CN105738004A - 测温方法与电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测温方法与电路，测温方法包括：测量测温电路的第一电压值，测温电阻包括铂电阻；采用检测电阻替换所述铂电阻，并测量所述测温电路的第二电压值；根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述铂电阻的当前实际电阻值，并根据所述当前实际电阻值确定当前实际温度。根据本发明的测温方法与电路，通过获取包括铂电阻的测温电路的第一电压以及采用检测电阻替换铂电阻之后该测温电路的第二电压，进而获取铂电阻的当前实际电阻值，进而获取当前的实际温度值，能够尽量避免线路电阻对测量方法造成的误差影响，从而使得测温准确。

Description

测温方法与电路

技术领域

本发明涉及测温技术，尤其涉及一种测温方法与电路。

背景技术

随着轨道交通车辆的大力发展，人们的出行变得非常方便。这样，如何保证轨道交通车辆的正常运行成了亟需解决的问题。

现有技术中，对变流器的温度的监控成了保证轨道交通车辆正常运行的重要环节，一般采用两线制的铂电阻测温方式对轨道交通车辆中的变流器柜体内的温度进行采集，以防止便流体柜体内的温度过高，影响轨道交通车辆的正常运行。

但是，两线制的铂电阻测温方式，由于受线路电阻的影响，其测量结果存在误差。

发明内容

本发明提供一种测温方法与电路，以解决现有技术中两线制的铂电阻测温方式不准确的问题。

本发明第一个方面提供一种测温方法，包括：

测量测温电路的第一电压值，所述测温电阻包括铂电阻；

采用检测电阻替换所述铂电阻，并测量所述测温电路的第二电压值；

根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述铂电阻的当前实际电阻值，并根据所述当前实际电阻值确定当前实际温度

本发明另一个方面提供一种测温电路，包括：

第一基准电源和第二基准电源：

恒流源，与所述第一基准电源连接；

模拟开关电路，与所述恒流源连接；

减法电路，分别与所述模拟开关电路连接和所述第二基准电源连接；

铂电阻，所述铂电阻的一端接地，另外一端分别与所述模拟开关电路和所述减法电路连接；

检测电阻，所述检测电阻的一端接地，另外一端分别与模拟开关电路和所述减法电路连接。

由上述技术方案可知，本发明提供的测温方法与电路，通过获取包括铂电阻的测温电路的第一电压以及采用检测电阻替换铂电阻之后该测温电路的第二电压，进而获取铂电阻的当前实际电阻值，进而获取当前的实际温度值，能够尽量避免线路电阻对测量方法造成的误差影响，从而使得测温准确。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的测温方法的流程示意图；

图2为根据本发明另一实施例的测温电路的结构示意图；

图3为根据本发明再一实施例的测温电路的具体实例图。

具体实施方式

实施例一

本发明提供一种测温方法，具体可以用于对轨道交通车辆中的变流器柜体进行测温，本实施例的执行主体可以为测温装置。如图1所示，为根据本实施例的测温方法的流程示意图。

步骤101，测量测温电路的第一电压值，该测温电路包括铂电阻。

铂电阻的阻值会随着温度的变化而改变。铂电阻具体有PT100和PT1000等等系列产品，本实施例中可以采用PT100型号的铂电阻。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。PT100铂电阻的工作原理是：当PT100在0摄氏度的时候铂电阻的阻值为100欧姆，铂电阻的阻值会随着温度上升，且其阻值是成匀速增涨的。

测温电路具体可以如图2所示，该测温电路包括第一基准电源201、第二基准电源202、恒流源203、模拟开关电路204、减法电路205、铂电阻206和检测电阻207。

步骤102，采用检测电阻替换铂电阻，并测量测温电路的第二电压值。

可选地，检测电阻的阻值与铂电阻在0℃时的阻值相等，当选择PT100的铂电阻时，本实施例的检测电阻的值可以为100欧姆。将铂电阻替换为检测电阻，并测量出该检测电阻替换铂电阻之后的测温电路的第二电压值。

需指出的是，检测电阻有固定的阻值，即检测电阻的阻值不会随周围的环境变化。

步骤103，根据第一电压值和第二电压值确定铂电阻的当前实际电阻值，并根据当前实际电阻值确定当前实际温度。

第一电压值与第二电压值的值即铂电阻两端的电压变化值，相应的可以获取铂电阻的阻值变化值，进而获取铂电阻的当前实际电阻值。

步骤103具体可以为：

根据如下公知获取铂电阻当前实际电阻值R：

R＝(U1-U2)/0.03329+R1，其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为检测电阻的阻值；

