CN103868617A - 铂电阻测温电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铂电阻测温电路，该电路包括测量电路和铂电阻，测量电路包括隔离电源、依次连接的基准电源电路、第一电流源发生电路、光耦隔离电路和第二电流源发生电路；隔离电源输入端分别为基准电源电路、第一电流源发生电路、光耦隔离电路输入端提供电源，隔离电源输出端分别为光耦隔离电路输出端和第二电流源发生电路供电，铂电阻一端与隔离电源输入端低电平端连接，另一端连接在第一电流源发生电路与光耦隔离电路之间。该电路将阻值的变换转化为电流信号，通过线路，将该电流信号传输给采样电路，采样电路采集的电流信号输送给CPU计算获得待测物体的温度，使得温度测量使用更方便；线路中传输的为电流信号，抗干扰能力明显增强。

Description

铂电阻测温电路

技术领域

本发明涉及测温技术，尤其涉及一种铂电阻测温电路。

背景技术

本发明涉及测温电路，适用于所有采用铂电阻作为测温电阻的测温应用领域。铂电阻在一定的温度范围内，电阻值可以随温度线性的变化。所以，铂电阻广泛应用于温度变化范围不是很大的测温领域。通常把铂电阻都制成100欧姆阻值，由100欧姆铂电阻作为测温电阻的测温电路称为PT100测温电路。下面以PT100为例对现有的测温电路进行说明

传统的采用铂电阻的测温方式，有如图1所示的两线制和如图2所示三线制两种方式。这两种方式都是由测量电路2提供一个恒流源，恒定的电流流过随温度变化的铂电阻1，产生变化的电压值，信号采集电路根据变化的电压值计算出温度的变化。

两线制的测量电路，如图1所示，测量结果受线路电阻的影响较大，存在一定的误差；三线制测量电路如图2所示，可以较好的解决线路电阻的问题，它测两次电压，一次测量包括铂电阻1在内线路的电压，一次测量去掉铂电阻后线路的电压，两者相减，就得到铂电阻上的电压值。不过，这样需要增加一个模拟开关3，以频繁得在两个回路之间切换。浪费相应控制端口资源。

发明内容

本发明提供一种铂电阻测温电路，用于克服现有技术中的缺陷，减小线路阻抗带来的影响，抗干扰能力较强。

本发明提供的铂电阻测温电路，该电路包括测量电路和铂电阻，所述测量电路包括隔离电源、依次连接的用于输出恒定电压的基准电源电路、用于根据输入的恒定电压输出一恒定电流的第一电流源发生电路、用于输出铂电阻两端电压的光耦隔离电路和用于根据输入的铂电阻两端电压输出一电流信号的第二电流源发生电路；所述隔离电源输入端分别为基准电源电路、第一电流源发生电路、光耦隔离电路输入端提供电源，所述隔离电源输出端分别为光耦隔离电路输出端和第二电流发生电路供电，所述铂电阻一端与隔离电源输入端低电平端连接，另一端连接在第一电流源发生电路与光耦隔离电路之间。

本发明的铂电阻测温电路将测量电路分成两部分，除隔离电源以外的电路接在铂电阻附近，这样可以减小线路阻抗的影响，该电路将阻值的变换转化为电流信号，通过线路，将该电流信号传输给采样电路，采样电路采集的电流信号输送给CPU计算获得待测物体的温度，使得温度测量与传感器的使用类似，比较方便；线路中传输的为电流信号，抗干扰能力明显增强。

附图说明

图1为现有技术一提供的电路图；

图2为现有技术二提供的电路图；

图3为本发明实施例提供的铂电阻测温电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的铂电阻测温电路的原理图。

具体实施方式

图3为本发明实施例提供的铂电阻测温电路的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供一种铂电阻测温电路，该电路包括测量电路2和铂电阻1，所述测量电路2包括隔离电源3、依次连接的用于输出恒定电压的基准电源电路4、用于根据输入的恒定电压输出一恒定电流的第一电流源发生电路5、用于输出铂电阻1两端电压的光耦隔离电路6和用于根据输入的铂电阻1两端电压输出一电流信号的第二电流源发生电路7；隔离电源输入端31分别为基准电源电路4、第一电流源发生电路5、光耦隔离电路输入端61提供电源，隔离电源输出端32分别为光耦隔离电路输出端62和第二电流源发生电路7供电，铂电阻一端与隔离电源输入端低电平端311连接，另一端连接在第一电流源发生电路5与光耦隔离电路6之间。在本实施例中，隔离电源芯片输入端低电平端311和隔离电源芯片输入端高电平端312分别连接基准电源电路4、第一电流源发生电路5和光耦隔离电路输入端61，隔离电源芯片输出端低电平端321和隔离电源芯片输出端高电平端322分别连接光耦隔离电路输出端62和第二电流源发生电路7。

