CN117782369A - 一种rtd线制数量的测量电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种RTD线制数量的测量电路，包括：RTD，包括多根引线；电流源，连接至RTD的一根引线；第一多路模拟开关，RTD的其他引线中的每根引线连接至一个模拟开关X的一端；参考电压源，连接至每个模拟开关X的另一端；电压跟随器，输入端与每个模拟开关X的另一端连接，输出端连接至MCU；第一电阻，一端连接至其他引线中的一根引线，另一端接地；MCU，根据第一数字信号控制各个模拟开关X闭合或断开，根据电压跟随器反馈的电压信号和基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，确定RTD的线制数量。本发明实施例还公开了一种RTD线制数量的测量方法。本发明可以自动测量RTD的线制数量。

Description

一种RTD线制数量的测量电路及方法

技术领域

本发明涉及RTD技术领域，具体而言，涉及一种RTD线制数量的测量电路及方法。

背景技术

RTD(Resistance Temperature Detector)是一种常用的温度传感器，利用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度，具有高准确性、稳定性和广泛应用性，被广泛用于工业自动化、实验室研究等领域。RTD具有多种线制配置，例如两线制配置、三线制配置、四线制配置，包含RTD的测量产品在使用过程中需要配置适配的线制。目前，通常是通过手动标注测量产品适配的线制，以确保正确的测量结果。然而，在多线制操作环境下，这种手动标注过程变得相当繁琐，限制了测量产品的应用范围和便捷性。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种RTD线制数量的测量电路及方法，可以自动测量RTD的线制数量。

本发明实施例提供了一种RTD线制数量的测量电路，所述电路包括：

RTD，包括多根引线；

电流源，连接至所述RTD的一根引线，提供测量的电流；

第一多路模拟开关，包括多个模拟开关X，所述RTD的其他引线中的每根引线连接至一个模拟开关X的一端；

参考电压源，连接至每个所述模拟开关X的另一端，提供测量的参考电压；

电压跟随器，输入端与每个所述模拟开关X的另一端连接，输出端连接至MCU；

第一电阻，一端连接至所述其他引线中的一根引线，另一端接地，所述第一电阻被配置为具有基准压降；

MCU，配置为输出第一数字信号，以根据所述第一数字信号控制各个所述模拟开关X闭合或断开，并根据所述电压跟随器反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，以确定所述RTD的线制数量，其中，所述参考电压小于所述基准压降，所述线制数量包括二线制、三线制和四线制。

作为本发明进一步的改进，所述电路还包括：

第二多路模拟开关，包括多个模拟开关Y，所述RTD的每根引线连接至一个模拟开关Y的一端；

模数转换器，输入端与每个模拟开关Y的另一端连接，输出端连接至所述MCU；

其中，所述MCU还被配置为输出第二数字信号，以根据所述第二数字信号控制各个模拟开关Y闭合或断开，并在当前模拟开关Y闭合时测量所述当前模拟开关Y连接的引线的端电压，以及根据各个端电压之间的端电压差和所述基准压降的比值确定所述RTD的阻值。

作为本发明进一步的改进，所述参考电压源与所述电压跟随器的输入端之间设有二极管。

作为本发明进一步的改进，所述第一多路模拟开关至少包括三个模拟开关X，所述第二多路模拟开关至少包括四个模拟开关Y。

所述RTD具有两端，第一端连接有至少一根引线，第二端连接有至少一根引线，所述电流源连接在所述第一端的一根引线上，所述第一电阻连接在所述第二端的一根引线上。

本发明实施例还提供了一种RTD线制数量的测量方法，所述方法所述的电路，所述方法包括：

设置第一电阻的阻值为R1和电流源提供的电流为IDAC1，获得所述第一电阻的基准压降为VR1，以及设定参考电压源获得参考电压；

配置MCU以输出第一数字信号，所述MCU根据所述第一数字信号控制第一多路模拟开关中的各个模拟开关X闭合或断开；

电压跟随器将各个模拟开关X闭合后反馈的电压信号传递给所述MCU；

所述MCU根据反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，其中，所述参考电压小于所述基准压降；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RTD的线制数量，其中，所述线制数量包括二线制、三线制和四线制。

作为本发明进一步的改进，所述MCU根据反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，包括：

当所述电压信号小于所述基准压降时，确定所述当前模拟开关X没有连接引线；

当所述电压信号大于或等于所述基准压降时，确定所述当前模拟开关X连接有引线。

作为本发明进一步的改进，所述第一多路模拟开关至少包括三个模拟开关X，所述MCU根据所述第一数字信号依次控制所述第一多路模拟开关中的各个模拟开关X闭合，

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为二线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为二线制；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为三线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为三线制；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为四线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为四线制。

