CN107941363A - 基于程控双恒流电源的温度变送装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温度测量系统领域，本发明针对现有温度变送装置当被测温度为0℃时，电路输出不为0，且绝对精度不能达到±0.1℃的技术问题，提供了一种基于程控双恒流电源的温度变送装置，包括：热电阻，所述热电阻的阻值会随着温度上升而增长；参考电阻，所述参考电阻与热电阻在0℃时的阻值相同；两个恒流源，两个恒流源产生的电流相同，两个恒流源产生的电流分别通过热电阻和参考电阻后汇合接地；差动放大器，差动放大器的两个输入端口分别与热电阻和参考电阻的电流输入端连接；A/D转换器，A/D转换器与差动放大器的输出端口连接；微处理器，微处理器与A/D转换器连接。

Description

基于程控双恒流电源的温度变送装置及方法

技术领域

本发明涉及温度测量系统领域，具体涉及一种基于程控双恒流电源的温度变送装置及方法。

背景技术

在工业生产过程中的温度检测系统中，通常采用的是温度传感器有热电阻和热电偶，由于热电偶测量的是相对温度，需要冷端补偿，在连续测量或者冷端补偿不到位的情况下，容易出现测量结果不够精确的情况。热电阻不存在冷端补偿的问题，因此在工业生产过程中被大面积使用。

现有的温度变送装置通常以热电阻作为感温元件。为方便对技术问题进行说明，以现在广泛采用的Pt100热电阻(一种热电阻，温度为0摄氏度时，其电阻为100Ω，简称Pt100)为例进行说明。Pt100热电阻在使用过程中还需要与调理电路配合使用，现有的调理电路通常包括恒压式和恒流式。

在恒压式调理电路中，在忽略导线电阻的前提下，其电压的变化量(被测物理量)与热电阻的阻值是非线性关系，绝对测量精度达不到±0.1℃。仅有在一些测量精度不高的场合有应用。在实际应用中，热电阻与测控设备(或者说调理电路)之间必然有连接导线，为解决连接导线的电阻会影响温度测量精度的问题，人们就开发一种三线制接法，即Pt100与一个参考电阻R3分别位于两条电桥的桥臂上，Pt100同时与三条导线连接，这三条导线特性相同，长度相等，其阻值也相等，当在特定温度下，如被测温度为0℃，Pt100温度传感器的阻值就是100Ω，电桥的两个桥臂上流过的电流相同，在两个导线电阻上的压降也相同，因为恒压式Pt100调理电路输出的是分别在两个桥臂上两个电压Ua、Ub之间的一个电势差，所以分别在两个桥臂上导线电阻产生的电压被相互抵消，因而桥臂输出电压与导线电阻无关，也就是消除了导线电阻对测量精度的影响。

但是，在实际使用过程中，并不能完全消除导线电阻的影响，最多就是可以较大程度上消除导线电阻对测温精度的影响，因为消除导线电阻影响的前提是两个桥臂电流相同，在恒压式Pt100温度传感器调理电路中难以实现(恒压式调理电路存在一定的波动性)，就算可以在特定温度下做到两个桥臂电流相同，一旦温度变化，Pt100温度传感器的阻值必然变化，对应桥臂电流也会变化，与另一桥臂电流就会产生差异，当两个桥臂电流不相等，分别在两个桥臂上的导线电阻产生也压降就会不同，导线电阻上产生的压降就自然会影响温度测量精度。

因此，针对恒压式调理电路存在的问题，人们又开发出了恒流式调理电路，在恒流式调理电路中，不会附加非线性误差，但是存在不能采用三线制以消除导线电阻对测温精度的影响，而且当被测温度为0℃时，电路输出不为0，这个会给温度信号的后续处理带来一些问题。

后来，针对恒流式调理电路不能采用三线制以消除导线电阻对测温精度的影响的问题，中国专利授权公告号为CN102879124A的文献中，公开了一种温度采集模块，该温度采集模块与外部上位机、外部直流电源及至少一PT100探头相互电连接，且该温度采集模块包括一微控制器、一PT100采样通道选择地址线、一单通道差分ADC、两精密恒流源、一多路模拟复器、一双路精密电压信号放大电路及至少一两/三线制选择开关。其能够实现两线制温度数据采集模块与三线制温度采集模式的自由切换。

