CN115876345A - 一种热电阻测量电路及热电阻测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热电阻测量电路及设备。本发明提供的热电阻测量电路包括至少两个接线端，接线端与热电阻连接。模数转换模块，模数转换模块与接线端连接，模数转换模块用于输出基准电压，并采集接线端的检测信号，生成数字信息。控制模块，控制模块与模数转换模块连接，控制模块用于根据数字信息，确定热电阻的电阻值。分压模块，用于起分压作用。本发明提供的技术方案通过设置模数转换模块输出基准电压，并采集接线端的热电阻和分压模块的检测信号生成数字信息，控制模块根据数字信息，确定热电阻的电阻值。本发明提供的热电阻测量电路实现了消除参考电压的影响，提高热电阻测量精度，且能够根据热电阻测量结果进行短路或开路检测。

Description

一种热电阻测量电路及热电阻测量设备

技术领域

本发明涉及测温电路技术领域，尤其涉及一种热电阻测量电路及热电阻测量设备。

背景技术

热电阻是工业上最常用的测温元件之一，它具有测温精度高、测量范围广、性能可靠稳定、构造简单、使用方便等特点。工业现场环境复杂，对于热电阻的测量方案也是层出不穷。最常见的有电桥法和恒流源法，电桥法能消除引线电阻，但测温范围比较窄，相对来说有局限性。

目前最常用的是恒流源法，但恒流源法的实现成本高，不同恒流源间的离散性会给测量结果带来额外的误差，从而使得测量结果在很大程度上无法满足实际需求，严重情况下可能会使工业生产中产生不必要的损失。

现有热电阻测量方法存在的对热电阻的测量精度较差的问题，成为业内亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种热电阻测量电路及热电阻测量设备，以解决现有测量方法对热电阻的测量精度较差的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种热电阻测量电路，包括：

至少两个接线端，接线端与热电阻连接；

模数转换模块，模数转换模块与接线端连接，模数转换模块用于输出基准电压，并采集接线端的检测信号，生成数字信息；

控制模块，控制模块与模数转换模块连接，控制模块用于根据数字信息，确定热电阻的电阻值

分压模块，分压模块分别与模数转换模块、接线端以及接地端连接，分压模块用于起分压作用。

可选的，模数转换模块，包括：

基准电压输出端，基准电压输出端用于输出基准电压；

检测端，检测端用于检测热电阻两端的差分电压。

可选的，分压模块包括第一分压模块和第二分压模块；

接线端包括第一接线端子和第二接线端子；

检测端包括第一检测端、第二检测端和参考检测端；

第一接线端子与基准电压输出端、第一检测端以及热电阻的第一端连接；

第二接线端子与热电阻的第二端、第二检测端连接；

第二接线端子通过第一分压模块与参考检测端连接，并通过第二分压模块连接接地端。

可选的，模数转换模块用于通过第一检测端和第二检测端检测第一接线端子和第二接线端子之间的第一差分电压，并将第一差分电压转换为第一数字信息；

模数转换模块，还用于通过第二检测端和参考检测端检测第一分压模块的第二差分电压，并将第二差分电压转换为第二数字信息；

控制模块，用于根据第一差分电压和第二差分电压的比值，计算热电阻的电阻值。

可选的，第一差分电压通过如下公式计算：

V_{(RTD+Rw1+Rw4)}＝(AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}*V_REF)/2ⁿ (1)

其中，V_{(RTD+Rw1+Rw4)}为第一差分电压，AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}为第一数字信息，V_REF为基准电压，n为模数转换模块的位数；

第二差分电压通过如下公式计算：

V_R6＝(AD_R6*V_REF)/2ⁿ (2)

热电阻的计算电阻值，通过如下公式计算：

R_{(RTD+Rw1+Rw4)}＝R_R6*AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}/AD_R6 (3)

其中，R_{(RTD+Rw1+Rw4)}为热电阻的计算电阻值，AD_R6为第二数字信息，V_R6为第二差分电压。

可选的，接线端还包括：第三接线端子；

检测端还包括：第三检测端；

第三接线端子与第三检测端以及热电阻的第二端连接；

模数转换模块，还用于通过第二检测端和第三检测端检测第二接线端子和第三接线端子之间的第三差分电压，并将第三差分电压转换为第三数字信息；

控制模块，用于根据第一差分电压、第二差分电压和第三差分电压，计算热电阻的电阻值。

可选的，第三差分电压通过如下公式计算：

V_Rw4＝(AD_Rw4*V_REF)/2ⁿ (4)