本发明的铂电阻测温电路，隔离电源输入端高电平端312的电压以15V为例，经基准电源电路4后输出一恒定的电压，假设该恒定电压为5V，该5V的恒定电压信号经第一电流源发生电路5后产生一恒定的电流信号，该恒定的电流信号流经铂电阻1，铂电阻1可内嵌在待测物体上，通过光耦隔离电路6输出铂电阻两端的电压，光耦隔离电路6将输入的电压信号转换成光信号最终再转换成电压信号输出给第二电流源发生电路7，铂电阻阻值随待测物体温度而变化，通过光耦隔离电路输出的电压信号是一个变化的电压值，经第二电流源发生电路7输出的也是一个变化的电流值，通过采样电路对第二电流源发生电路7输出的电流信号实时采集经CPU计算后能够得出的待测物体的温度变化。

本实施例可将测量电路分成两部分，除隔离电源以外的电路接在铂电阻附近，这样可以减小线路阻抗的影响，该电路将阻值的变换转化为电流信号，通过线路，将该电流信号传输给采样电路，采样电路采集的电流信号输送给CPU计算获得待测物体的温度，使得温度测量与传感器的使用类似，比较方便；线路中传输的为电流信号，抗干扰能力明显增强。

作为上述实施例的优选实施方式，图4为本发明实施例提供的铂电阻测温电路的原理图。图4所示，隔离电源3包括一隔离式电源芯片33和至少两个第一电容34，其中一个第一电容34并联在隔离式电源芯片的输入端，另一个第一电容34并联在隔离式电源芯片的输出端。

基准电源电路4包括一个基准电源芯片41和至少一个第二电容42，第二电容42并联在基准电源芯片的输入端；该基准电源芯片的输入端与隔离式电源芯片的输入端并联。

第一电流源发生电路5和第二电流源发生电路7均由一个双运算放大器10、第一电阻11、第二电阻12、第三电阻13、第四电阻14和第六电阻16构成，第一电阻11两端连接双向运算放大器第一同相输入端与第二输出端，双向运算放大器第二输出端与连接第二反相输出端连接，第三电阻13两端连接双向运算放大器第一反相输出端和第一输出端，第六电阻16两端连接双向运算放大器第一输出端与第二同相输入端；其中隔离式电源芯片的输入端31为第一电流源发生电路5的双向运算放大器10供电，第一电流源发生电路5的第二电阻12两端串联双向运算放大器的第一反相输出端和隔离式电源芯片输入端的低电平端311，第一电流源发生电路5的第四电阻14两端串联双向运算放大器第一同相输入端与基准电源芯片的输出端；隔离式电源芯片的输出端32为第二电流源发生电路7的双向运算放大器10供电，第二电流源发生电路7的第四电阻14两端串联双向运算放大器第一反相输出端与光耦隔离电路的输出端，第二电流源发生电路7的第二电阻12两端串联双向运算放大器的第一反相输出端和隔离式电源芯片输出端的低电平端321。本实施例中隔离式电源芯片输入端低电平端311接地，隔离式电源芯片输出端低电平端321接地。

光耦隔离电路6由第一运算放大器66、第二运算放大器67、线性隔离光耦68、第三电容63、第四电容64、第五电容65、第七电阻17、第八电阻18、第九电阻19和第十电阻20构成，其中隔离式电源芯片输入端31为第一运算放大器66供电，隔离式电源芯片输出端32为第二运算放大器67供电；线性隔离光耦的发光二极管81正极串联第八电阻18、第三电容63、第七电阻17，第七电阻17与第一电流源发生电路5的第二正相输入端连接，发光二极管81负极串联第九电阻19，第九电阻19连接隔离式电源芯片输入端高电平端312；线性隔离光耦输入端二极管82正极与负极之间连接第四电容64，第一运算放大器负相输出端及该二极管正极均连接在第七电阻17与第三电容63之间，第一运算放大器正相输入端连接隔离式电源芯片输入端低电平端311；线性隔离光耦输出端二极管83连接第二运算放大器的正相输入端和负相输出端，第二运算放大器负相输出端与输出端之间并联第十电阻20和第五电容65，第二运算放大器正相输入端连接隔离式电源芯片输出端低电平端321；第二运算放大器输出端连接第二电流源发生电路7第四电阻14。隔离式电源芯片输出端高电平端322连接第二电流源发生电路7的双向运算放大器10与光耦隔离电路6的第二运算放大器67。