但是上述方案，两个恒流源同时向一个加载到PT100上，存在当被测温度为0℃时，电路输出不为0的问题，而且该方案的测量精度有限，绝对精度不能达到±0.1℃。

发明内容

本发明针对现有温度变送装置当被测温度为0℃时，电路输出不为0，且绝对精度不能达到±0.1℃的技术问题，提供了一种基于程控双恒流电源的温度变送装置。

本发明提供的基础方案为：基于程控双恒流电源的温度变送装置，包括：

热电阻，所述热电阻的阻值会随着温度上升而变化；

参考电阻，所述参考电阻与热电阻在0℃时的阻值相同；

两个恒流源，两个恒流源产生的电流相同，两个恒流源产生的电流分别通过热电阻和参考电阻后汇合接地；

差动放大器，差动放大器的两个输入端口分别与热电阻和参考电阻的电流输入端连接；

A/D转换器，A/D转换器与差动放大器的输出端口连接；

微处理器，微处理器与A/D转换器连接。

本发明的工作原理及优点在于：在本方案中，热电阻的阻值会随着温度的上升而变化(无论是增加还是减少均可)，引入参考电阻，让两个恒流源分别为热电阻和参考电阻供电，然后汇合后接地，这样热电阻和参考电阻就形成一个电桥，热电阻和参考电阻分别位于不同的桥臂上。

在本方案中，通过如下设计实现在0℃时，电路输出为0的。由于热电阻上加载的电压和参考电阻上加载的电压，分别输入到差动放大器中，差动放大器对两个输入的电压信号的差值进行放大处理，利用热电阻和参考电阻上电压的差值，表征热电阻的电阻值的变化，从而换算出热电阻的温度。差动放大器将两个输入的电压信号的差值进行放大处理后发送至A/D转换器，A/D转换器将接收到的信息转换成数字信号输入到微处理器中，微处理器从而得到热电阻上的电压与参考电阻上的电压的差值信号，然后通过简单的换算处理，就得到了热电阻上的温度参数。在0℃时，热电阻和参考电阻的阻值相同，热电阻和参考电阻上加载的电压相等，差动放大器得到热电阻和参考电阻上加载电压的差值为0的信号，这样在差动放大器输入到A/D转换器，A/D转换器输入到微处理器的电路输出均为0。避免了在温度为0℃时，电路输出不为0，给温度信号的后续处理带来的问题。

在精度上，由于本方案中，热电阻和参考电阻分别位于电桥的桥臂上，两个恒流源分别为热电阻和参考电阻供电，在实际使用过程中，可以很方便的利用三线制接法，减少导线电阻的误差，从而达到提高精度的目的。在恒流源有微小波动的情况下，在现有技术中，是无法抵消这种波动的，但是在本方案中，通过差分放大器，记录差值信号，能够较好的抵消波动，从而达到进一步提高精度的目的。在实际使用过程中，本方案的精度能够达到±0.1℃。

本发明基于程控双恒流电源的温度变送装置，利用两个恒流源与差分放大器配合，实现了当被测温度为0℃时，电路输出为0，方便后续信号的处理，并且利用差分放大器和两个恒流源配合，达到了提高精度的目的，本方案在使用时，绝对精度能够达到±0.1℃。

进一步，热电阻为铂热电阻。

铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的，其适用范围广，而且其阻值与温度的关系在误差允许范围内是呈线性的，能够较为准确的测量温度。

进一步，热电阻为Pt100电阻，参考电阻的阻值为100Ω。

Pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。Pt100即表示它在0℃时阻值为100Ω。这样的设计能够让两个恒流源输入的电流不会太大，避免了阻值过大或者过小导致的恒流源不稳定的问题。

进一步，还包括第一多路转换器，第一多路转换器用于切换差动放大器的输入，差动放大器的输入可以为热电阻和参考电阻的电流输入端，用于测量温度；或者差动放大器的输入接地，用于零漂校正；或者差动放大器的输入为一个满量程时的基准电压，用于满量程校正；第一多路转换器与微处理器信号连接。