其中，V_Rw4为第三差分电压，AD_Rw4为第三数字信息；

第二接线端子与热电阻的第二端之间的线阻值，通过如下公式计算：

R_Rw4＝R₆*AD_Rw4/AD_R6 (5)

热电阻的真实电阻值，通过如下公式计算：

R_RTD＝R_{(RTD+Rw1+Rw4)}-2*R_Rw4 (6)

其中，R_RTD为热电阻的真实电阻值，R_Rw4为第二接线端子与热电阻的第二端之间的线阻值。

可选的，接线端还包括：第四接线端子；

检测端还包括：第四检测端；

第四接线端子分别与第四检测端以及热电阻的第一端连接；

模数转换模块，还用于通过第三检测端和第四检测端检测第三接线端子与第四接线端子之间的第四差分电压，并将第四差分电压转换为第四数字信息；

控制模块，还用于根据第四差分电压和第二差分电压的比值，计算热电阻的电阻值。

可选的，第四差分电压通过如下公式计算：

V_RTD＝(AD_RTD*V_REF)/2ⁿ (7)

热电阻的电阻值，通过如下公式计算：

R_RTD＝R_R6*AD_RTD/AD_R6 (8)

其中，VRTD为第四差分电压，ADRTD为第四数字信息。

可选的，热电阻测量电路，还包括：

滤波模块，滤波模块设置于接线端与检测端之间。

第二方面，本发明实施例提供一种热电阻检测设备，包括上述任意项提出的热电阻测量电路。

本发明实施例的技术方案，包括至少两个接线端、模数转换模块和控制模块，接线端与热电阻连接，模数转换模块与接线端连接，控制模块与模数转换模块连接，分压模块分别与模数转换模块、接线端以及接地端连接。对热电阻进行测量时，将热电阻与至少两个接线端连接，模数转换模块生成并输出基准电压，然后通过接线端采集热电阻和分压模块检测信号，模数转换模块根据检测信号生成数字信息，控制模块获取数字信息并根据数字信息确定热电阻的电阻值。通过查表可以根据热电阻的电阻值求得温度值，也可以根据热电阻的阻值进行短路或开路检测。本发明提供的热电阻测量电路能够消除参考电压的影响，解决了热电阻测量误差较大的问题，实现了提高热电阻测量精度，且能够根据热电阻测量结果进行短路或开路检测。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种热电阻测量电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种热电阻测量电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种热电阻测量电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种热电阻测量电路的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种热电阻检测设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种热电阻测量电路的结构示意图。参见图1，本发明实施例提供的热电阻RTD测量电路包括至少两个接线端40，接线端40与热电阻RTD连接，模数转换模块10，模数转换模块10与接线端40连接，模数转换模块10用于输出基准电压，并采集接线端40的检测信号，生成数字信息，控制模块20，控制模块20与模数转换模块10连接，控制模块20用于根据数字信息，确定热电阻RTD的电阻值。分压模块60，分压模块60分别与模数转换模块10、接线端40以及接地端连接，分压模块60用于起分压作用。

具体的，接线端40用于将待测的热电阻RTD与模数转换模块10连接起来，分压模块60与热电阻RTD连接，起分压作用。模数转换模块10用于输出基准电压，并采集基准电压经过热电阻RTD和分压模块60时接线端40的检测信号，根据检测信号生成数字信息。控制模块20可以获取模数转换模块10生成的数字信息，并根据数字信息计算热电阻RTD的电阻值。热电阻RTD的温度可以根据热电阻RTD的电阻值通过查表确认。模数转换模块10能够将采集到的检测信号转换成数字信号，一般可以采用模数转换器，控制模块20可以是微处理单元，根据获取的数字信息对热电阻RTD的电阻值进行计算。热电阻RTD测量电路可以设置多个接线端40，如两个、三个或四个等，根据与热电阻RTD连接的接线端40数量不同，可以采用二线制、三线制或四线制的方法测量热电阻RTD的电阻值。