根据预设的分度表获取当前实际温度值，分度表中包括铂电阻的阻值与温度的对应关系。

由于温度和铂电阻的阻值之间存在近似线性对应关系，具体如公式(1)所示，

R＝0.39T+100公式(1)

其中，R为铂电阻的当前实际阻值，T为当前实际温度。

测温电路中的电压U与总电阻Rn之间存在如公式(2)的关系：

U＝0.03329Rn-2.5373公式(2)

这样，U1＝0.03329(R+Rs)-2.5373公式(3)

其中Rs为测温电路中线路阻值，即除了铂电阻的其它电阻的阻值。

U2＝0.03329(R1+Rs)-2.5373公式(4)

公式(3)与公式(4)相减即可得到公式(1)。

本实施例中，采用PT100的铂电阻时，分度表为PT100铂电阻对应的分度表。

根据本实施例的测温方法，通过获取包括铂电阻测温电路的第一电压以及采用检测电阻替换铂电阻之后该测温电路的第二电压，进而获取铂电阻的当前实际电阻值，进而获取当前的实际温度值，能够尽量避免线路电阻对测量方法造成的误差影响，从而使得测温准确。

实施例二

本实施例提供一种测温电路，用于上述实施例的测温方法。

如图2所示，本实施例的测温电路包括：第一基准电源201、第二基准电源202、恒流源203、模拟开关电路204、减法电路205、铂电阻206和检测电阻207。

其中，恒流源203与第一基准电源201连接，模拟开关电路204与恒流源203连接，减法电路205分别与模拟开关电路204连接和第二基准电源202连接，铂电阻206的一端接地，另外一端分别与模拟开关电路204和减法电路205连接，检测电阻207的一端接地，另外一端分别与模拟开关电路204和减法电路205连接。

本实施例的模拟开关电路204具体可以是芯片式模拟开关，可以起到切换端口的作用，即在铂电阻206和检测电阻207之间进行切换。

可选地，本实施例的测温电路还包括CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)208，该CPU208与减法电路205连接。

具体地，第一基准电源201为恒流源203供电，第二基准电源202为减法电路205供电，这样可以避免恒流源203和减法电路205使用同一个电源供电会拉低基准电压的问题，进而使得测量结果更加准确。

第一基准电源201提供基准电压到恒流源203上，恒流源203生成电流，电流流经铂电阻206，此时模拟开关电路204采集测温电路两端的第一电压，并由减法电路205将该第一电压与第二基准电源202提供的基准电压相减，生成第一结果电压。相似的，通过模拟开关电路204接通检测电阻207，此时，由于检测电阻207的阻值的加入，整体阻值发生变化，这样，模拟开关电路204再次采集到的是测温电路的第二电压，并由减法电路205将该第二电压与第二基准电源202提供的基准电压相减，生成第二结果电压。减法电路205将第一结果电压和第二结果电压发送至CPU，CPU将第一结果电压和第二结果电压相减得到铂电阻206的变化电压值，并通过如下公式获取铂电阻当前实际电阻值R：

R＝(U1-U2)/0.03329+R1，其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为检测电阻的阻值。U1-U2即为变化电压值。

如图3所示，为本实施例的测温电路的一个具体实例图。本实施例的开关电路中的第一基准电源201包括第一芯片301、第一电容302、第二电容303和第三电容304。

其中，第一芯片301与恒流源203连接，具体可以通过OUT(输出)管脚与恒流源203连接，第一芯片301可以通过GND(接地)管脚接地，第一芯片301还可以通过IN(输入)管脚接入第一外接电源；第一电容302一端接地，另外一端与第一芯片301连接；第二电容303一端接地，另外一端与第一芯片301连接；第三电容304的一端连接在第一芯片301和恒流源203之间，另外一端接地。

可选地，本实施例中的恒流源203包括第一放大器310、第一电阻311、第二电阻312、第三电阻313、第二放大器314、第四电容315、第四电阻316和第五电阻317。

其中，第一放大器310的正输入端与第一基准电源201连接；第一电阻311的一端与第一放大器310的负输入端连接，另外一端通过第二电阻312和第三电阻313与第一放大器310的输出端连接，第二电阻312的一端连接于第一电阻311，另外一端连接于第三电阻313的一端，第三电阻313的另外一端连接于第一放大器310的输出端；第二放大器314的输出端分别与第一放大器310的负输出端和第一电阻311连接，第二放大器314的负输入端连接于第一电阻311和第二电阻312之间；第四电容315与第一电阻311并联；第四电阻316的一端接地，另外一端连接于第二放大器314的正输入端，第五电阻317的一端连接于第一放大器310的输出端，另外一端连接于第二放大器314的正输入端和第四电阻316之间。

