CN104535217B - 一种多通道测温电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通道测温电路，热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的元件，多应用在测温装置中，在工业过程控制和测量系统中得到了广泛的应用，本发明为解决传统多通道测温电路中，无法实现高效率的热电阻检测的问题，设计了一种新型温度测量电路，具有检测单元，实现对热电阻的工作状态检测的功能，使之更加符合实际应用。

Description

一种多通道测温电路

技术领域

本发明涉及一种新型温度测量电路。

背景技术

热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的元件，多应用在测温装置中，在工业过程控制和测量系统中得到了广泛的应用，在实际应用中，一般需要多个热电阻同时进行工作，在传统的基于热电阻的多通道测温电路中，一般通过多路电子开关来对多个热电阻进行选择输出电信号，由于热电阻个数较多，如果其中一个或几个热电阻的接线发生故障，需要逐个排查来检测故障，不仅会花费大量时间和劳动力，而且影响设备的正常工作，进而导致企业整体效益的下滑。此外，传统双恒流测温电路中，两恒流电路是相互独立的，在实际应用中，由于外界环境和元器件本身，这两路恒流电路输出的电流一般会有差别，这就导致最终的测量结果不准确。

基于上述问题，本发明设计了一种具有热电阻工作状态检测功能的新型多通道测温电路，同时能够更精确的测量温度，使之更加符合实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型温度测量电路，用以解决现有技术中温度测量不精确和无法高效检测的问题。

为实现上述目的，本使用新型的方案包括：

一种多通道测温电路，包括第一恒流输出电路、第二恒流输出电路、用于连接各热电阻的测量接口，用于通道切换的电子开关和测量信号输出电路，其特征在于，还包括检测单元，所述检测单元连接测量接口的相应端子，用于通过检测所述端子电压来检测热电阻工作状态。

所述检测单元包括第一多路选择开关和测压电路，第一多路选择开关的输入端对应连接各热电阻的测量接口，输出端连接测压电路。

所述热电阻为PT100热电阻，热电阻的测量接口为用于连接PT100热电阻的测量接口，包括有第一、第二两个测量端子，所述电子开关包括第二多路 选择开关和第三多路选择开关，所述第一恒流输出电路输出通过第二多路选择开关连接各测量接口的第一测量端子；第二恒流输出电路输出连接各测量接口的第二测量端子，且第二恒流输出电路输出连接测量信号输出电路；第二多路选择开关的多路输出分别对应连接第三多路选择开关的多路输入，第三多路选择开关的输出端连接测量信号输出电路。

所述测量接口还包括一个检测端子，检测单元的输入端与各测量接口的检测端子对应连接。

所述测量信号输出电路包括运算放大器，第二恒流输出电路输出连接运算放大器的反相输入端；第三多路选择开关的输出端连接运算放大器的同相输入端。

所述第一路恒流输出电路和第二路恒流输出电路输入端并接于一个基准电源上。

本发明的有益效果是：具有检测单元，可实时监控热电阻的工作状态，有益于工业上的实际应用，此外，双恒流电路共同并接于同一个基准电源上，使测量更加准确。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明的基本方案是：如图1所示，本发明利用测量接口的相应端子，作为检测端子，将检测端子连接到检测单元，通过检测所述端子电压，来判断测量接口对应的温度测量通道是否开通。

进一步的，检测单元包括测压电路和第一多路选择开关，流过测量端子的电流经第一多路选择开关输出给测压电路，第一多路选择开关用于实现多通道检测，并且能够极大的减少电路元器件数量和运行成本，非常适用于工业上的 推广应用。

此外，第一多路选择开关也可以省去，直接将检测端子输出连接至测压电路，也可以实现检测功能。

进一步的，测压电路通过下拉电阻与I/O口相连接，来实现测压功能，进而根据测压结果判断测量接口对应的温度测量通道是否开通。

进一步的，测量信号输出电路可以是差分放大器与模数转换器的配合使用，当然也可以是具有模数转换功能的单片机。

测量接口对应的测温电阻可以是多种形式的，比如PT100热电阻。

下面，介绍一种具体的实施例：

如图2的一种多通道测温电路，在本实施例中，热电阻为三线制PT100热电阻。

R40、U7B、Q7组成第一恒流输出电路，输出I1(1.2mA)；R39、U7A、Q8组成第二恒流输出电路，输出I2(1.2mA)；两路恒流电流相等。基准电源的限流电阻为R274、R275、R41，同时它们也作为三阶低通滤波器的滤波电阻，保证了电路的稳定性。两路恒流使用同一个基准电源U4，基准电压为UREF＊R36/(R38+R46)，当基准电源波动时，两路恒流波动的幅度相同，保持I1＝I2。

