derived from the first temperature sensor ( 8 ).

Die Ausgänge der Operationsverstärker (1, 2) sind intern offene Kollektorausgänge (open collector). The outputs of the operational amplifiers ( 1 , 2 ) are internally open collector outputs (open collector).

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung ist etwa folgende:The operation of the circuit described is approximately the following:

Ist nur der erste Temperaturfühler (8) angeschlossen, dann hängt die Ausgangsspannung Ua allein von diesem ab. Der Eingang (11) des zweiten Operationsverstärkers (2) ist offen. An seinem negativen Eingang liegt über den Widerstand (5) die Spannung Ua. Dies führt zwar tendenziell dazu, daß der zweite Operationsverstärker (2) versucht, die Spannung Ua zu erhöhen. Dies jedoch hat zur Folge, daß sein Ausgangstransistor immer mehr sperrt, so daß sich die Ausgangsspannung Ua im Endergebnis durch den zweiten Operationsverstärker (2) nicht erhöht, sondern allein vom ersten Operationsverstärker (1) bestimmt ist.If only the first temperature sensor ( 8 ) is connected, then the output voltage U a depends solely on it. The input ( 11 ) of the second operational amplifier ( 2 ) is open. The voltage U a is present at its negative input via the resistor ( 5 ). This tends to result in the second operational amplifier ( 2 ) trying to increase the voltage U a . However, this has the consequence that its output transistor blocks more and more, so that the output voltage U a does not increase in the end result by the second operational amplifier ( 2 ), but is determined solely by the first operational amplifier ( 1 ).

Im umgekehrten Fall, wenn nur der zweite Temperaturfühler (12) angeschlossen ist, gilt entsprechendes, so daß in diesem Fall allein der zweite Operationsverstärker (2) die Ausgangsspannung Ua bestimmt.In the opposite case, if only the second temperature sensor ( 12 ) is connected, the same applies accordingly, so that in this case the second operational amplifier ( 2 ) alone determines the output voltage U a .

Claims (6)

1. Eingangsschaltung für Temperaturfühler bei einer Steuerschaltung einer Beheizungseinrichtung, wobei die temperaturabhängige Ausgangsspannung der Eingangsschaltung nur von einem der Temperaturfühler abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Temperaturfühler (8, 12) ein Operationsverstärker (1, 2) vorgesehen ist, daß die Ausgänge der Operationsverstärker (1, 2) an einem gemeinsamen Arbeitswiderstand (3) zusammengefaßt sind und dieser gemeinsame Punkt auf die negativen Eingänge der Operationsverstärker (1, 2) rückgekoppelt ist, und daß an den positiven Eingängen der Operationsverstärker (1, 2) an den jeweiligen Temperaturfühler (8, 12) angepaßte Beschaltungen liegen.1. Input circuit for temperature sensors in a control circuit of a heating device, the temperature-dependent output voltage of the input circuit depending only on one of the temperature sensors, characterized in that an operational amplifier ( 1 , 2 ) is provided for each temperature sensor ( 8 , 12 ) that the outputs of the Operational amplifiers ( 1 , 2 ) are combined at a common load resistor ( 3 ) and this common point is fed back to the negative inputs of the operational amplifiers ( 1 , 2 ), and that at the positive inputs of the operational amplifiers ( 1 , 2 ) to the respective temperature sensor ( 8 , 12 ) adapted circuits. 2. Eingangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsverstärker (1, 2) ausgangsseitig mit offenen Kollektoren arbeiten.2. Input circuit according to claim 1, characterized in that the operational amplifiers ( 1 , 2 ) work on the output side with open collectors. 3. Eingangsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschaltung des positiven Eingangs des ersten Operationsverstärkers (1) ein Spannungsteiler (9, 10) ist, der eine exponentielle Kennlinie des Temperaturfühlers (8) linearisiert.3. Input circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the wiring of the positive input of the first operational amplifier ( 1 ) is a voltage divider ( 9 , 10 ) which linearizes an exponential characteristic of the temperature sensor ( 8 ). 4. Eingangsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (9, 10) zwischen der Betriebsspannung (Us) und Masse liegt.4. Input circuit according to claim 3, characterized in that the voltage divider ( 9 , 10 ) is between the operating voltage (U s ) and ground. 5. Eingangsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschaltung des positiven Eingangs des zweiten Operationsverstärkers (2) ein Spannungsteiler (13, 14) zwischen dem Ausgang (4) und einer Referenzspannung (Ur) ist.5. Input circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wiring of the positive input of the second operational amplifier ( 2 ) is a voltage divider ( 13 , 14 ) between the output ( 4 ) and a reference voltage (U r ). 6. Eingangsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Eingang des zweiten Operationsverstärkers (2) an einem zwischen dem Ausgang (4) und Masse liegenden Spannungsteiler (5, 6) liegt.6. Input circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the negative input of the second operational amplifier ( 2 ) lies on a voltage divider ( 5 , 6 ) lying between the output ( 4 ) and ground.
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US4102199A (en) * 1976-08-26 1978-07-25 Megasystems, Inc. RTD measurement system
GB2224846A (en) * 1988-11-14 1990-05-16 Philips Electronic Associated Temperature sensing circuit

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