这样的设计，微处理器控制第一多路转换器控制切换差动放大器的输入接地，记录反馈的零漂值P1；然后微处理器控制第一多路转换器切换差动放大器的输入满量程时的基准电压，记录反馈的满量程值P2；微处理器将A/D转换器的输入的电压的数字信号转化为热电阻测量值，记为测量值P3，所述实际温度信号P＝(P3-P1)/(P2-P1)*P2，能够扣除零漂和满量程误差，达到进一步提高精度的目的。

进一步，所述参考电阻为低温漂移的高精度电阻。

这样的设计能够进一步提高精度。

进一步，还包括第二多路转换器，第二多路转换器用于切换两个恒流源的负载状态，两个恒流源的负载状态可以为由热电阻和参考电阻构成的电桥，或者两个恒流源分别流过参考电阻，第二多路转换器与微处理器信号连接，A/D转换器还用于读取参考电阻上的电压并反馈至微处理器，微处理器还用于根据A/D转换器的反馈分别调节两个恒流源输出的电流。

微处理器控制两个恒流源中的一个启动，然后微控制器控制第二多路转换器，使得启动的恒流源的负载为参考电阻，然后A/D转换器直接接收参考电阻的电压并反馈至微处理器，微处理器根据A/D转换器的反馈调节启动的恒流源的电流的大小，使其输出的电流为预设值；然后微控制器控制另一个恒流源启动，参照上述过程，调整该恒流源输出的电流为预设值，能够在每次启动时，都对两个恒流源进行分别校准，达到提高测量精度的目的。即这种恒流源校准，每个温度采样周期都要实现一次。

基于程控双恒流源的温度变送方法，包括如下步骤：

S1，首先两个恒流源产生两个相等电流，分别流经热电阻和参考电阻后汇合接地；

S2，然后差动放大器接收热电阻和参考电阻的输入电压；

S3，差动放大器将接收到的输入电压的信号放大后发送至A/D转换器；

S4，A/D转换器将接收到的电压的模拟信号转换成数字信号发送至微处理器；

S5，微处理器将A/D转换器的输入的电压的数字信号转换为热电阻的实际温度信号。

本方案，利用两个恒流源与差分放大器配合，实现了当被测温度为0℃时，电路输出为0，方便后续信号的处理，并且利用差分放大器和两个恒流源配合，达到了提高精度的目的，本方案在使用时，绝对精度能够达到±0.1℃。

进一步，还包括S0，微处理器控制两个恒流源中的一个启动，然后微控制器控制第二多路转换器，使得启动的恒流源的负载为参考电阻，然后A/D转换器直接接收参考电阻的电压并反馈至微处理器，微处理器根据A/D转换器的反馈调节启动的恒流源的电流的大小，使其输出的电流为预设值；然后微控制器控制另一个恒流源启动，参照上述过程，调整该恒流源输出的电流为预设值。

这样的方法能够在每次启动时，都对两个恒流源进行分别校准，达到提高测量精度的目的。

进一步，还包括S2-1，微处理器控制第一多路转换器控制切换差动放大器的输入接地，记录反馈的零漂值P1；然后微处理器控制第一多路转换器切换差动放大器的输入满量程时的基准电压，记录反馈的满量程值P2；在S5中，微处理器将A/D转换器的输入的电压的数字信号转化为热电阻测量值，记为测量值P3，所述实际温度信号为P,P＝(P3-P1)/(P2-P1)*P2。