作为本发明进一步的改进，所述方法还包括：

配置所述MCU以输出第二数字信号，所述MCU根据所述第二数字信号控制第二多路模拟开关中的各个模拟开关Y闭合或断开；

在当前模拟开关Y闭合时，所述MCU测量所述当前模拟开关Y连接的引线的端电压；

所述MCU根据各个端电压之间的端电压差和所述基准压降的比值确定所述RTD的阻值R。

作为本发明进一步的改进，所述第二多路模拟开关包括至少四个模拟开关Y，第一模拟开关Y1、第二模拟开关Y2、第三模拟开关Y3和第四模拟开关Y4连接的引线的引线阻值分别为RW1、RW2、RW3和RW4，

当所述RTD为二线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

确定第一模拟开关Y1和第四模拟开关Y4连接的引线的端电压V1和V4，得到端电压差V1-V4，其中，V1＝IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)，V4＝IDAC1*R1；

确定所述端电压差V1-V4与所述基准压降VR1之间的第一比值CODE1，CODE1＝(V1-V4)/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第一比值CODE1得到所述RTD的阻值：R＝CODE1*R1-(RW1+RW4)；

当所述RTD为三线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

确定第一模拟开关Y1、第三模拟开关Y3和第四模拟开关Y4连接的引线的端电压V1、V3和V4，得到端电压差V1-V4和端电压差V3-V4，其中，V1＝IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)，V3＝IDAC1*(RW4+R1)，V4＝IDAC1*R1；

确定两个端电压差的差值与所述基准压降之间的第二比值CODE2，CODE2＝[(V1-V4)-(V3-V4)]/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第二比值CODE2得到所述RTD的阻值：R＝CODE2*R1-RW1；

当所述RTD为四线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

确定第二模拟开关Y2和第三模拟开关Y3连接的引线的端电压V2和V3，得到端电压差V2-V3，其中，V2＝IDAC1*(R+RW4+R1)，V3＝IDAC1*(RW4+R1)；

确定所述端电压差V2-V3与所述基准压降VR1之间的第三比值CODE3，CODE3＝(V2-V3)/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第三比值CODE3得到所述RTD的阻值：R＝CODE3*R1。

本发明的有益效果为：

可以自动测量RTD的线制数量，进而在多线制操作环境下，避免了手动标注所带来的测量结果不准确的问题，并简化了线制配置流程，提高了产品的便捷性和应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一示例性实施例所述的一种RTD线制数量的测量电路的电路框图；

图2为本发明一示例性实施例所述的一种RTD线制数量的测量电路在测量二线制时的电路模型示意图；

图3为本发明一示例性实施例所述的一种RTD线制数量的测量电路在测量三线制时的电路模型示意图；

图4为本发明一示例性实施例所述的一种RTD线制数量的测量电路在测量四线制时的电路模型示意图；

图5为本发明一示例性实施例所述的一种RTD线制数量的测量电路在测量二线制后确定RTD阻值的电路模型示意图；

图6为本发明一示例性实施例所述的一种RTD线制数量的测量电路在测量三线制后确定RTD阻值的电路模型示意图；

图7为本发明一示例性实施例所述的一种RTD线制数量的测量电路在测量四线制后确定RTD阻值的电路模型示意图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明的描述中，所用术语仅用于说明目的，并非旨在限制本发明的范围。术语“包括”和/或“包含”用于指定所述元件、步骤、操作和/或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他元件、步骤、操作和/或组件的情况。术语“第一”、“第二”等可能用于描述各种元件，不代表顺序，且不对这些元件起限定作用。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个及两个以上。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。结合以下附图，这些和/或其他方面变得显而易见，并且，本领域普通技术人员更容易理解关于本发明所述实施例的说明。附图仅出于说明的目的用来描绘本发明所述实施例。本领域技术人员将很容易地从以下说明中认识到，在不背离本发明所述原理的情况下，可以采用本发明所示结构和方法的替代实施例。

本发明实施例所述的一种RTD测量电路，如图1所示，所述电路包括：

RTD，包括多根引线；

电流源，连接至所述RTD的一根引线，提供测量的电流；

第一多路模拟开关，包括多个模拟开关X，所述RTD的其他引线中的每根引线连接至一个模拟开关X的一端；

参考电压源，连接至每个所述模拟开关X的另一端，提供测量的参考电压；

电压跟随器，输入端与每个所述模拟开关X的另一端连接，输出端连接至MCU；

第一电阻，一端连接至所述其他引线中的一根引线，另一端接地，所述第一电阻被配置为具有基准压降；

MCU，配置为输出第一数字信号，以根据所述第一数字信号控制各个所述模拟开关X闭合或断开，并根据所述电压跟随器反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，以确定所述RTD的线制数量，其中，所述参考电压小于所述基准压降，所述线制数量包括二线制、三线制和四线制。

