CN106840441B - 多路温度检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多路温度检测装置及方法，多路温度检测装置包括：n个4线制金属电阻温度传感器，n≥2，n∈N；恒流源的正极、负极连接第一激励开关；电阻器连接温度传感器的电流引线；第一放大电路的正极、负极分别连接电阻器的两端；第二放大电路的输入连接温度传感器的电压引线；第二激励开关控制温度传感器与第一激励开关、第二放大电路间的通断；控制电路控制第一激励开关和第二激励开关；处理电路处理放大电路的输出获得第i个温度传感器测得的温度Ti。本发明具有精度高、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及温度检测，特别涉及多路温度检测装置及方法。
背景技术
高精度多路温度采集装置是对多路温度信号高精度测量系统。目前，广泛使用高精度多路温度采集装置，包括激励电源、多路温度传感器铂电阻、多路放大电路、多通道ADC和微处理器。激励电源采用微电流恒流源提供恒定电流，电流流过定值电阻和铂电阻，放大电路对定值电阻和铂电阻两端电压进行差分放大，多通道ADC采集仪用放大电路输出电压，微处理器根据采集到定值电阻的电压和每一路铂电阻的电压进行比例式计算出铂电阻的阻值，从而得到每一路温度值。该技术主要不足为：
1.温度采集装置在长期工作时，铂电阻上有持续电流流过而形成热量累计，产生自热效应，且不同的金属材料会形成热电动势，都会导致测量精度的偏差。
2.多路温度测量必然采用更多路放大器，对ADC采集通道要求必然也增多，增加了电路成本和电路面积，同时多路仪用放大电路一致性不好，使装置测量准确度下降。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种精度高、可靠性好、成本低的多路温度检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种多路温度检测装置；所述多路温度检测装置包括：
n个4线制金属电阻温度传感器，n≥2，n∈N；
恒流源，所述恒流源的正极连接第一激励开关的第一、第三路开关，负极连接第一激励开关的第二、第四路开关；
第一激励开关，所述第一激励开关的第一、第二路开关连接电阻器的输入端，第三、第四路开关连接每一个温度传感器的第二电流引线；
电阻器，所述电阻器的输出端连接每一个温度传感器的第一电流引线；
第一放大电路，所述第一放大电路的正极、负极分别连接所述电阻器的两端；
第二放大电路，所述第二放大电路的正极连接每一个温度传感器的第一电压引线，负极连接每一个温度传感器的第二电压引线；
第二激励开关，所述第二激励开关具有3·n路开关，n≥2，n∈N，控制温度传感器与第一激励开关、第二放大电路间的通断；
控制电路，所述控制电路控制所述第一激励开关和第二激励开关；
处理电路，所述处理电路处理所述第一放大电路传送来的所述电阻器的电压U1阻i、U2阻i第二放大电路传送第i个温度传感器的电压U1传i、U2传i，获得第i个温度传感器测得的温度
i＝1，2,3…n，R0是金属电阻在0度时的电阻，a为金属电阻的灵敏度的倒数，R阻是所述电阻器的电阻。
根据上述的多路温度检测装置，所述第一激励开关的第一、第四路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U1阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U1传i；
所述第一激励开关的第二、第三路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U2阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U2传i，上述i＝1，2,3…n。
本发明的目的还在于提供了一种精度高的多路温度检测方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
根据上述的多路温度检测装置的多路温度检测方法，所述多路温度检测方法包括以下步骤：
(A1)所述第一激励开关的第一、第四路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U1阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U1传i；
(A2)所述第一激励开关的第二、第三路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U2阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U2传i；
(A3)处理电路根据接收到的电压U1阻i、U2阻i、U1传i及U2传i获得第i个温度传感器测得的温度
i＝1，2,3…n，R0是金属电阻在0度时的电阻，a为金属电阻的灵敏度的倒数，R阻是所述电阻器的电阻；
上述i＝1，2,3…n。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.测量精度高。通过激励开关改变恒流源电流方向,消除热电势对电路的精度的影响，通过激励开关改变开断时间去消除测温电阻的自发热效应，从而提高精度。
2.电路简单，成本低，可靠性高。多路传感器测量时，信号调理的电路为同一个，减少了电路成本和电路面积从而节约了成本，提高电路的一致性，可靠性。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的多路温度检测装置的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例：
图1示意性地给出了本发明实施例的多路温度检测装置的结构简图，如图1所示，所述多路温度检测装置包括：
n个4线制金属电阻温度传感器，n≥2，n∈N；如采用铂电阻；
恒流源，所述恒流源的正极连接第一激励开关的第一、第三路开关，负极连接第一激励开关的第二、第四路开关；
