CN106092361A - 一种温度采样电路 - Google Patents

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樊锦川
高瑞冰
郭潇婉
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    • 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

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Abstract

本发明一种温度采样电路属于工业控制技术领域。本发明采取方案为：采用铂电阻Pt1000或Pt100作为温度传感器，对于传统的用于铂电阻温度采样的电桥方案进行原理演变改进，采用精密电阻和精密电压基准实现铂电阻的精确R/V转换，再通过电压采样得到反映此时温度的铂电阻阻值。本发明的有益效果是，其原理简单，可用少量器件实现高精度高分辨率的温度测量。

Description

一种温度采样电路
技术领域
本发明一种温度采样电路属于工业控制技术领域。
背景技术
铂电阻Pt1000或Pt100的阻值会随着温度的变化而改变，对于Pt1000或Pt100来说，它的阻值会随着温度上升而匀速增加。由于其阻值可精确反应其所处环境温度，所以广泛应用于医疗、工业等的高精度温控领域。
传统的铂电阻温度采样电路有2种方案：(1)恒流源方案，将恒定电流通过铂电阻，AD采样铂电阻电压，得到其阻值，查表得到其环境温度；(2)电桥方案，将铂电阻接入由多个电阻组成的电桥中，AD采样电桥输出电压差，根据电路公式计算铂电阻阻值，查表得到其环境温度。其中方案1精度较高，但电路原理相对复杂，方案2器件较多，温度采样精度易受器件影响，且电路形式也相对复杂。本发明针对传统方案的问题，对传统方案2进行了原理演变改进，实现了一种新的高精度铂电阻温度采样电路。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于铂电阻的高精度温度采样电路，其对传统的电桥方案进行了原理演变改进，通过R/V转换，将不同温度下铂电阻阻值的变化转化为电压的变化，并由AD采样电压反算出铂电阻阻值，最后根据温度和铂电阻关系得到精确的温度值。
本发明采取的技术方案为：一种温度采样电路，其为基于铂电阻作为传感器的方案，其特征是，该电路包括铂电阻(PT)、精密电阻一(R1)、电阻二(R2)、电阻三(R3)、精密电压基准一(REF1)、精密电压基准二(REF2)，一个电容(C1)，一个模数转换器(AD)，一个低偏置电压运算放大器(N1)；铂电阻(PT)一端接地，另一端与电阻(R1)相连，电阻(R1)两端分别与精密电压基准二(REF2)的输出端和铂电阻(PT)的另一端相连，铂电阻(PT)与电阻(R1)相连端与运算放大器(N1)的反向输入端相连，电阻(R2)两端分别与精密电压基准二(REF1)的输出端和运算放大器(N1)的同向输入端相连，电阻(R3)和电容(C1)并联跨接在运算放大器(N1)的反向输入端和输出端间，同时运算放大器(N1)的输出端进入数转换器(AD)输入端采样。
本发明具有的优点和有益效果：本发明是对传统电桥方案的原理演变改进，相比传统的恒流源方案和电桥方案，本发明具有原理简单，参数易选取，R/V对应关系明确等优点，本发明只需用少量器件实现高精度高分辨率的温度测量。
附图说明
图1为该采样电路的硬件原理图
其中，PT是铂电阻，R1是精密电阻一，R2是精密电阻二，R3是精密电阻三，REF1是精密电压基准一，REF2是精密电压基准二，C1是电容，AD是模数转换器，N1是运算放大器。
具体实施方式
一种温度采样电路，其为基于铂电阻作为传感器的方案，该电路包括铂电阻(PT)、精密电阻一(R1)、电阻二(R2)、电阻三(R3)、精密电压基准一(REF1)、精密电压基准二(REF2)，一个电容(C1)，一个模数转换器(AD)，一个低偏置电压运算放大器(N1)；铂电阻(PT)一端接地，另一端与电阻(R1)相连，电阻(R1)两端分别与精密电压基准二(REF2)的输出端和铂电阻(PT)的另一端相连，铂电阻(PT)与电阻(R1)相连端与运算放大器(N1)的反向输入端相连，电阻(R2)两端分别与精密电压基准二(REF1)的输出端和运算放大器(N1)的同向输入端相连，电阻(R3)和电容(C1)并联跨接在运算放大器(N1)的反向输入端和输出端间，同时运算放大器(N1)的输出端进入数转换器(AD)输入端采样。
下面结合说明书附图对本发明做详细说明，
本发明是基于使用铂电阻Pt1000或Pt100的一种新的简易高精度温度采样电路。其利用两个高精度电压基准、一个低偏置电压的运算放大器和三个精密电阻，形成一种负反馈电压放大电路。
本发明电路如图1所示。该电路中，当温度变化时，铂电阻(PT)阻值随之发生相应变化时，运算放大器(N1)输出电压即跟随变化，同时AD转换器实时采样运算放大器N1输出电压，即可根据电路得到R/V关系，反算出此刻铂电阻(PT)阻值，再根据铂电阻(PT)阻值与温度关系得到对应温度值。
该电路具体实现：铂电阻(PT)一端接地，另一端与电阻(R1)相连，电阻(R1)两端分别与精密电压基准二(REF2)的输出端和铂电阻(PT)的另一端相连，铂电阻(PT)与电阻(R1)相连端与运算放大器(N1)的反向输入端相连，电阻(R2)两端分别与精密电压基准二(REF1)的输出端和运算放大器(N1)的同向输入端相连，电阻(R3)和电容(C1)并联跨接在运算放大器(N1)的反向输入端和输出端间，同时运算放大器(N1)的输出端进入数模转换器(AD)输入端采样。
其中，C1用来滤除电路噪声,运算放大器N1，精密电阻R1、R2、R3，AD转换器，以及两个精密电压基准的选取会影响温度采样精度，可根据电路输出范围要求和温度采样精度进行器件选型。
实施例
某参数实例为：
1.PT采用Pt1000；
2.R1取1KΩ；
3.R2取430Ω；
4.R3取3.6KΩ；
5.模数转换器AD采样C8051F121片上AD
6.R/V转换关系：输出电压
7.若温度-55～85℃时，PT1000阻值约为783～1328Ω，采样电压范围0.138～2.497V
8.每℃最小分辨率为0.01V，AD采样精度0.0006V，可至少满足0.1℃分辨率。

Claims (1)

1.一种温度采样电路，其为基于铂电阻作为传感器的方案，其特征是，该电路包括铂电阻(PT)、精密电阻一(R1)、电阻二(R2)、电阻三(R3)、精密电压基准一(REF1)、精密电压基准二(REF2)，一个电容(C1)，一个模数转换器(AD)，一个低偏置电压运算放大器(N1)；铂电阻(PT)一端接地，另一端与电阻(R1)相连，电阻(R1)两端分别与精密电压基准二(REF2)的输出端和铂电阻(PT)的另一端相连，铂电阻(PT)与电阻(R1)相连端与运算放大器(N1)的反向输入端相连，电阻(R2)两端分别与精密电压基准二(REF1)的输出端和运算放大器(N1)的同向输入端相连，电阻(R3)和电容(C1)并联跨接在运算放大器(N1)的反向输入端和输出端间，同时运算放大器(N1)的输出端进入数转换器(AD)输入端采样。
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