常用的RTD具有二线制、三线制和四线制。如果包含RTD的测量产品包括具有二线配置的RTD，则通常需要配置为两线RTD模式。如果包含RTD的测量产品具有三线配置的RTD，则通常需要配置为三线RTD模式。如果包含RTD的测量产品具有四线配置的RTD，则通常需要配置为四线RTD模式。然而这些可配置的测量产品需要用户手动配置(即手动标注适配的线制)以使得该测量产品在三种RTD模式中的一种模式下操作。在多线制操作环境下，手动标注过程会相当繁琐。

本申请所述电路适配于RTD的多种线制，例如二线制、三线制、四线制，所述电路可以自动测量RTD的线制数量。RTD在使用时需要在操作系统中配置RTD具体使用的几线制，本申请的线制自动检测省去了在操作系统中手动配置的过程，进而在多线制操作环境下，避免了手动标注所带来的测量结果不准确的问题，并简化了线制配置流程，提高了产品的便捷性和应用范围。可以理解的是，所述电路还包括自动配置电路，在所述电路测量到RTD的线制后，该自动配置电路能根据检测到的线制自动配置该RTD在相应的线制模式下操作。例如，如果检测到二线配置，则自动配置电路可以自动配置RTD在二线配置模式下操作。如果检测到三线配置，则自动配置可电路以自动配置RTD在三线配置模式下操作。如果检测到四线配置，则自动配置电路可以自动配置RTD在四线配置模式下操作。在确定了相应的线制后，MCU会根据具体使用的线制例如是二线制、三线制、四线制来控制相应的模拟开关打开，进而能计算RTD的阻值。

本申请所述电路可以采集获取每个模拟开关X(简称每个端口)的电压值，并与基准压降进行比较确定模拟开关X是否连接有引线。可以理解的是，所述电路在上电初始化之后，采集一次每个端口的电压值情况，在运行过程中再采集一次每个端口的电压值情况，两次采集的电压作比较即可判断RTD的每根引线是否出现断线、短路等情况。

本申请所述RTD具有两端，第一端连接有至少一根引线，第二端连接有至少一根引线，所述电流源连接在所述第一端的一根引线上，所述第一电阻连接在所述第二端的一根引线上。

可以理解的是，所述电流源也可以连接在所述第二端的一根引线上，此时所述第一电阻连接在所述第一端的一根引线上。即所述电流源和所述第一电阻位于所述RTD的两端。其中，所述电流源提供电流直接流向所述RTD，该电流是可以设定和调节的。

第一多路模拟开关中的每个模拟开关X连接到除电流源连接的那根引线以外的其他引线上。一种实施方式中，按照RTD最高线制(即RTD具有四根引线)设置第一多路模拟开关的开关数量，以使得除与电流源连接的引线外，其他引线都有适配连接的模拟开关，进而在测量过程中能根据开关闭合后的端电压确定开关是否连接有引线，以实现二线制、三线制和四线制的检测。所述第一多路模拟开关至少包括三个模拟开关X，例如包括第一模拟开关X1、第二模拟开关X2和第三模拟开关X3，对于不同线制的RTD，RTD的引线与第一多路模拟开关的连接略有不同。

举例说明，如图2所示，如果RTD是两线制，RTD有两根引线，一根位于RTD的第一端，一根位于RTD的第二端，电流源连接至第一端的引线上，第三模拟开关X3(以下简称X3)的一端连接至第二端的引线上，第一电阻R1(以下简称R1)的一端连接在X3的一端上，R1的另一端接地，第一模拟开关X1(以下简称X1)的一端和第二模拟开关X2(以下简称X2)的一端不连接RTD的引线，X1的另一端、X2的另一端和X3的另一端均连接至参考电压源上。

如图3所示，如果RTD是三线制，RTD有三根引线，一根位于RTD的第一端，两根位于RTD的第二端，电流源连接至第一端的引线上，X2的一端和X3的一端分别连接至第二端的两根引线上，R1的一端连接在X3的一端上，R1的另一端接地，X1的一端不连接RTD的引线，X1的另一端、X2的另一端和X3的另一端均连接至参考电压源上。

如图4所示，如果RTD是四线制，RTD有四根引线，两根位于RTD的第一端，两根位于RTD的第二端，电流源连接至第一端的第一引线上，X1的一端连接至第一端的第二引线上，X2的一端和X3的一端分别连接至第二端的两根引线上，X1的另一端、X2的另一端和X3的另一端均连接至参考电压源上。R1的一端连接在X3的一端上，R1的另一端接地。

一种实施方式中，所述参考电压源与所述电压跟随器的输入端之间设有二极管，一方面可以确保在没有引线连接的情况下，MCU仍然可以采集到一个确定的电压，该电压用于与基准压降作比较，另一方面防止每个所述模拟开关X闭合后输入至所述电压跟随器的电流回流至所述参考电压源。