示例性的，对热电阻RTD进行测量时，将热电阻RTD与至少两个接线端40连接，模数转换模块10生成并输出基准电压，然后通过接线端40采集热电阻RTD和分压模块60的检测信号，模数转换模块10根据检测信号生成数字信息，控制模块20获取数字信息并根据数字信息确定热电阻RTD的电阻值。根据与热电阻RTD连接的接线端40数量不同，可以采用二线制、三线制或四线制的方法测量热电阻RTD的电阻值。通过查表，可以根据热电阻RTD的电阻值求得温度值，也可以根据热电阻RTD的阻值进行短路或开路检测。

本发明提供的热电阻测量电路，通过设置包括至少两个接线端、模数转换模块分压模块、和控制模块，接线端与热电阻连接，模数转换模块与接线端连接，控制模块与模数转换模块连接，分压模块分别与模数转换模块、接线端以及接地端连接，提高了热电阻测量精度，且能够根据热电阻测量结果进行短路或开路检测，解决了热电阻测量误差较大的问题。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图1，本实施例提供的模数转换模块10包括基准电压输出端VREF，基准电压输出端VREF用于输出基准电压。检测端50，检测端50用于检测热电阻RTD两端的差分电压。

具体的，模数转换模块10有多个端口，包括基准电压输出端VREF和检测端50，用于测量热电阻RTD。基准电压输出端VREF用于向热电阻RTD输出基准电压，基准电压经过热电阻RTD所在的回路后接地。检测端50有多个，用于测量热电阻RTD和分压模块60两端的差分电压，差分电压用于计算热电阻RTD的电阻值，由于分压模块60与热电阻RTD连接，均由基准电压分压，通过对热电阻RTD和分压模块60两端的差分电压进行比值计算可以消除基准电压。通过差分电压计算热电阻RTD的电阻值，可以消除基准电压的影响，提高计算结果的精确度。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图1，本实施例提供的热电阻RTD测量电路，分压模块60包括第一分压模块6和第二分压模块7。接线端40包括第一接线端子1和第二接线端子4，检测端50包括第一检测端AIN1、第二检测端AIN4和参考检测端AIN0，第一接线端子1与基准电压输出端VREF、第一检测端AIN1以及热电阻RTD的第一端连接。第二接线端子4与热电阻RTD的第二端、第二检测端AIN4连接，第二接线端子4通过第一分压模块6与参考检测端AIN0连接，并通过第二分压模块7连接接地端。

具体的，分压模块60包括第一分压模块6和第二分压模块7，第一分压模块6和第二分压模块7可以包括至少一个电阻或其他能够实现分压功能的器件。示例性的，图1中的第一分压模块6包括第一电阻R6，第二分压模块7包括第二电阻R7。基准电压输出端VREF输出的基准电压经过第一接线端子1、热电阻RTD、第二接线端子4后，再经过第一分压模块6和第二分压模块7接地。第一检测端AIN1与基准电压输出端VREF和第一接线端子1连接，用于采集第一接线端子1的检测信号并生成数字信息。第二检测端AIN4与第一分压模块6和第二接线端子4连接，用于采集第二接线端子4的检测信号并生成数字信息。参考检测端AIN0与第一分压模块6和第二分压模块7连接，用于采集第一分压模块6的检测信号并生成数字信息。

通过第一检测端AIN1、第二检测端AIN4和参考检测端AIN0检测到的信号以及根据检测信号生成的数字信息，可以对热电阻RTD的电阻值进行计算，且通过已知阻值的第一分压模块6计算出的热电阻RTD的阻值无需进行标定。

可选的，模数转换模块用于通过第一检测端和第二检测端检测第一接线端子和第二接线端子之间的第一差分电压，并将第一差分电压转换为第一数字信息。模数转换模块，还用于通过第二检测端和参考检测端检测第一分压模块的第二差分电压，并将第二差分电压转换为第二数字信息。控制模块，用于根据第一差分电压和第二差分电压的比值，计算热电阻的电阻值。

