CN110530546B - 一种温度采样电路 - Google Patents

一种温度采样电路 Download PDF

Info

Publication number
CN110530546B
CN110530546B CN201910762552.9A CN201910762552A CN110530546B CN 110530546 B CN110530546 B CN 110530546B CN 201910762552 A CN201910762552 A CN 201910762552A CN 110530546 B CN110530546 B CN 110530546B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistor
circuit
temperature
analog switch
temperature signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910762552.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110530546A (zh
Inventor
王韬
马冲泽
刘梦泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
Original Assignee
Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC filed Critical Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
Priority to CN201910762552.9A priority Critical patent/CN110530546B/zh
Publication of CN110530546A publication Critical patent/CN110530546A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110530546B publication Critical patent/CN110530546B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

本发明属于工业控制技术领域，涉及一种温度采样电路。该电路包括：N路铂电阻传感器组；温度信号选通电路；恒流源驱动电路；温度信号调理电路,其中，所述N路铂电阻传感器组连接至所述温度信号选通电路的N个输入端；所述温度信号选通电路的第一输出端连接至所述恒流源驱动电路；所述温度信号选通电路的第二输出端连接至所述温度信号调理电路；所述温度信号调理电路输出温度采样信号。

Description

一种温度采样电路
技术领域
本发明属于工业控制技术领域，涉及一种温度采样电路。
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或者PT100，其阻值会随着温度上升而线性增加。由于其阻值可精确反映其所在环境温度，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两种方案：(1)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，查表活动其环境温度；(2)恒流源方案，将恒定电流通过铂电阻，AD采样铂电阻电压，得到其电阻，查表得到其环境温度。其中方案1器件较多，精度易受器件影响，方案2精度较高，但电路原理相对复杂。
对于同时采集多路温度的应用环境，两种传统方案原理复杂，功耗高，器件多而且误差大。
发明内容
发明目的：
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，其对传统的恒流源方案进行了原理演变改进，实现了一种新的高精度、多路可拓展、低功耗、可补偿、所占空间小且低成本的铂电阻温度采样电路。
技术方案：
第一方面，提供了一种温度采样电路，其特征在于，包括：
N路铂电阻传感器组；
温度信号选通电路；
恒流源驱动电路；
温度信号调理电路,
其中，所述N路铂电阻传感器组连接至所述温度信号选通电路的N个输入端；
所述温度信号选通电路的第一输出端连接至所述恒流源驱动电路；
所述温度信号选通电路的第二输出端连接至所述温度信号调理电路；
所述温度信号调理电路输出温度采样信号。
可选地，所述温度信号选通电路包括第一模拟开关D1和第二模拟开关D2，所述第一模拟开关的输出端连接至所述恒流源驱动电路，所述第二模拟开关的输出端连接至所述温度信号调理电路，其中，所述第一模拟开关与第二模拟开关同时接通或关断。
可选地，所述恒流源驱动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一运算放大器N1、场效应管N3，其中，所述第一模拟开关D1的输出端与所述场效应管N3的漏极端连接，所述场效应管N3的栅极端与所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第一运算放大器N1的输出端连接，所述场效应管N3的源极端分别与所述第四电阻R4的一端和所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第一运算放大器N1的负向输入端连接，所述第四电阻R4的另一端与基准连接；所述第一运算放大器N1的正向输入端分别与所述第一电阻R1的一端和所述第二电阻R2的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述基准连接，所述第二电阻R2的另一端接地。
可选地，所述温度信号调理电路，包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二运算放大器N2，其中所述第二模拟开关D2的输出端与所述第九电阻R9的一端连接，所述第九电阻R9的另一端与所述第二运算放大器N2的正向输入端连接；所述第二运算放大器N2的负向输入端分别与所述第六电阻R6的一端、所述第七电阻R7的一端和所述第八电阻R8的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与基准连接，所述第七电阻R7的另一端与所述第二运算放大器N2的输出端相连，所述第八电阻R8的另一端接地。