可以理解的是，本申请中第一多路模拟开关中各个模拟开关X在闭合后，电压跟随器的输入端的电压信号由参考电压源提供的参考电压、第一电阻设定的基准压降以及模拟开关X的端电压信号决定。例如，设定参考电压源提供的参考电压为1V，第一电阻的基准压降为2.5V，当某一模拟开关X闭合后，如果其连接引线且测量得到的X1的另一端的电压大于1V，此时模拟开关流出的电流会回流至参考电压源，为防止回流情况的发生，优选在参考电压源与各个模拟开关X的另一端之间设置一个二极管(即在参考电压源和电压跟随器的输入端之间)，例如图2-4中所示连接在X1、X2、X3另一端的二极管，当某一模拟开关X另一端的电压大于1V时由于二极管的保护作用，电流不会流向参考电压源。还可以理解的是，受限于MCU的工作电压，参考电压源提供的电压通常小于或等于3.3V。

如图1所示，所述MCU输出第一数字信号(即图1中所示的SW1)，该SW1用来控制第一多路模拟开关(即图1中的多路模拟开关1)中的多个模拟开关X的闭合和断开，例如当多路模拟开关1包括三路开关(X1、X2和X3)时，MCU根据SW1控制X1、X2和X3的闭合和断开。在X1、X2和X3闭合后，根据X1、X2和X3另一端的电压(即电压跟随器反馈的电压信号)可以确定相应的开关是否连接有引线。所述电压跟随器具备模数转换模块，能将X1、X2和X3另一端的电压从模拟信号转换为数字信号，进而使得MCU能对该数字信号进行处理，以确定是否连接有引线，进而确定RTD的线制数量。

MCU在确定是否连接有引线时，根据电压跟随器反馈的电压信号与基准压降之间的关系来确定，当电压跟随器反馈的电压信号大于基准压降时，则确定当前模拟开关连接有引线，反之确定当前模拟开关没有连接引线。

设定基准电源提供的参考电压为1V，设置R1和电流源的电流值IDAC1(图1中所示的高精度电流即为电流源提供的电流)，使得R1的基准压降为2.5V。将电流源、X1、X2和X3连接的引线定义为引线一、引线二、引线三和引线四。

下面将结合图2-4说明本申请所述电路自动测量二线制、三线制、四线制的测量过程。

如图2所示，电流源提供高精度电流IDAC1，MCU通过SW1控制多路模拟开关1，闭合X1，若电压跟随器反馈X1另一端的电压为1V，小于基准压降2.5V，则MCU确定引线二没有连接。这是由于X1闭合后，由于其没有连接引线二，X1所在线路直接与参考电压源连接，X1另一端的电压即为参考电压1V。同样的，闭合X2，若电压跟随器反馈X2另一端的电压为1V，小于基准压降2.5V，则MCU确定引线三没有连接。这是由于X2闭合后，由于其没有连接引线三，X2所在线路直接与参考电压源连接，X2另一端的电压即为参考电压1V。闭合X3，若电压跟随器反馈X3另一端的电压为2.5V，等于基准压降2.5V，则引线四连接在X3上。这是由于X3闭合后，电流源提供的电流经由RTD流向X3所在线路，而由于R1的压降为2.5V，此时X3另一端的电压为2.5V。进而根据测量结果可知，电流源连接有引线一，多路模拟开关1连接有引线四，MCU即可确定RTD为两线制。

如图3所示，电流源提供高精度电流IDAC1，MCU通过SW1控制多路模拟开关1，闭合X1，若电压跟随器反馈X1另一端的电压为1V，小于基准压降2.5V，则MCU确定引线二没有连接。这是由于X1闭合后，由于其没有连接引线二，X1所在线路直接与参考电压源连接，X1另一端的电压即为参考电压1V。闭合X2，若电压跟随器反馈X2另一端的电压大于2.5V，大于基准压降2.5V，则MCU确定引线三连接。这是由于X2闭合后，电流源提供的电流经由RTD流向X2所在线路，R1的压降为2.5V，X3另一端的电压即大于2.5V，且由于二极管的设置，该大于2.5的电压会直接被电压跟随器反馈至MCU。闭合X3，若电压跟随器反馈X3另一端的电压为2.5V，等于基准压降2.5V，则引线四连接在X3上。这是由于X3闭合后，电流源提供的电流经由RTD流向X3所在线路，而由于R1的压降为2.5V，此时X3另一端的电压为2.5V。进而根据测量结果可知，电流源连接有引线一，多路模拟开关1连接有引线三和引线四，MCU即可确定RTD为三线制。