第一激励开关，所述第一激励开关的第一、第二路开关连接电阻器的输入端，第三、第四路开关连接每一个温度传感器的第二电流引线；
电阻器，所述电阻器的输出端连接每一个温度传感器的第一电流引线；
第一放大电路，所述第一放大电路的正极、负极分别连接所述电阻器的两端；
第二放大电路，所述第二放大电路的正极连接每一个温度传感器的第一电压引线，负极连接每一个温度传感器的第二电压引线；
第二激励开关，所述第二激励开关具有3·n路开关，n≥2，n∈N，控制温度传感器与第一激励开关、第二放大电路间的通断；
模数转换电路，所述第一放大电路、第二放大电路的输出送所述模数转换电路，模数转换电路的输出送所述处理电路；
控制电路，所述控制电路控制所述第一激励开关和第二激励开关；
处理电路，所述处理电路处理所述第一放大电路传送来的所述电阻器的电压U1阻i、U2阻i第二放大电路传送第i个温度传感器的电压U1传i、U2传i，获得第i个温度传感器测得的温度
i＝1，2,3…n，R0是金属电阻在0度时的电阻，a为金属电阻的灵敏度的倒数，R阻是所述电阻器的电阻。
所述第一激励开关的第一、第四路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U1阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U1传i；
所述第一激励开关的第二、第三路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U2阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U2传i，上述i＝1，2,3…n。
本发明实施例的多路温度检测方法，也即上述多路温度检测装置的工作方法，所述多路温度检测方法包括以下步骤：
(A1)所述第一激励开关的第一、第四路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U1阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U1传i；
(A2)所述第一激励开关的第二、第三路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U2阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U2传i；
(A3)处理电路根据接收到的电压U1阻i、U2阻i、U1传i及U2传i获得第i个温度传感器测得的温度
i＝1，2,3…n，R0是金属电阻在0度时的电阻，a为金属电阻的灵敏度的倒数，R阻是所述电阻器的电阻；
上述i＝1，2,3…n。
Claims (5)
1.一种多路温度检测装置；其特征在于：所述多路温度检测装置包括：
n个4线制金属电阻温度传感器，n≥2，n∈N；
恒流源，所述恒流源的正极连接第一激励开关的第一、第三路开关，负极连接第一激励开关的第二、第四路开关；
第一激励开关，所述第一激励开关的第一、第二路开关连接电阻器的输入端，第三、第四路开关连接每一个温度传感器的第二电流引线；
电阻器，所述电阻器的输出端连接每一个温度传感器的第一电流引线；
第一放大电路，所述第一放大电路的正极、负极分别连接所述电阻器的两端；
第二放大电路，所述第二放大电路的正极连接每一个温度传感器的第一电压引线，负极连接每一个温度传感器的第二电压引线；
第二激励开关，所述第二激励开关具有3·n路开关，n≥2，n∈N，控制温度传感器与第一激励开关、第二放大电路间的通断；
控制电路，所述控制电路控制所述第一激励开关和第二激励开关；
处理电路，所述处理电路处理所述第一放大电路传送来的所述电阻器的电压U1阻i、U2阻i第二放大电路传送第i个温度传感器的电压U1传i、U2传i，获得第i个温度传感器测得的温度
i＝1，2,3…n，R0是金属电阻在0度时的电阻，a为金属电阻的灵敏度的倒数，R阻是所述电阻器的电阻。
2.根据权利要求1所述的多路温度检测装置，其特征在于：所述第一激励开关的第一、第四路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U1阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U1传i；
所述第一激励开关的第二、第三路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U2阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U2传i，上述i＝1，2,3···n。
3.根据权利要求1所述的多路温度检测装置，其特征在于：所述金属为铂。
4.根据权利要求1所述的多路温度检测装置，其特征在于：所述多路温度检测装置进一步包括：
模数转换电路，所述第一放大电路、第二放大电路的输出送所述模数转换电路，模数转换电路的输出送所述处理电路。
5.根据权利要求1-4任一所述的多路温度检测装置的多路温度检测方法，所述多路温度检测方法包括以下步骤：
(A1)所述第一激励开关的第一、第四路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U1阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U1传i；
(A2)所述第一激励开关的第二、第三路开关闭合，其它开关断开，第一放大电路输出U2阻i；与第i个温度传感器的对应的第二激励开关的第3·i、3·i-1、3·i-2个开关闭合，其它开关断开，第二放大电路输出U2传i；
(A3)处理电路根据接收到的电压U1阻i、U2阻i、U1传i及U2传i获得第i个温度传感器测得的温度
i＝1，2,3…n，R0是金属电阻在0度时的电阻，a为金属电阻的灵敏度的倒数，R阻是所述电阻器的电阻；
上述i＝1，2,3…n。
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