具体的，模数转换模块的第一检测端采集的第一接线端子的检测信号与第二检测端采集的第二接线端子的检测信号的差即为第一差分电压，模数转换模块的第二检测端采集的第二接线端子的检测信号与参考检测端采集的第一分压模块的检测信号的差即为第二差分电压。模数转换模块将第一差分电压和第二差分电压转换为第一数字信息和第二数字信息。控制模块根据第一差分电压、第二差分电压、第一数字信息和第二数字信息，通过比值运算的方法，计算热电阻的电阻值。

可选的，图2是本发明实施例提供的另一种热电阻测量电路的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图2第一差分电压可以通过如下公式计算：

V_{(RTD+Rw1+Rw4)}＝(AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}*V_REF)/2ⁿ (1)

其中，V_{(RTD+Rw1+Rw4)}为第一差分电压，AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}为第一数字信息，V_REF为基准电压，n为模数转换模块10的位数；

第二差分电压可以通过如下公式计算：

V_R6＝(AD_R6*V_REF)/2ⁿ (2)

热电阻RTD的计算电阻值，通过可以如下公式计算：

R_{(RTD+Rw1+Rw4)}＝R_R6*AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}/AD_R6 (3)

其中，R_{(RTD+Rw1+Rw4)}为热电阻RTD的计算电阻值，AD_R6为第二数字信息，V_R6为第二差分电压。

具体的，公式(1)为第一差分电压与模数转换模块10根据第一差分电压转换的第一数字信息的关系，公式(2)为第二差分电压与模数转换模块10根据第二差分电压转换的第二数字信息的关系。由于通过热电阻RTD的电流与通过第一分压模块6的电流是相同的，且热电阻RTD与第一分压模块6均由基准电压输出端VREF分压，可得到：

V_{(RTD+Rw1+Rw4)}/V_R6＝AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}/AD_R6 (9)

R_{(RTD+Rw1+Rw4)}/R_R6＝AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}/AD_R6 (10)

再结合公式(1)、公式(2)和欧姆定律，通过比值计算的方法可得到公式(3)。

公式(3)可理解为，第一分压模块6的电阻值乘以第一数字信息与第二数字信息的比值即为热电阻RTD的计算电阻值。热电阻RTD的计算电阻值中包括热电阻RTD本身的电阻值以及第一接线端子1与热电阻RTD之间的线电阻Rw1和第二接线端子4与热电阻RTD之间的线电阻Rw4，采用接入第一检测端AIN1和第二检测端AIN4的两线制方法测量热电阻RTD时，需要通过软件消除第一接线端子1和第二接线端子4与热电阻RTD之间的线电阻。其中，V_{(RTD+Rw1+Rw4)}为第一差分电压，AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}为第一数字信息，V_REF为基准电压，n为模数转换模块10的位数，R_{(RTD+Rw1+Rw4)}为所述热电阻RTD的计算电阻值，AD_R6为第二数字信息，V_R6为第二差分电压，R_R6为第一分压模块6的电阻值。采用二线制测量热电阻时，通过比值计算，可以消除基准电压对热电阻计算带来的影响，提高计算精度，并且可以根据热电阻阻值对电路的短路或开路情况进行判断。

可选的，图3是本发明实施例提供的又一种热电阻测量电路的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图3，本实施例提供的接线端40还包括第三接线端子3，检测端50还包括第三检测端AIN3。第三接线端子3与第三检测端AIN3以及热电阻RTD的第二端连接，模数转换模块10，还用于通过第二检测端AIN4和第三检测端AIN3检测第二接线端子4和第三接线端子3之间的第三差分电压，并将第三差分电压转换为第三数字信息，控制模块20，用于根据第一差分电压、第二差分电压和第三差分电压，计算热电阻RTD的电阻值。

具体的，第三检测端AIN3与第三接线端子3连接，用于采集第三接线端子3的检测信号并生成数字信息。模数转换模块10的第二检测端AIN4采集的第二接线端子4的检测信号与第三检测端AIN3采集的第三接线端子3的检测信号的差即为第三差分电压。模数转换模块10将第三差分电压转换为第三数字信息，控制模块20根据第一差分电压、第二差分电压、第三差分电压、第一数字信息、第二数字信息和第三数字信息，通过比值运算的方法计算热电阻RTD的电阻值。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，第三差分电压可以通过如下公式计算：