P3～P10为三线制PT100热电阻测量接口，第一恒流输出电路通过第二多路选择开关U8切换，流入P3的1脚，流过PT100热电阻，从P3的3脚流出。再从第一多路选择开关切换U10流出，在下拉电阻R23产生电压信号，第二路恒流输出电路的电流流过基准电阻100欧姆精密电阻(PT100零度时的阻值)，同时流过P3的2脚，从3脚流出，再从第一多路选择开关U10切换流出，也在下拉电阻R23上产生电压信号,则流过下拉电阻R23的电流为两路恒流电流之和2.4mA,产生约100mV的PT100通断检测信号，输出I/O口，实现检测功能。此外，通过选择按键A0、A1、A2和三极管Q9、Q10、Q11的配合使用，控制第一多路选择开关检测通道的选择，从而实现多路检测功能。

第一恒流输出电路的电流流过P3上的PT100热电阻所产生的电压信号通过第三多路选择开关U9切换送到测量信号输出电路U6的正向输入，第二恒流输出电路在基准电阻100欧姆精密电阻上产生的电压信号，作为测量信号输出电路U6的负向基准信号。当PT100在(0℃～100℃)变化时，测量信号输出电路的正向输入端电压升高，测量信号输出电路的正向与负向电压信号之差就是PT100的温度变化信号。

测量信号输出电路的差分信号为：

V＝(Rpt100*I1)-(100*I2)

因为I1＝I2，所以测量信号输出电路的差分信号为：

V＝(Rpt100-100)*I1

其中Rpt100为PT100的电阻值。

PT100上的电阻变化信号就转化为电压变化信号，经测量信号输出电路放大后送AD采样，得到测量结果。

以上数据是为了叙述清楚明白而给出的具体数值，在实际中，可按照不同要求来设定相应的参数，得到不同的数据结果。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多通道测温电路，包括第一恒流输出电路、第二恒流输出电路、用于连接各热电阻的测量接口，用于通道切换的电子开关和测量信号输出电路，其特征在于，还包括检测单元，所述检测单元连接测量接口的相应端子，用于通过检测所述端子电压来检测热电阻工作状态；

所述热电阻为PT100热电阻，热电阻的测量接口为用于连接PT100热电阻的测量接口，所述测量接口包括有第一、第二和第三测量端子；

所述电子开关包括第二多路选择开关和第三多路选择开关，所述第一恒流输出电路输出通过第二多路选择开关连接各测量接口的第一测量端子，第一恒流输出电路输出电流流经PT100热电阻后从第三测量端子流出；第二恒流输出电路输出连接各测量接口的第二测量端子，且第二恒流输出电路输出连接测量信号输出电路，第二恒流输出电路输出电流流过第二测量端子从第三测量端子流出；第二多路选择开关的多路输出分别对应连接第三多路选择开关的多路输入，第三多路选择开关的输出端连接测量信号输出电路；所述检测单元包括第一多路选择开关和测压电路，第一多路选择开关的输入端对应连接各热电阻的测量接口的第三测量端子，输出端连接测压电路，根据测压结果判断测量接口对应的温度测量通路是否开通；所述第二恒流输出电路输出端通过一个阻值为100欧姆的基准电阻接入各PT100热电阻的第二测量端子，且该基准电阻位于第二恒流输出电路输出端与测量信号输出电路输入端的连接点与各PT100热电阻的第二测量端子之间。

2.根据权利要求1所述的多通道测温电路，其特征在于，所述测量信号输出电路包括运算放大器，第二恒流输出电路输出连接运算放大器的反相输入端；第三多路选择开关的输出端连接运算放大器的同相输入端。

3.根据权利要求1-2任一项所述的多通道测温电路，其特征在于，所述第一恒流输出电路和第二恒流输出电路输入端并接于一个基准电源上。