可选地，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第五电阻R5是精度不低于1％的电阻。
可选地，所述第六电阻R6、所述第七电阻R7、所述第八电阻R8、所述第九电阻R9是精度不低于1％的电阻。
可选地，所述场效应管N3是小信号晶体管。
可选地，所述第一模拟开关D1和所述第二模拟开关D2是模拟多路复用器。
有益效果：
本发明是对传统恒流源方案的原理演变改进，相比传统的恒流源方案和电桥方案，本发明具有精度高、通道数理论上可无限扩展、功耗低、支持温度补偿、成本低等优点。
附图说明
图1是温度采样电路原理图。
具体实施方式
一种温度采样电路，其基于铂电阻作为传感器的方案，该电路包括N路铂电阻RP_1～RP_N，第一模拟开关D1，第二模拟开关D2，低功耗精密运算放大器一N1，低功耗精密运算放大器二N2，小信号晶体管N3，电阻一至电阻十R1～R10，基准(+5V REF)；
其中铂电阻(RP_1)一端接地，另一端分别与第一模拟开关D1输入端的通道一及第二模拟开关D2输入端的通道一连接；同理依次直至：铂电阻(RP_N)一端接地，另一端分别与第一模拟开关D1输入端的通道N及第二模拟开关D2输入端的通道N连接；
第一模拟开关D1输出端与场效应管N3的D端连接，场效应管N3的G端与第五电阻R5的一端来连接，第五电阻R5的另一端与第一运算放大器N1的输出端连接，场效应管N3的S端分别与第四电阻R4和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第一运算放大器N1的负向输入端连接，第四电阻R4的另一端与+5V REF基准连接；第一运算放大器N1的正向输入端分别与第一电阻R1和第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端与+5V REF基准连接，第二电阻R2的另一端接地；第二模拟开关D2的输出端与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与第二运算放大器N2的正向输入端连接；第二运算放大器N2的负向输入端分别与第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8的一端连接，第六电阻R6的另一端与+5V REF基准连接，第七电阻R7另一端与第二运算放大器N2的输出端相连，第八电阻R8的另一端接地。
下面结合说明书附图对本发明做详细说明：
本发明是基于PT1000或PT100铂电阻的一种新的高精度多通道可拓展可补偿的温度采样电路。如图1，温度采样电路由N路铂电阻传感器组、温度信号选通电路、恒流源驱动电路和温度信号调理电路组成，其中恒流源驱动电路提供稳定输出电流给铂电阻，这时铂电阻将随温度变化的电阻信号通过温度信号选通电路和温度信号调理电路转换为可以测量的电压信号，最终送给模数转换器件采样。
如图1，由于恒流源驱动电路和温度调理电路选用同型的模拟开关，在模拟开关一(D1)和模拟开关二(D2)上的压降将相互抵消，从而信号调理电路处理的就只有铂电阻上的电压，进而从原理上避开了模拟开关内阻对测温的误差，提高了采样精度。
铂电阻可以根据精度要求和成本需求选取PT1000或者PT100，其中PT1000的精度会高于PT100，而PT100的价格会低于PT1000。
由于恒流源驱动电路及温度信号调理电路是多路复用，因此，简化了原理、减少了器件并降低了功耗和成本。
对于需要温度补偿的需求，电路与图1所示一样，唯一改变的是增加一路温度采样并将铂电阻改为固定值的精密电阻，而该路采样到的采样值作为温度采样的补偿基准。实际温度等于温度采样值减去该补偿基准值。
该温度采样电路具体实现：
铂电阻(RP_1)一端接地，另一端分别与第一模拟开关D1输入端的通道一及第二模拟开关D2输入端的通道一连接；同理依次直至：铂电阻(RP_N)一端接地，另一端分别与第一模拟开关D1输入端的通道N及第二模拟开关D2输入端的通道N连接；
第一模拟开关D1输出端与场效应管N3的D端连接，场效应管N3的G端与第五电阻R5的一端来连接，第五电阻R5的另一端与第一运算放大器N1的输出端连接，场效应管N3的S端分别与第四电阻R4和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第一运算放大器N1的负向输入端连接，第四电阻R4的另一端与+5V REF基准连接；第一运算放大器N1的正向输入端分别与第一电阻R1和第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端与+5V REF基准连接，第二电阻R2的另一端接地；第二模拟开关D2的输出端与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与第二运算放大器N2的正向输入端连接；第二运算放大器N2的负向输入端分别与第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8的一端连接，第六电阻R6的另一端与+5V REF基准连接，第七电阻R7另一端与第二运算放大器N2的输出端相连，第八电阻R8的另一端接地。
其中铂电阻RP_1～RP_N为PT1000或PT100，N1和N2是低耗精密运算放大器，N3是小信号三极管，D1和D2是模拟多路复用器，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9是精度不低于1％的电阻，+5V REF基准是5V基准。
实施例
某参数实例为：
1.PT采用PT1000；
2.R1取1.04KΩ；
3.R2取13KΩ；
4.R3取3.3KΩ；
5.R4取350Ω；
6.R5取3.3KΩ；
7.R6取13.7KΩ；
8.R7取100KΩ；
9.R8取4.75KΩ；
10.R9取3.3KΩ；
11.R10取1.27KΩ；
12.N1和N2选择AD648；
13.N3选择2N5116；
14.D1、D2、D3和D4选择ADG528；
15.模数转换器选取C8051F121片上AD；
16.PT1000上电压与温度调理电路输出电压传递关系：
Uo＝Ui×29.35-36.49
其中，Uo是温度调理电路输出电压，Ui是PT1000上电压。通过单片机采样可以得到Uo，进而由上式得到Ui，最终查表得到温度；
17.若温度-55～85℃时，PT1000阻值约为783～1328Ω，采样电压范围0.138～2.497V；
18.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 (4)