可选地，本实施例的模拟开关电路具体包括：第六电阻319、第二芯片320、第七电阻321和第八电阻322。

其中，第六电阻319的一端接地，另外一端分别连接于检测电阻207和铂电阻206之间；第二芯片320的第一管脚3201与恒流源203连接，该第一管脚可以是COM(公共)1管脚，第二芯片320的第二管脚3202与检测电阻207连接，该第二管脚可以是NO1管脚，铂电阻206的一端分别与检测电阻207和第六电阻319连接，铂电阻206的另外一端与第二芯片320的第三管脚3203连接，该第三管脚3203可以是NC1管脚，第二芯片320还有一个管脚与第二外接电源连接；第七电阻321的一端连接在恒流源203和第一管脚3201之间，第七电阻321的另外一端连接于第三管脚3203和铂电阻206之间；第八电阻322的一端连接于第二芯片320的第四管脚3204和减法电路205之间，该第四管脚可以是COM2，第八电阻322的另外一端连接于第二芯片320的第三管脚3203和铂电阻206之间。

本实施例的第二芯片320的型号为SGM3005。

可选地，本实施例的减法电路205包括第九电阻331、第十电阻332、第三放大器333、第十一电阻334、第十二电阻335、第十三电阻336、第五电容337和第十四电阻338。

其中，第九电阻331的一端与第四管脚3204连接，第九电阻331的另外一端分别与第十电阻332的一端和第三放大器333的正输入端连接，第十电阻332的另外一端接地；第三放大器333的负输入端连接第十一电阻334；第十一电阻334与第二基准电源202连接；第十二电阻335的一端连接于第十一电阻334与第三放大器333的负输入端之间，第十二电阻335的另外一端连接于第三放大器333的输出端与第十三电阻336之间；第十三电阻336的一端连接于第三放大器333的输出端，另外一端连接于第五电容337；第五电容337的一端连接于第十三电阻336，另外一端接地；第十四电阻338的一端连接于第十三电阻336与第五电容337之间，另外一端接地。

可选地，第二基准电源202包括第六电容341、第三芯片342以及并联的第七电容343和第八电容344。

其中，第六电容341的一端连接于第三芯片342的第一管脚3421，该第一管脚3421可以是IN(输入)管脚，另外一端接地；第三芯片342的第一管脚IN连接于第六电容341与电源350之间，第三芯片342的第二管脚3422接地，该第二管脚3422可以是COM管脚；第七电容343的一端连接于第三芯片342的第三管脚3423，该第三管脚可以是OUT(输出)管脚，另外一端连接于第三芯片342的第二管脚3422。

本实施例中，第一芯片301的型号具体可以是MAX6250AESA，恒流源203产生20mA的直流电流并通过模拟开关电路204加到铂电阻206或检测电阻207上。检测电阻207的阻值可以为100欧姆。第二芯片320的型号具体可以是SGM3005或者其它具有单刀双掷开关功能的芯片，本实施例不做限定。第三芯片342的型号具体可以是LD1117S12CTR，第二基准电源202生成基准电压可以是1.2V。

若第二芯片320的型号为SGM3005，当IN/OUT管脚输入为低电平时，铂电阻206接入，当IN/OUT管脚输入为高电平时，检测电阻207接入。

由于CPU中的模拟信号/数字信号的转换模块能够接收到的电压值的范围为0伏至3伏，而根据型号为PT100的铂电阻分度表可知，-50摄氏度时对应的铂电阻的阻值为80欧姆，130摄氏度时对应的铂电阻的阻值为155欧姆。采用如图3所示的测温电阻，当铂电阻206的阻值为80欧姆时，测得铂电阻206两端的第一电压约为0.3V，当铂电阻206的阻值为155欧姆时，测得铂电阻206两端的第一电压约为3V，从中可以看出，本实施例的测温电路所测得的温度符合实际情况，测温效果好。

根据本实施例的测温电路，通过获取包括铂电阻的测温电路的第一电压以及采用检测电阻替换铂电阻之后该测温电路的第二电压，进而获取铂电阻的当前实际电阻值，进而获取当前的实际温度值，能够尽量避免线路电阻对测量方法造成的误差影响，从而使得测温准确。

最后应说明的是：以上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 (9)

1.一种测温方法，其特征在于，包括

测量测温电路的第一电压值，所述测温电阻包括铂电阻；

采用检测电阻替换所述铂电阻，并测量所述测温电路的第二电压值；

根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述铂电阻的当前实际电阻值，并根据所述当前实际电阻值确定当前实际温度。