如图4所示，电流源提供高精度电流IDAC1，MCU通过SW1控制多路模拟开关1，闭合X1，若电压跟随器反馈X1另一端的电压大于2.5V，大于基准压降2.5V，则MCU确定引线二连接。这是由于X1闭合后，电流源提供的电流经由RTD流向X1所在线路，R1的压降为2.5V，X1另一端的电压即大于2.5V，且由于二极管的设置，该大于2.5的电压会直接被电压跟随器反馈至MCU。闭合X2，若电压跟随器反馈X2另一端的电压大于2.5V，大于基准压降2.5V，则MCU确定引线三连接。这是由于X2闭合后，电流源提供的电流经由RTD流向X2所在线路，R1的压降为2.5V，X2另一端的电压即大于2.5V，且由于二极管的设置，该大于2.5的电压会直接被电压跟随器反馈至MCU。闭合X3，若电压跟随器反馈X3另一端的电压为2.5V，等于基准压降2.5V，则引线四连接在X3上。这是由于X3闭合后，电流源提供的电流经由RTD流向X3所在线路，而由于R1的压降为2.5V，此时X3另一端的电压为2.5V。进而根据测量结果可知，电流源连接有引线一，多路模拟开关1连接有引线二、引线三和引线四，MCU即可确定RTD为四线制。

一种实施方式中，所述电路还包括：

第二多路模拟开关，包括多个模拟开关Y，所述RTD的每根引线连接至一个模拟开关Y的一端；

模数转换器，输入端与每个模拟开关Y的另一端连接，输出端连接至所述MCU；

其中，所述MCU还被配置为输出第二数字信号，以根据所述第二数字信号控制各个模拟开关Y闭合或断开，并在当前模拟开关Y闭合时测量所述当前模拟开关Y连接的引线的端电压，以及根据各个端电压之间的端电压差和所述基准压降的比值确定所述RTD的阻值。

本申请所述电路通过设置两个独立的多路模拟开关即第一多路模拟开关和第二多路模拟开关，分别实现RTD的线制检测和阻值测量。还可以理解的是，第一多路模拟开关和第二多路模拟开关可以通过一个多路开关例如第三多路模拟开关实现，此时，该第三多路模拟开关至少包含第一多路模拟开关的通道数和第二多路模拟开关的通道数，以使得该第三多路模拟开关能实现RTD的线制检测和阻值测量。

如图1所示，本申请所述电路还设有第二多路模拟开关(即图1中的多路模拟开关2)，所述MCU输出第二数字信号(即图1中所示的SW2)，该SW2用来控制多路模拟开关2中的多个模拟开关Y的闭合和断开，进而在每个模拟开关Y闭合后，测量各个模拟开关Y的一端的电压(即RTD引线的端电压)，多路模拟开关2输出的引线的端电压被模数转换器ADC转换成数字信号传输至MCU，进而MCU能根据各个引线的端电压和所述第一电阻R1的基准压降VR1确定RTD的阻值，最终能根据该阻值这算出实际测量温度。图1所示的PGA即为信号放大器，对端电压信号进行放大，其可以与模数转换器ADC为一个整体模块，也可以单独设置。

一种实施方式中，按照RTD最高线制(即RTD具有四根引线)设置第二多路模拟开关的开关数量，所述第二多路模拟开关至少包括四个模拟开关Y，如包括第一模拟开关Y1、第二模拟开关Y2、第三模拟开关Y3和第四模拟开关Y4，使得RTD的每根引线都有适配连接的模拟开关Y，进而能在连接的模拟开关Y闭合后，测量出引线的端电压。

举例说明，如图5所示，如果RTD是两线制，一根位于RTD的第一端，一根位于RTD的第二端，电流源连接至第一端的引线上，第一模拟开关Y1(以下简称Y1)的一端连接在电流源上即连接在第一端的引线上，PGA的输出端连接模数转换模块ADC的输入端，ADC的输出端连接MCU。该PGA作为放大器，可以与ADC集成为一个模块，两者也可以单独设置，图5-7中是示意为两者单独设置。第四模拟开关Y4(以下简称Y4)的一端连接在RTD的第二端的引线上。第一电阻R1(以下简称R1)的一端连接在Y4的一端，R1的另一端接地，在R1的两端分别连接有第二电阻R2(以下简称R2)和第三电阻R3(以下简称R3)，且R2和R3均连接至ADC，第二模拟开关Y2(以下简称Y2)和第三模拟开关Y3(以下简称Y3)的一端不连接RTD的引线。Y1、Y2、Y3、Y4的另一端均连接至PGA的输入端。