这样的方法，能够扣除零漂和满量程误差，达到进一步提高精度的目的。

进一步，上述步骤S1-S5为一次扫描，所述扫描周期为0.01ms-5000ms。

这样的设计能够热电阻的温度进行周期性的测量，能够较为准确和快速的测量、更新热电阻的温度，提高及时性。

附图说明

图1为本发明基于程控双恒流电源的温度变送装置实施例1的电路原理示意图；

图2为实施例1的电路原理示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例1

图1中的附图标记包括：恒流源10、热电阻20、参考电阻21、A/D转换器30、差分放大器40、微处理器50。

基本如附图1所示：基于程控双恒流电源的温度变送装置，包括：

热电阻20，所述热电阻20的阻值会随着温度上升而增长，具体的热电阻20为Pt100热电阻20；

参考电阻21，所述参考电阻21与热电阻20在0℃时的阻值相同，具体的参考电阻21选用的是中山市新驰宇电子发展有限公司生产的高精度电阻，阻值为100Ω；

两个恒流源10，两个恒流源10产生的电流相同，两个恒流源10产生的电流分别通过热电阻20和参考电阻21后汇合接地，两个恒流源的电流大小可选择4-20mA，在本实施例中选用的是4ma，5V的恒流源；

差动放大器，差动放大器的两个输入端口分别与热电阻20和参考电阻21的电流输入端连接，具体的，差动放大器的型号为TLV2231；

A/D转换器30，A/D转换器30与差动放大器的输出端口连接，具体的选用是TLV2541的12位单通道串行输出A/D转换器30；

微处理器50，微处理器50与A/D转换器30连接，具体的选用的是单片机。

当然在具体连接过程中，本实施例中也采用了三线法消除导线电阻以减小误差的连接方法，该方法为现有技术，不在此赘述。

具体使用时：两个恒流源10分别为热电阻20和参考电阻21供电，然后汇合后接地，这样热电阻20和参考电阻21就形成一个电桥，热电阻20和参考电阻21分别位于不同的桥臂上。由于热电阻20上加载的电压和参考电阻21上加载的电压，分别输入到差动放大器中，差动放大器对两个输入的电压信号的差值进行放大处理，利用热电阻20和参考电阻21上电压的差值，表征热电阻20的电阻的变化，从而换算出热电阻20的温度。差动放大器将两个输入的电压信号的差值进行放大处理后发送至A/D转换器30，A/D转换器30将接收到的信息转换成数字信号输入到微处理器50中。

在0℃时，热电阻20和参考电阻21的阻值相同，热电阻20和参考电阻21上加载的电压相等，差动放大器得到热电阻20和参考电阻21上加载电压的差值为0的信号，这样在差动放大器输入到A/D转换器30，A/D转换器30输入到微处理器50的电路输出均为0。避免了在温度为0℃时，电路输出不为0，给温度信号的后续处理带来的问题。

微处理器50从而得到热电阻20上的电压与参考电阻21上的电压的差值信号，然后通过简单的换算处理，就得到了热电阻20上的温度参数。

实施例2

与实施例1相比，不同之处仅在于，A/D转换器设置在微处理器内。即微处理器选用的是自带A/D转换功能的高速单片机。

实施例3

与实施例1相比，不同之处仅在于，还包括第二多路转换器，第二多路转换器用于切换两个恒流源的负载状态，两个恒流源的负载状态可以为由热电阻和参考电阻构成的电桥，或者两个恒流源分别流过参考电阻，第二多路转换器与微处理器信号连接，A/D转换器还用于读取参考电阻上的电压并反馈至微处理器，微处理器根据A/D转换器的反馈分别调节两个恒流源输出的电流。

具体使用时：微处理器控制两个恒流源中的一个启动，然后微控制器控制第二多路转换器，使得启动的恒流源的负载为参考电阻，然后A/D转换器直接接收参考电阻的电压并反馈至微处理器，微处理器根据A/D转换器的反馈调节启动的恒流源的电流的大小，使其输出的电流为预设值；然后微控制器控制另一个恒流源启动，参照上述过程，调整该恒流源输出的电流为预设值，能够在每次启动时，都对两个恒流源进行分别校准，达到提高测量精度的目的。

实施例4

与实施例3相比，不同之处仅在于，还包括第一多路转换器，第一多路转换器用于切换差动放大器的输入，差动放大器的输入可以为热电阻和参考电阻的电流输入端，用于测量温度；或者差动放大器的输入接地，用于零漂校正；或者差动放大器的输入为一个满量程时的基准电压，用于满量程校正；第一多路转换器与微处理器信号连接。