V_Rw4＝(AD_Rw4*V_REF)/2ⁿ (4)

其中，V_Rw4为第三差分电压，AD_Rw4为第三数字信息；

第二接线端子4与热电阻RTD的第二端之间的线阻值Rw4，通过如下公式计算：

R_Rw4＝R₆*AD_Rw4/AD_R6 (5)

热电阻RTD的真实电阻值，可以通过如下公式计算：

R_RTD＝R_{(RTD+Rw1+Rw4)}-2*R_Rw4 (6)

其中，R_RTD为热电阻RTD的真实电阻值，R_Rw4为第二接线端子4与热电阻RTD的第二端之间的线阻值。

具体的，在二线制基础上接入第三接线端子3和第三检测端AIN3的三线制方法测量热电阻RTD与两线制方法测量热电阻RTD计算热电阻RTD的计算电阻值的过程相同。公式(4)为第三差分电压与模数转换模块10根据第三差分电压转换的第三数字信息的关系。根据公式(2)、公式(4)和欧姆定律，通过比值计算的方法可得到公式(5)，第一分压模块6的电阻值乘以第三数字信息与第二数字信息的比值即为第二接线端子4与热电阻RTD的第二端之间的线阻值Rw4。由于每个接线端子与热电阻RTD采用相同长度的导线连接，所以每个接线端子与热电阻RTD之间的线阻值相同，即R_RW1＝R_RW3＝R_RW4，计算出接线端子与热电阻RTD之间的线阻值后，根据公式(6)可得出热电阻RTD的真实电阻值。

其中，R_RTD为热电阻RTD的真实电阻值，R_Rw4为第二接线端子4与热电阻RTD的第二端之间的线阻值。根据热电阻RTD的真实电阻值可以对第一接线端子1和第二接线端子4之间的短路或开路情况进行判断，还可以通过第三检测端AIN3输出恒流源激励，电流经过第三接线端子3、第二接线端子4、第一分压模块6和第二分压模块7后接地，此时可以通过第二检测端AIN4与参考检测端AIN0之间的差分电压，即第二差分电压V_R6来判断第二接线端子4和第三接线端子3之间的短路或开路情况。

采用三线制测量热电阻时，通过比值计算，可以消除基准电压对热电阻计算带来的影响，热电阻测量电路还可以在计算过程中消除热电阻与接线端之间的线阻值，并且可以根据热电阻阻值和第一分压模块对电路的短路或开路情况进行判断。

可选的，图4是本发明实施例提供的又一种热电阻测量电路的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图4，本实施例提供的接线端40还包括第四接线端子2，检测端50还包括第四检测端AIN2，第四接线端子2分别与第四检测端AIN2以及热电阻RTD的第一端连接，模数转换模块10，还用于通过第三检测端AIN3和第四检测端AIN2检测第三接线端子3与第四接线端子2之间的第四差分电压，并将第四差分电压转换为第四数字信息，控制模块20，还用于根据第四差分电压和第二差分电压的比值，计算热电阻RTD的电阻值。

具体的，第四检测端AIN2与第四接线端子2连接，用于采集第四接线端子2的检测信号并生成数字信息。模数转换模块10的第三检测端AIN3采集的第三接线端子3的检测信号与第四检测端AIN2采集的第四接线端子2的检测信号的差即为第四差分电压。模数转换模块10将第四差分电压转换为第四数字信息，控制模块20根据第二差分电压、第四差分电压、第二数字信息和第四数字信息，通过比值运算的方法计算热电阻RTD的电阻值。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图4，第四差分电压通过如下公式计算：

V_RTD＝(AD_RTD*V_REF)/2ⁿ (7)

热电阻RTD的电阻值，通过如下公式计算：

R_RTD＝R_R6*AD_RTD/AD_R6 (8)

其中，V_RTD为第四差分电压，AD_RTD为第四数字信息。

具体的，在三线制基础上接入第四接线端子2和第四检测端AIN2的四线制方法测量热电阻RTD可以直接根据比值计算的方法得出热电阻RTD的真实电阻值。公式(7)为第四差分电压与模数转换模块10根据第四差分电压转换的第四数字信息的关系，根据公式(2)、公式(7)和欧姆定律，通过比值计算的方法可得到公式(8)，第一分压模块6的电阻值乘以第四数字信息与第二数字信息的比值即为热电阻RTD的真实电阻值。