如图6所示，如果RTD是三线制，RTD有三根引线，一根位于RTD的第一端，两根位于RTD的第二端，电流源连接至第一端的引线上，Y1的一端连接在电流源上即连接在第一端的引线上，PGA的输出端连接模数转换模块ADC的输入端，ADC的输出端连接MCU。Y3和Y4的一端分别连接至第二端的两根引线上。R1的一端连接在Y4的一端，R1的另一端接地，在R1的两端分别连接有第二电阻R2和R3，且R2和R3均连接至ADC。Y2的一端不连接RTD的引线。Y1、Y2、Y3、Y4的另一端均连接至PGA的输入端。

如图7所示，如果RTD是四线制，RTD有四根引线，两根位于RTD的第一端，两根位于RTD的第二端，电流源连接至第一端的第一引线上，Y1的一端连接在电流源上即连接在第一端的第一引线上，Y2的一端连接在RTD的第一端的第二引线上，Y3和Y4的一端分别连接至第二端的两根引线上。R1的一端连接在Y4的一端，R1的另一端接地，在R1的两端分别连接有第二电阻R2和R3，且R2和R3均连接至ADC。Y1、Y2、Y3、Y4的另一端均连接至PGA的输入端。

本发明实施例所述的一种RTD测量方法，采用前述实施方式的RTD测量电路，所述电路不再赘述，所述方法包括：

设置第一电阻的阻值为R1和电流源提供的电流为IDAC1，获得所述第一电阻的基准压降为VR1，以及设定参考电压源获得参考电压；

配置MCU以输出第一数字信号，所述MCU根据所述第一数字信号控制第一多路模拟开关中的各个模拟开关X闭合或断开；

电压跟随器将各个模拟开关X闭合后反馈的电压信号传递给所述MCU；

所述MCU根据反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，其中，所述参考电压小于所述基准压降；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RTD的线制数量，其中，所述线制数量包括二线制、三线制和四线制。

一种实施方式中，所述MCU根据反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，包括：

当所述电压信号小于所述基准压降时，确定所述当前模拟开关X没有连接引线；

当所述电压信号大于或等于所述基准压降时，确定所述当前模拟开关X连接有引线。

可以理解的是，当所述电压信号等于所述基准压降时，连接的引线即为连接有第一电阻的引线，例如图2-4中所示的引线四。而所述电压信号大于所述基准压降时，连接的引线即为补偿用的引线，例如图2-4中所示的引线二和引线三。

一种实施方式中，所述第一多路模拟开关至少包括三个模拟开关X，所述MCU根据所述第一数字信号依次控制所述第一多路模拟开关中的各个模拟开关X闭合，

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为二线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为二线制；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为三线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为三线制；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为四线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为四线制。

如前述描述电路所述，本申请所述方法利用前述电路可以实现对二线制、三线制和四线制的测量。

举例说明，如图2所示，闭合X1，MCU测量的电压为1V，则MCU可判断引线二未连接；闭合X2，若测量电压为1V，则判断引线三未连接；闭合X3，若测量电压为2.5V，则可判断RTD为二线制。

如图3所示，闭合X1，若测量电压为1V，则MCU可判断引线二未连接；闭合X2，若测量电压大于2.5V，则判断引线三连接；闭合X3，若测量电压为2.5V，则可判断外接RTD为三线制。

如图4所示，闭合X1，若测量电压大于2.5V，则MCU可判断引线二连接；闭合X2，若测量电压大于2.5V，则判断引线三连接；闭合X3，若测量电压为2.5V，则可判断外接RTD为四线制。

一种实施方式中，所述方法还包括：

配置所述MCU以输出第二数字信号，所述MCU根据所述第二数字信号控制第二多路模拟开关中的各个模拟开关Y闭合或断开；

在当前模拟开关Y闭合时，所述MCU测量所述当前模拟开关Y连接的引线的端电压；

所述MCU根据各个端电压之间的端电压差和所述基准压降的比值确定所述RTD的阻值。

可以理解的是，对于不同线制来说，在确定RTD的阻值时，计算的端电压差会有所不同，即二线制、三线制和四线制时计算比值的端电压差会有所不同。

一种实施方式中，所述第二多路模拟开关包括至少四个模拟开关Y，第一模拟开关Y1、第二模拟开关Y2、第三模拟开关Y3和第四模拟开关Y4连接的引线的引线阻值分别为RW1、RW2、RW3和RW4，

当所述RTD为二线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

通过各引线的引线阻值补偿校正所述RTD的阻值。

确定第一模拟开关Y1和第四模拟开关Y4连接的引线的端电压V1和V4，得到端电压差V1-V4，其中，V1＝IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)，V4＝IDAC1*R1；

确定所述端电压差V1-V4与所述基准压降VR1之间的第一比值CODE1，CODE1＝(V1-V4)/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第一比值CODE1得到所述RTD的阻值：R＝CODE1*R1-