具体使用时，如图2所示：三线制接法的Pt100热电阻通过插座J3接入，第二多路转换器U6用于切换双恒流源输出电流的恒定电流的负载，其负载可以是由J3(接入热电阻后)、R14、R11以及参考电阻R17构成的电桥，也可以是两个恒流源分别流过参考电阻R17。

第一多路转换器U7用于选择差动放大器A3的输入，其输入可以是测温电桥(J3(接入热电阻后)、R14、R11以及参考电阻R17构成)的输出，R17上的电压；还可以使差动放大器A3输入接地用于零漂校正，也可以使输入一个基准电压(满量程时的电压)用于满量程校正。差动放大器A3将各种输入信号放大到适当的程度再送A/D转换器U9，微处理器通过读取A/D转换的结果就可以获取各种信号的大小，在经过换算(具体的根据热电阻Pt100的温度特性确定，本实施例中的Pt100热电阻的P＝R*(1+a*t+b*t^2)，其中t为被检测的温度；P为热电阻在温度t时的阻值；a为常数，值为3.90802*10^-3；b为常数，值为-5.802*10^-7；R为温度为0℃时，热电阻Pt100的阻值，其值为100Ω)，即可得出被测温度。

两个恒流源的输出都为1mA，获取测温电桥的输出电压，再结合零漂和满量程值，对测量的电桥输出进行零漂和满量程校正。

具体的，微处理器通过控制信号A0A和A1A，将第二多路转换器U6通道2接通，恒定电流IS2(IS1和IS2分别代表双恒流源中每一个恒流源输出的电流)通过U6的YB2引脚流出，再经过参考电阻R17和热电阻Pt100的引线到地，这样就在R17上形成一个电压，因为R17为低温漂精密电阻且R17＝100Ω，因此通过测量R17上的电压就知道IS2是否等于100mA。

微处理器通过控制信号A0B和A1B将多路转换器U7的通道1接通，R17上的电压就通过U7进行差动放大器，再送到A/D转换器U9。

微处理器读取A/D转换器的转换结果就知道R17上的电压，因R17＝100欧，知道电压就知道R17流过的电流，也就是恒定电路IS2的具体大小。

如果微处理器识别流过R17上的电流不是100mA，微处理器控制恒流源的输出电流，控制IS2的大小，最终使IS2＝100mA。

同过类似的过程让恒定电流IS1也在R17上产生压降并被准确调整到100mA。

让U6接通通道0，U7依次接通通道0、2、3并进行A/D转换，微处理器就依次获得了测温电桥输出，零漂和满量程值，再根据下式进行计算就可得到测温电桥的实际温度值。(P＝(P3-P1)/(P2-P1)*P2，其中，P1为零漂值，P2为满量程值，P3为测量值，P为实际温度值)。

本实施例中，还公开了基于程控双恒流源的温度变送方法，包括如下内容：

S0，微处理器控制两个恒流源中的一个启动，然后微控制器控制第二多路转换器，使得启动的恒流源的负载为参考电阻，然后A/D转换器直接接收参考电阻的电压并反馈至微处理器，微处理器根据A/D转换器的反馈调节启动的恒流源的电流的大小，使其输出的电流为预设值；然后微控制器控制另一个恒流源启动，参照上述过程，调整该恒流源输出的电流为预设值；

S1，首先两个恒流源产生两个相等电流，分别流经热电阻和参考电阻后汇合接地；

S2，然后差动放大器接收热电阻和参考电阻的输入电压；

S2-1，微处理器控制第一多路转换器控制切换差动放大器的输入接地，记录反馈的零漂值P1；然后微处理器控制第一多路转换器切换差动放大器的输入满量程时的基准电压，记录反馈的满量程值P2；