其中，V_RTD为第四差分电压，AD_RTD为第四数字信息。采用四线制测量热电阻时，可以通过接线端子直接测量热电阻两端电压，通过比值计算得出热电阻的真实电阻值，无需再消除热电阻与接线端之间的线阻值，并且可以根据热电阻阻值对电路的短路或开路情况进行判断。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图4，本实施例提供的热电阻RTD测量电路，还包括滤波模块30，滤波模块30设置于接线端40与检测端50之间。

具体的，滤波模块30设置于接线端40与检测端50之间，用于对检测信号进行滤波处理，使模数转换模块10得到的检测信号更加准确，进一步提高对热电阻RTD阻值计算的准确度。

示例性的，采用热电阻RTD测量电路对热电阻RTD进行测量时，可以采用二线制、三线制或四线制的方法进行测量。采用二线制方法测量热电阻RTD时，将第一接线端子1连接在热电阻RTD的第一端，将第二接线端子4连接在热电阻RTD的第二端，基准电压输出端VREF输出的基准电压经过第一接线端子1、热电阻RTD、第二接线端子4后，再经过第一分压模块6和第二分压模块7接地。第一检测端AIN1采集第一接线端子1的检测信号并生成数字信息。第二检测端AIN4采集第二接线端子4的检测信号并生成数字信息。参考检测端AIN0采集第一分压模块6的检测信号并生成数字信息。控制模块20根据第一差分电压、第二差分电压、第一数字信息和第二数字信息，通过比值运算的方法计算热电阻RTD的电阻值。

采用三线制方法测量热电阻RTD时，在二线制基础上将第三接线端子3连接在热电阻RTD的第二端，基准电压输出端VREF输出的基准电压经过第一接线端子1、热电阻RTD、第二接线端子4后，再经过第一分压模块6和第二分压模块7接地。第三检测端AIN3采集第三接线端子3的检测信号并生成数字信息，模数转换模块10将第三差分电压转换为第三数字信息，控制模块20根据第一差分电压、第二差分电压、第三差分电压、第一数字信息、第二数字信息和第三数字信息，通过比值运算的方法计算热电阻RTD的电阻值。

采用四线制方法测量热电阻RTD时，在三线制基础上将第四接线端子2连接在热电阻RTD的第一端，基准电压输出端VREF输出的基准电压经过第一接线端子1、热电阻RTD、第二接线端子4后，再经过第一分压模块6和第二分压模块7接地。第四检测端AIN2采集第四接线端子2的检测信号并生成数字信息，模数转换模块10将第四差分电压转换为第四数字信息，控制模块20根据第二差分电压、第四差分电压、第二数字信息和第四数字信息，通过比值运算的方法计算热电阻RTD的电阻值。

本发明提供的热电阻测量电路可以采用二线制、三线制或四线制的方法，通过比值运算测量热电阻的电阻值，且通过已知阻值的第一分压模块计算出的热电阻阻值无需进行标定。通过查表可以根据热电阻的电阻值求得温度值，也可以根据热电阻的阻值进行短路或开路检测。本发明提供的热电阻测量电路解决了热电阻测量误差较大的问题，提高了热电阻测量精度，且能够根据热电阻测量结果进行短路或开路检测。

可选的，图5是本发明实施例提供的一种热电阻检测设备的结构示意图。本发明实施例提供一种热电阻检测设备200，包括上述任意实施例提出的热电阻测量电路100，具有上述任意实施例提出的热电阻测量电路的有益效果，在此不再赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.一种热电阻测量电路，其特征在于，包括：

至少两个接线端，所述接线端与所述热电阻连接；

模数转换模块，所述模数转换模块与所述接线端连接，所述模数转换模块用于输出基准电压，并采集所述接线端的检测信号，生成数字信息；

控制模块，所述控制模块与所述模数转换模块连接，所述控制模块用于根据所述数字信息，确定所述热电阻的电阻值；

分压模块，所述分压模块分别与所述模数转换模块、所述接线端以及接地端连接，所述分压模块用于起分压作用。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述模数转换模块，包括：