(RW1+RW4)；

当所述RTD为三线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

确定第一模拟开关Y1、第三模拟开关Y3和第四模拟开关Y4连接的引线的端电压V1、V3和V4，得到端电压差V1-V4和端电压差V3-V4，其中，V1＝

IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)，V3＝IDAC1*(RW4+R1)，V4＝IDAC1*R1；

确定两个端电压差的差值与所述基准压降之间的第二比值CODE2，CODE2＝[(V1-V4)-(V3-V4)]/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第二比值CODE2得到所述RTD的阻值：R＝CODE2*R1-RW1；

当所述RTD为四线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

确定第二模拟开关Y2和第三模拟开关Y3连接的引线的端电压V2和V3，得到端电压差V2-V3，其中，V2＝IDAC1*(R+RW4+R1)，V3＝IDAC1*(RW4+R1)；

确定所述端电压差V2-V3与所述基准压降VR1之间的第三比值CODE3，CODE3＝(V2-V3)/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第三比值CODE3得到所述RTD的阻值：R＝CODE3*R1。

举例说明，图5-7所示，引线一的引线阻值为RW1、引线二的引线阻值为RW2、引线三的引线阻值为RW3和引线四的引线阻值为RW4，引线一、引线二、引线三和引线四分别连接Y1、Y2、Y3和Y4的一端。RTD四根引线的阻值基本相等，以下假设RW1＝RW2＝RW3＝RW4＝RW。RTD的阻值为R。

如图5所示，RTD为二线制时，通过测量引线一和引线四的端电压V1和V4，V1＝IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)＝IDAC1*(2RW+R+R1)，V4＝IDAC1*R1，端电压差V4-V1＝IDAC1*(2RW+R)，R1的基准压降VR1＝V5-V6＝IDAC1*R1，V5和V6分别表示R2和R3一端的端电压，进而求得端电压差V4-V1与基准压降VR1的第一比值CODE1＝IDAC1*(2RW+R)/IDAC1*R1＝(2RW+R)/R1，进而求得R＝CODE1*R1-2RW，引线的电阻通常较小，可以忽略不计，进而可以确定RTD的阻值R≈CODE1*R1，进而可以根据RTD的阻值R得到精确的测量温度。

如图6所示，RTD为三线制时，通过测量引线一、引线三和引线四的端电压V1、V3和V4，V1＝IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)＝IDAC1*(2RW+R+R1)，V3＝IDAC1*(RW4+R1)＝IDAC1*(RW+R1)，V4＝IDAC1*R1，端电压差V4-V1＝IDAC1*(2RW+R)，端电压差V3-V4＝IDAC1*RW4＝IDAC1*RW，进而求得两个端电压差之间的差值与基准压降VR1的第二比值CODE2＝[(V1-V4)-(V3-V4)]/VR1＝IDAC1*(RW+R)/IDAC1*R1＝(RW+R)/R1，进而求得R＝IDAC1*R1-RW，引线的电阻通常较小，可以忽略不计，进而可以确定RTD的阻值R≈CODE1*R1，进而可以根据RTD的阻值R得到精确的测量温度。

如图7所示，RTD为四线制时，通过测量引线一、引线二、引线三和引线四的端电压V1、V2、V3和V4，

V1＝IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)＝IDAC1*(2RW+R+R1)，

V2＝IDAC1*(R+RW4+R1)＝IDAC1*(R+RW+R1)，V3＝IDAC1*(RW4+R1)＝

IDAC1*(RW+R1)，V4＝IDAC1*R1，端电压差V2-V3＝IDAC1*R，进而求得端电压差V2-V3与基准压降VR1的第三比值CODE3＝(V2-V3)/

VR1＝IDAC1*R/IDAC1*R1＝R/R1，可以确定RTD的阻值R＝CODE3*R1，进而可以根据RTD的阻值R得到精确的测量温度。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域普通技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本领域技术人员应理解，尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种RTD线制数量的测量电路，其特征在于，所述电路包括：

RTD，包括多根引线；

电流源，连接至所述RTD的一根引线，提供测量的电流；

第一多路模拟开关，包括多个模拟开关X，所述RTD的其他引线中的每根引线连接至一个模拟开关X的一端；

参考电压源，连接至每个所述模拟开关X的另一端，提供测量的参考电压；

电压跟随器，输入端与每个所述模拟开关X的另一端连接，输出端连接至MCU；

第一电阻，一端连接至所述其他引线中的一根引线，另一端接地，所述第一电阻被配置为具有基准压降；

MCU，配置为输出第一数字信号，以根据所述第一数字信号控制各个所述模拟开关X闭合或断开，并根据所述电压跟随器反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，以确定所述RTD的线制数量，其中，所述参考电压小于所述基准压降，所述线制数量包括二线制、三线制和四线制。