S3，差动放大器将接收到的输入电压的信号放大后发送至A/D转换器；

S4，A/D转换器将接收到的电压的模拟信号转换成数字信号发送至微处理器；

S5，微处理器将A/D转换器的输入的电压的数字信号转化为热电阻测量值，记为测量值P3，所述实际温度信号为P,P＝(P3-P1)/(P2-P1)*P2。

为证明本实施例提供的产品的精度，我们还提供了如下理论依据：

温度在大于等于214.0℃到小于249.0℃，这个范围内Pt100温度传感器的阻值在大于等于180.993Ω到小于193.736Ω内变化。在使用我们所设计电路的情况下，一个12位分辨率的A/D转换器(较为常用，且成本低)进行A/D转换得到的数字量范围是大于等于2963到小于3429内变化，数字量与被测温度之间的关系就是t＝0.075072*D–8.45898(直接的线性关系，有限次实验可得，不再赘述)，这段直线和曲线的中点温度是231.5℃，对应的Pt100温度传感器的阻值为187.4欧，直线的温度为231.5486℃，曲线的温度为231.500℃，直线与曲线之间的温度误差为0.0486℃，即本实施例的误差在214.0℃到小于249.0℃范围时，仅有0.0486℃，误差范围在±0.1℃以内。

为证明本实施例提供的产品的精度，我们还提供了如下实验：

以市面上可购买的超高精度数字温度计作为标定例，具体为无锡徽科特测控技术有限公司生产的JM6200I-S智能高精度数字温度计(售价达2000元以上)，其准确度为0.05读数±0.05℃(-200～400℃)。

实施例4的成本不到100元，具体为38元，市面上单片机的售价为5.5元左右(单片机的型号为stc12c5616ad，自带12位A/D转换器)，其他芯片的售价为3元左右，加上其他显示器以及电阻，成本总计为38元。现购买市面上100元左右的温度传感器作为对比例，具体为，上海隆旅电子科技有限公司生产的SBWZR温度变送器(量程为0-200℃)。

具体实验过程如下，将实施例4、对比例以及标定例均测量冰水混合物的温度，然后缓慢加热至沸腾，总计用时50min。读取标定例在特定温度时，对比例和实施例4的读数。在加热过程中，匀速搅拌液体，保证受热均匀。重复上述步骤10次，取每次读数的平均数作为测量值，然后计算出实施例4和对比例分别与标定例的相对误差。

三者的探头位置相距不超过0.5cm。以水作为被测物体，主要是其比热容大，温度变化缓慢，能够减小读数时间差带来的误差。

实验结果如下表所示：

通过对比实施例4和对比例分别与标定例的相对误差，能够得出实施例4的相对误差与标定例的相对误差在0.05℃以内，即便标定例的每次测量均为其最大误差(0.05℃)，将实施例4的相对误差与标定例最大误差相加，可以得出实施例4的最大绝对误差为(0.05+0.05)℃，即为0.1℃，满足绝对精度达到±0.1℃的效果。

实施例4与对比例相比，在成本更低的情况下，能够达到高的检测精度。

实施例5

与实施例4相比，不同之处仅在于，还包括测温安装架，测温安装架用于安装热电阻。在实际使用过程黄总，热电阻在测量液体温度或者气体等流体温度时，由于流体本身导热性并不优良，在实际使用过程中，流体内部会存在一定的温差，虽然流体会由于热对流减小温差，但是热对流的速度比较慢，在对流体一边进行加热一边进行测量时，热电阻的读数会存在一定的误差。本实施例中的安装架包括上板和下板，上板的下侧和下板的上侧分别设置有螺纹孔，螺纹孔内设置分别设有滚珠丝杠，螺纹孔内设置有气缸，滚珠丝杆的端部设置有与气缸密封且滑动连接的活塞杆，活塞杆与滚珠丝杠转动连接，活塞杆与气缸之间设置有密封的气体，滚珠丝杠的另一端均设置有弹簧，可夹持固定热电阻，上板和下板质之间设置有固定上板和下板之间间距的固定杆，上板和下板与固定杆焊接固定。