基准电压输出端，所述基准电压输出端用于输出基准电压；

检测端，所述检测端用于检测所述热电阻两端的差分电压。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，

所述分压模块包括第一分压模块和第二分压模块；

所述接线端包括第一接线端子和第二接线端子；

所述检测端包括第一检测端、第二检测端和参考检测端；

所述第一接线端子与所述基准电压输出端、所述第一检测端以及所述热电阻的第一端连接；

所述第二接线端子与所述热电阻的第二端、所述第二检测端连接；

所述第二接线端子通过第一分压模块与参考检测端连接，并通过第二分压模块连接接地端。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，

所述模数转换模块用于通过第一检测端和第二检测端检测所述第一接线端子和所述第二接线端子之间的第一差分电压，并将所述第一差分电压转换为第一数字信息；

所述模数转换模块，还用于通过所述第二检测端和所述参考检测端检测所述第一分压模块的第二差分电压，并将所述第二差分电压转换为第二数字信息；

所述控制模块，用于根据所述第一差分电压和所述第二差分电压的比值，计算热电阻的电阻值。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一差分电压通过如下公式计算：

V_{(RTD+Rw1+Rw4)}＝(AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}*V_REF)/2ⁿ (1)

其中，V_{(RTD+Rw1+Rw4)}为第一差分电压，AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}为第一数字信息，V_REF为基准电压，n为模数转换模块的位数；

所述第二差分电压通过如下公式计算：

V_R6＝(AD_R6*V_REF)/2ⁿ (2)

所述热电阻的计算电阻值，通过如下公式计算：

R_{(RTD+Rw1+Rw4)}＝R_R6*AD_{(RTD+Rw1+Rw4)}/AD_R6 (3)

其中，R_{(RTD+Rw1+Rw4)}为所述热电阻的计算电阻值，AD_R6为第二数字信息，V_R6为第二差分电压。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，

所述接线端还包括：第三接线端子；

所述检测端还包括：第三检测端；

所述第三接线端子与所述第三检测端以及所述热电阻的第二端连接；

所述模数转换模块，还用于通过所述第二检测端和所述第三检测端检测所述第二接线端子和所述第三接线端子之间的第三差分电压，并将所述第三差分电压转换为第三数字信息；

所述控制模块，用于根据所述第一差分电压、所述第二差分电压和所述第三差分电压，计算热电阻的电阻值。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第三差分电压通过如下公式计算：

V_Rw4＝(AD_Rw4*V_REF)/2ⁿ (4)

其中，V_Rw4为所述第三差分电压，AD_Rw4为所述第三数字信息；

所述第二接线端子与所述热电阻的第二端之间的线阻值，通过如下公式计算：

R_Rw4＝R₆*AD_Rw4/AD_R6 (5)

所述热电阻的真实电阻值，通过如下公式计算：

R_RTD＝R_{(RTD+Rw1+Rw4)}-2*R_Rw4 (6)

其中，R_RTD为所述热电阻的真实电阻值，R_Rw4为所述第二接线端子与所述热电阻的第二端之间的线阻值。

8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，

所述接线端还包括：第四接线端子；

所述检测端还包括：第四检测端；

第四接线端子分别与所述第四检测端以及所述热电阻的第一端连接；

所述模数转换模块，还用于通过所述第三检测端和所述第四检测端检测所述第三接线端子与所述第四接线端子之间的第四差分电压，并将所述第四差分电压转换为第四数字信息；

所述控制模块，还用于根据所述第四差分电压和所述第二差分电压的比值，计算热电阻的电阻值。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，

所述第四差分电压通过如下公式计算：

V_RTD＝(AD_RTD*V_REF)/2ⁿ (7)

所述热电阻的电阻值，通过如下公式计算：

R_RTD＝R_R6*AD_RTD/AD_R6 (8)

其中，V_RTD为所述第四差分电压，AD_RTD为所述第四数字信息。

10.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述热电阻测量电路，还包括：

滤波模块，所述滤波模块设置于所述接线端与所述检测端之间。

11.一种热电阻检测设备，其特征在于，包括：权利要求1-10任一项所述的热电阻测量电路。

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