2.如权利要求1所述的电路，其中，所述电路还包括：

第二多路模拟开关，包括多个模拟开关Y，所述RTD的每根引线连接至一个模拟开关Y的一端；

模数转换器，输入端与每个模拟开关Y的另一端连接，输出端连接至所述MCU；

其中，所述MCU还被配置为输出第二数字信号，以根据所述第二信号数字控制各个模拟开关Y闭合或断开，并在当前模拟开关Y闭合时测量所述当前模拟开关Y连接的引线的端电压，以及根据各个端电压之间的端电压差和所述基准压降的比值确定所述RTD的阻值。

3.如权利要求1所述的电路，其中，所述参考电压源与所述电压跟随器的输入端之间设有二极管。

4.如权利要求2所述的电路，其中，所述第一多路模拟开关至少包括三个模拟开关X，所述第二多路模拟开关至少包括四个模拟开关Y。

5.如权利要求1所述的电路，其中，所述RTD具有两端，第一端连接有至少一根引线，第二端连接有至少一根引线，所述电流源连接在所述第一端的一根引线上，所述第一电阻连接在所述第二端的一根引线上。

6.一种RTD线制数量的测量方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-5中任意一项所述的电路，所述方法包括：

设置第一电阻的阻值为R1和电流源提供的电流为IDAC1，获得所述第一电阻的基准压降为VR1，以及设定参考电压源获得参考电压；

配置MCU以输出第一数字信号，所述MCU根据所述第一数字信号控制第一多路模拟开关中的各个模拟开关X闭合或断开；

电压跟随器将各个模拟开关X闭合后反馈的电压信号传递给所述MCU；

所述MCU根据反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，其中，所述参考电压小于所述基准压降；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RTD的线制数量，其中，所述线制数量包括二线制、三线制和四线制。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述MCU根据反馈的电压信号和所述基准压降确定当前模拟开关X是否连接有引线，包括：

当所述电压信号小于所述基准压降时，确定所述当前模拟开关X没有连接引线；当所述电压信号大于或等于所述基准压降时，确定所述当前模拟开关X连接有引线。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述第一多路模拟开关至少包括三个模拟开关X，所述MCU根据所述第一数字信号依次控制所述第一多路模拟开关中的各个模拟开关X闭合，

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为二线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为二线制；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为三线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号小于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为三线制；

所述MCU根据连接引线的数量确定所述RDT为四线制，包括：

闭合第一模拟开关X1，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第二模拟开关X2，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于所述基准压降；闭合第三模拟开关X3，所述MCU接收到的反馈的电压信号大于或等于所述基准压降；确定所述RTD为四线制。

9.如权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括：

配置所述MCU以输出第二数字信号，所述MCU根据所述第二数字信号控制第二多路模拟开关中的各个模拟开关Y闭合或断开；

在当前模拟开关Y闭合时，所述MCU测量所述当前模拟开关Y连接的引线的端电压；

所述MCU根据各个端电压之间的端电压差和所述基准压降的比值确定所述RTD的阻值R。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第二多路模拟开关包括至少四个模拟开关Y，第一模拟开关Y1、第二模拟开关Y2、第三模拟开关Y3和第四模拟开关Y4连接的引线的引线阻值分别为RW1、RW2、RW3和RW4，

当所述RTD为二线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

确定第一模拟开关Y1和第四模拟开关Y4连接的引线的端电压V1和V4，得到端电压差V1-V4，其中，V1＝IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)，V4＝IDAC1*R1；

确定所述端电压差V1-V4与所述基准压降VR1之间的第一比值CODE1，CODE1＝(V1-V4)/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第一比值CODE1得到所述RTD的阻值：R＝CODE1*R1-(RW1+RW4)；

当所述RTD为三线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

确定第一模拟开关Y1、第三模拟开关Y3和第四模拟开关Y4连接的引线的端电压V1、V3和V4，得到端电压差V1-V4和端电压差V3-V4，其中，V1＝IDAC1*(RW1+R+RW4+R1)，V3＝IDAC1*(RW4+R1)，V4＝IDAC1*R1；

确定两个端电压差的差值与所述基准压降之间的第二比值CODE2，CODE2＝[(V1-V4)-(V3-V4)]/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第二比值CODE2得到所述RTD的阻值：R＝CODE2*R1-RW1；

当所述RTD为四线制时，所述MCU根据各个引线的端电压和所述基准压降确定所述RTD的阻值R，包括：

确定第二模拟开关Y2和第三模拟开关Y3连接的引线的端电压V2和V3，得到端电压差V2-V3，其中，V2＝IDAC1*(R+RW4+R1)，V3＝IDAC1*(RW4+R1)；

确定所述端电压差V2-V3与所述基准压降VR1之间的第三比值CODE3，CODE3＝(V2-V3)/VR1，其中，VR1＝IDAC1*R1；

根据所述第三比值CODE3得到所述RTD的阻值：R＝CODE3*R1。