2.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，所述根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述铂电阻的当前实际电阻值，并根据所述当前实际电阻值确定当前实际温度包括：

根据如下公知获取所述铂电阻当前实际电阻值R：

R＝(U1-U2)/0.03329+R1，其中，U1为所述第一电压值，U2为所述第二电压值，R1为所述检测电阻的阻值；

根据预设的分度表获取当前实际温度值，所述分度表中包括铂电阻的阻值与温度的对应关系。

3.一种测温电路，其特征在于，包括：

第一基准电源和第二基准电源：

恒流源，与所述第一基准电源连接；

模拟开关电路，与所述恒流源连接；

减法电路，分别与所述模拟开关电路连接和所述第二基准电源连接；

铂电阻，所述铂电阻的一端接地，另外一端分别与所述模拟开关电路和所述减法电路连接；

检测电阻，所述检测电阻的一端接地，另外一端分别与模拟开关电路和所述减法电路连接。

4.根据权利要求3的测温电路，其特征在于，还包括：

中央处理器CPU，与所述减法电路连接。

5.根据权利要求3或4所述的测温电路，其特征在于，所述第一基准电源包括：

第一芯片，所述第一芯片与所述恒流源连接；

第一电容，所述第一电容一端接地，另外一端与所述第一芯片连接；

第二电容，所述第二电容一端接地，另外一端与所述第一芯片连接；

第三电容，所述第三电容的一端连接在所述第一芯片和所述恒流源之间，另外一端接地。

6.根据权利要求5所述的测温电路，其特征在于，所述恒流源包括：

第一放大器，所述第一放大器的正输入端与所述第一基准电源连接；

第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的一端与所述第一放大器的负输入端连接，另外一端通过所述第二电阻和所述第三电阻与所述第一放大器的输出端连接，所述第二电阻的一端连接于所述第一电阻，另外一端连接于所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另外一端连接于所述第一放大器的输出端；

第二放大器，所述第二放大器的输出端分别与所述第一放大器的负输出端和所述第一电阻连接，所述第二放大器的负输入端连接于所述第一电阻和所述第二电阻之间；

第四电容，所述第四电容与所述第一电阻并联；

所述第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的一端接地，另外一端连接于所述第二放大器的正输入端，所述第五电阻的一端连接于所述第一放大器的输出端，另外一端连接于所述第二放大器的正输入端和所述第四电阻之间。

7.根据权利要求6所述的测温电路，其特征在于，所述模拟开关电路包括:

第六电阻，所述第六电阻的一端接地，另外一端分别连接于所述检测电阻和所述铂电阻之间；

第二芯片，所述第二芯片的第一管脚与所述恒流源连接，所述第二芯片的第二管脚与所述检测电阻连接，所述铂电阻的一端分别与所述检测电阻和所述第六电阻连接，所述铂电阻的另外一端与所述第二芯片的第三管脚连接；

第七电阻，所述第七电阻的一端连接在所述恒流源和所述第一管脚之间，所述第七电阻的另外一端连接于所述第三管脚和所述铂电阻之间；

第八电阻，所述第八电阻的一端连接于所述第二芯片的第四管脚和减法电路之间，所述第八电阻的另外一端连接于所述第三管脚和所述铂电阻之间。

8.根据权利要求7所述的测温电路，其特征在于，所述减法电路包括：

第九电阻和第十电阻，所述第九电阻的一端与所述第四管脚连接，所述第九电阻的另外一端分别与第十电阻的一端和第三放大器的正输入端连接，所述第十电阻的另外一端接地；

所述第三放大器，所述第三放大器的负输入端连接第十一电阻；

所述第十一电阻，与所述第二基准电源连接；

第十二电阻，所述第十二电阻的一端连接于所述第十一电阻与所述第三放大器的负输入端之间，所述第十二电阻的另外一端连接于所述第三放大器的输出端与第十三电阻之间；

所述第十三电阻，所述第十三电阻的一端连接于所述第三放大器的输出端，另外一端连接于第五电容；

第五电容，所述第五电容的一端连接于所述第十三电阻，另外一端接地；

第十四电阻，所述第十四电阻的一端连接于所述第十三电阻与所述第五电容之间，另外一端接地。

9.根据权利要求8所述的测温电路，其特征在于，所述第二基准电源包括：

第六电容，所述第六电容的一端连接于所述第三芯片的第一管脚，另外一端接地；

第三芯片，所述第三芯片的第二管脚接地；

并联的第七电容和第八电容，所述第七电容的一端连接于所述第三芯片的第三管脚，另外一端连接于所述第三芯片的第二管脚。