1.一种温度采样电路，其特征在于，包括：
N路铂电阻传感器组；
温度信号选通电路；
恒流源驱动电路；
温度信号调理电路,
其中，所述N路铂电阻传感器组连接至所述温度信号选通电路的N个输入端；
所述温度信号选通电路的第一输出端连接至所述恒流源驱动电路；
所述温度信号选通电路的第二输出端连接至所述温度信号调理电路；
所述温度信号调理电路输出温度采样信号，所述温度信号选通电路包括：第一模拟开关(D1)和第二模拟开关(D2)，两个模拟开关均选择ADG528，
所述第一模拟开关的输出端连接至所述恒流源驱动电路，所述第二模拟开关的输出端连接至所述温度信号调理电路，
其中，所述第一模拟开关与第二模拟开关同时接通或关断，所述恒流源驱动电路包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第一运算放大器(N1)、场效应管(N3)，
其中，所述第一模拟开关(D1)的输出端与所述场效应管(N3)的漏极端连接，
所述场效应管(N3)的栅极端与所述第五电阻(R5)的一端连接，
所述第五电阻(R5)的另一端与所述第一运算放大器(N1)的输出端连接，
所述场效应管(N3)的源极端分别与所述第四电阻(R4)的一端和所述第三电阻(R3)的一端连接，
所述第三电阻(R3)的另一端与所述第一运算放大器(N1)的负向输入端连接，
所述第四电阻(R4)的另一端与基准连接，
所述第一运算放大器(N1)的正向输入端分别与所述第一电阻(R1)的一端和所述第二电阻(R2)的一端连接，
所述第一电阻(R1)的另一端与所述基准连接，所述第二电阻(R2)的另一端接地，所述温度信号调理电路，包括第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第二运算放大器(N2)，
其中，所述第二模拟开关(D2)的输出端与所述第九电阻(R9)的一端连接，
所述第九电阻(R9)的另一端与所述第二运算放大器(N2)的正向输入端连接，
所述第二运算放大器(N2)的负向输入端分别与所述第六电阻(R6)的一端、所述第七电阻(R7)的一端和所述第八电阻(R8)的一端连接，
所述第六电阻(R6)的另一端与基准连接，
所述第七电阻(R7)的另一端与所述第二运算放大器(N2)的输出端相连，
所述第八电阻(R8)的另一端接地；所述电路还包括与所述N路铂电阻并联的固定阻值的精密电阻，第一模拟开关(D1)和第二模拟开关(D2)为N+1路选通开关，固定值的精密电阻所在的路采样到的采样值作为温度采样的补偿基准，实际温度等于温度采样值减去该补偿基准值，所述场效应管(N3)是小信号晶体管2N5116,第一运算放大器(N1)和第二运算放大器(N2)是AD648，恒流源驱动电路提供稳定输出电流给铂电阻，这时铂电阻将随温度变化的电阻信号通过温度信号选通电路和温度信号调理电路转换为可以测量的电压信号，最终送给模数转换器件采样。
2.根据权利要求1所述的温度采样电路，其特征在于，所述第一电阻(R1)、所述第二电阻(R2)、所述第三电阻(R3)、所述第四电阻(R4)、所述第五电阻(R5)是精度不低于1％的电阻。
3.根据权利要求2所述的温度采样电路，其特征在于，所述第六电阻(R6)、所述第七电阻(R7)、所述第八电阻(R8)、所述第九电阻(R9)是精度不低于1％的电阻。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的温度采样电路，其特征在于，所述第一模拟开关(D1)和所述第二模拟开关(D2)是模拟多路复用器。
CN201910762552.9A 2019-08-16 2019-08-16 一种温度采样电路 Active CN110530546B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910762552.9A CN110530546B (zh) 2019-08-16 2019-08-16 一种温度采样电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910762552.9A CN110530546B (zh) 2019-08-16 2019-08-16 一种温度采样电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110530546A CN110530546A (zh) 2019-12-03
CN110530546B true CN110530546B (zh) 2021-12-24