在使用过程中，气缸内的设置有密封的气体，这部分气体受热之后会膨胀，推动活塞杆向外运动，在活塞杆运动的过程中，滚珠丝杠会也会向外运动，滚珠丝杠在向外运动的过程中会转动，滚珠丝杠在转动过程中会带动弹簧转动，弹簧会带动热电阻转动。如果上板所受的温度与下板所受温度不一致，会导致上板内的气体和下板内的气体的膨胀情况不一样。最终会导致热电阻在测温时产生偏转，可以达到快速的提醒测量人员此时被测流体(如水)存在温差，此时读数可能不准确。并且如果温差大，可以通过多次调换测温安装架的方向，让热电阻多次转动，以达到搅拌流体，减小温差的效果。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.基于程控双恒流电源的温度变送装置，包括：

热电阻，所述热电阻的阻值会随着温度上升而变化；

其特征在于，还包括：

参考电阻，所述参考电阻与热电阻在0℃时的阻值相同；

两个恒流源，两个恒流源产生的电流相同，两个恒流源产生的电流分别通过热电阻和参考电阻后汇合接地；

差动放大器，差动放大器的两个输入端口分别与热电阻和参考电阻的电流输入端连接；

A/D转换器，A/D转换器与差动放大器的输出端口连接；

微处理器，微处理器与A/D转换器连接。

2.根据权利要求1所述的基于程控双恒流电源的温度变送装置，其特征在于：热电阻为铂热电阻。

3.根据权利要求1所述的基于程控双恒流电源的温度变送装置，其特征在于：热电阻为Pt100电阻，参考电阻的阻值为100Ω。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于程控双恒流电源的温度变送装置，其特征在于：还包括第一多路转换器，第一多路转换器用于切换差动放大器的输入，差动放大器的输入可以为热电阻和参考电阻的电流输入端，用于测量温度；或者差动放大器的输入接地，用于零漂校正；或者差动放大器的输入为一个满量程时的基准电压，用于满量程校正；第一多路转换器与微处理器信号连接。

5.根据权利要求4所述的基于程控双恒流电源的温度变送装置，其特征在于：所述参考电阻为低温漂移的高精度电阻。

6.根据权利要求5所述的基于程控双恒流电源的温度变送装置，其特征在于：还包括第二多路转换器，第二多路转换器用于切换两个恒流源的负载状态，两个恒流源的负载状态可以为由热电阻和参考电阻构成的电桥，或者两个恒流源分别流过参考电阻，第二多路转换器与微处理器信号连接，A/D转换器还用于读取参考电阻上的电压并反馈至微处理器，微处理器还用于根据A/D转换器的反馈分别调节两个恒流源输出的电流。

7.基于程控双恒流源的温度变送方法，包括如下步骤：

S1，首先两个恒流源产生两个相等电流，分别流经热电阻和参考电阻后汇合接地；

S2，然后差动放大器接收热电阻和参考电阻的输入电压；

S3，差动放大器将接收到的输入电压的信号放大后发送至A/D转换器；

S4，A/D转换器将接收到的电压的模拟信号转换成数字信号发送至微处理器；

S5，微处理器将A/D转换器的输入的电压的数字信号转换为热电阻的实际温度信号。

8.根据权利要求7所述的基于程控双恒流电源的温度变送方法，其特征在于：还包括S0，微处理器控制两个恒流源中的一个启动，然后微控制器控制第二多路转换器，使得启动的恒流源的负载为参考电阻，然后A/D转换器直接接收参考电阻的电压并反馈至微处理器，微处理器根据A/D转换器的反馈调节启动的恒流源的电流的大小，使其输出的电流为预设值；然后微控制器控制另一个恒流源启动，参照上述过程，调整该恒流源输出的电流为预设值。

9.根据权利要求8所述的基于程控双恒流电源的温度变送方法，其特征在于：还包括S2-1，微处理器控制第一多路转换器控制切换差动放大器的输入接地，记录反馈的零漂值P1；然后微处理器控制第一多路转换器切换差动放大器的输入满量程时的基准电压，记录反馈的满量程值P2；在S5中，微处理器将A/D转换器的输入的电压的数字信号转化为热电阻测量值，记为测量值P3，所述实际温度信号为P,P＝(P3-P1)/(P2-P1)*P2。

10.根据权利要求9所述的基于程控双恒流电源的温度变送方法，其特征在于：上述步骤S1-S5为一次扫描，所述扫描周期为0.01ms-5000ms。