采样端和输出端采用线性隔离光耦隔离，既可以很好的反映出采样端电压的变化，也可以隔离外部的电气干扰。输出信号也采用电流型信号，抗干扰能力强。该部分测量电路板可以使用密封屏蔽的外壳，可以有效抵抗外部环境干扰。本发明技术方案电路实现简单，经济实用，不仅响应时间快，且安全可靠，有效解决了传统测温电路两线制线路阻抗的干扰和三线制需要CPU控制选通开关的弊端，将测温电路整合成与传感器相类似的使用方法，给测温带来方便。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种铂电阻测温电路，该电路包括测量电路和铂电阻，其特征在于，所述测量电路包括隔离电源、依次连接的用于输出恒定电压的基准电源电路、用于根据输入的恒定电压输出一恒定电流的第一电流源发生电路、用于输出铂电阻两端电压的光耦隔离电路和用于根据输入的铂电阻两端电压输出一电流信号的第二电流源发生电路；所述隔离电源输入端分别为基准电源电路、第一电流源发生电路、光耦隔离电路输入端提供电源，所述隔离电源输出端分别为光耦隔离电路输出端和第二电流源发生电路供电，所述铂电阻一端与隔离电源输入端低电平端连接，另一端连接在第一电流源发生电路与光耦隔离电路之间。

2.根据权利要求1所述的铂电阻测温电路，其特征在于，所述隔离电源包括一隔离式电源芯片和至少两个第一电容，其中一个第一电容并联在隔离式电源芯片的输入端，另一个第一电容并联在隔离式电源芯片的输出端。

3.根据权利要求2所述的铂电阻测温电路，其特征在于，所述基准电源电路包括一个基准电源芯片和至少一个第二电容，所述第二电容并联在所述基准电源芯片的输入端；该基准电源芯片的输入端与所述隔离式电源芯片的输入端并联。

4.根据权利要求3所述的铂电阻测温电路，其特征在于，所述第一电流源发生电路和第二电流源发生电路均由一个双运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第六电阻构成，第一电阻两端连接双向运算放大器第一同相输入端与第二输出端，双向运算放大器第二输出端与连接第二反相输出端连接，第三电阻两端连接双向运算放大器第一反相输出端和第一输出端，第六电阻两端连接双向运算放大器第一输出端与第二同相输入端；其中隔离式电源芯片的输入端为第一电流源发生电路的双向运算放大器供电，第一电流源发生电路的第二电阻两端串联双向运算放大器的第一反相输出端和隔离式电源芯片输入端的低电平端，第一电流源发生电路的第四电阻两端串联双向运算放大器第一同相输入端与基准电源芯片的输出端；隔离式电源芯片的输出端为第二电流源发生电路的双向运算放大器供电，第二电流源发生电路的第四电阻两端串联双向运算放大器第一反相输出端与光耦隔离电路的输出端，第二电流源发生电路的第二电阻两端串联双向运算放大器的第一反相输出端和隔离式电源芯片输出端的低电平端。

5.根据权利要求4所述的铂电阻测温电路，其特征在于，其特征在于，所述光耦隔离电路由第一运算放大器、第二运算放大器、线性隔离光耦、第三电容、第四电容、第五电容、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻构成，其中隔离式电源芯片输入端为第一运算放大器供电，隔离式电源芯片输出端为第二运算放大器供电；线性隔离光耦发光二极管正极串联第八电阻、第三电容、第七电阻，第七电阻与第一电流源发生电路的第二正相输入端连接，发光二极管负极串联第九电阻，第九电阻连接隔离式电源芯片输入端高电平端；线性隔离光耦输入端二极管正极与负极之间连接第四电容，第一运算放大器负相输出端及该二极管正极均连接在第七电阻与第三电容之间，第一运算放大器正相输入端连接隔离式电源芯片输入端低电平；线性隔离光耦输出端二极管连接第二运算放大器的正相输入端和负相输出端，第二运算放大器负相输出端与输出端之间并联第十电阻和第五电容，第二运算放大器正相输入端连接隔离式电源芯片输出端低电平；第二运算放大器输出端连接第二电流源发生电路第四电阻。

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