Family

ID=68663622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910762552.9A Active CN110530546B (zh) 2019-08-16 2019-08-16 一种温度采样电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110530546B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115933483A (zh) * 2022-12-20 2023-04-07 武汉航空仪表有限责任公司 一种基于水污水处理系统的控制器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105281770A (zh) * 2015-10-26 2016-01-27 云顶科技（江苏）有限公司 一种模拟信号处理电路
CN109489853A (zh) * 2018-12-21 2019-03-19 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 基于恒流源的高精度多通道铂电阻测温模块及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0213407A3 (en) * 1985-08-26 1990-05-23 Spacelabs, Inc. Method and apparatus for body temperature measurement with multiple probe types
KR100675293B1 (ko) * 2005-10-17 2007-01-29 삼성전자주식회사 온도 감지 회로
JP4836693B2 (ja) * 2006-07-06 2011-12-14 株式会社リコー 温度検出回路、温度検出回路を有する半導体装置及び温度検出方法
CN102865941B (zh) * 2012-10-10 2014-04-16 成都阜特科技股份有限公司 一种温度采集判定方法
DE102012220738A1 (de) * 2012-11-14 2014-05-15 Robert Bosch Gmbh Messschaltung zum Bestimmen eines Widerstandswerts eines Sensorwider-standsbauelements
CN103398794B (zh) * 2013-07-29 2015-08-19 哈尔滨电机厂有限责任公司 大型发电设备端部参数在线监测系统
CN203929268U (zh) * 2014-04-14 2014-11-05 睿励科学仪器（上海）有限公司 一种多通道温度测量系统
CN104729746A (zh) * 2015-04-03 2015-06-24 上海申腾信息技术有限公司 一种温度采集故障自我修复系统
CN105651412B (zh) * 2016-02-03 2018-09-11 河南柴油机重工有限责任公司 一种用于pt1000温度传感器的测量方法及测量电路
CN106092361A (zh) * 2016-08-12 2016-11-09 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种温度采样电路
CN106840441B (zh) * 2016-12-31 2023-06-02 宁波华仪宁创智能科技有限公司 多路温度检测装置及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105281770A (zh) * 2015-10-26 2016-01-27 云顶科技（江苏）有限公司 一种模拟信号处理电路
CN109489853A (zh) * 2018-12-21 2019-03-19 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 基于恒流源的高精度多通道铂电阻测温模块及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
驱动LED中恒流二极管的研究;佚名;《电子产品世界》;20121009;正文第3页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110530546A (zh) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107436199B (zh) 温度传感器电路
CN102288831A (zh) 一种低成本高精度的电阻测量系统及其测量方法
CN106989847B (zh) 铂电阻测温系统中的误差修正方法
CN204630676U (zh) 一种宽量程高精度的铂电阻温度测量装置
CN110530546B (zh) 一种温度采样电路
CN104344908A (zh) 一种三线制热电阻测量电路
CN2692646Y (zh) 一种热电阻温度测量电路
CN106092361A (zh) 一种温度采样电路
CN117723833A (zh) 一种实时测电阻率方法和装置以及设备
CN110737301B (zh) 基于多运放反馈回路的高精度正负可调型稳流系统和方法
RU2292051C2 (ru) Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал
CN110108380A (zh) 一种应用于纺织加弹机中联苯加热箱的精密测温系统
CN105527036A (zh) 基于cmc的智能温度变送器
CN206339316U (zh) 多路温度检测装置
Khakpour et al. Development of an auto-calibrated interfacing circuit for thick film multi-gas sensor
CN110045662B (zh) 一种程控称重直流信号模拟器
Lee et al. Fully Automatic Self-Calibrated Conductivity Measurement System
CN104236744A (zh) 高精度铂电阻温度测量装置及测量方法
CN219107428U (zh) 一种adc校正电路
CN105628239A (zh) 采用铂电阻的宽量程高精度温度测量装置及测量方法
CN217333189U (zh) 一种恒流源电路
CN115452179B (zh) 一种多通道实时自校准的热电偶冷端温度测量方法
CN117978167B (zh) 一种多运放的轮转校准方法、校准电路和多通道驱动系统
CN216208761U (zh) 一种消除温度变化影响的电导率仪
CN114485764B (zh) 一种微弱信号测量的自校准和抗漂移装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant