CN202693151U - 一种温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温度测量装置，包括温度传感器、与温度传感器连接的变换电路、与变换电路连接的放大电路、与放大电路连接的模数转换电路和与模数转换电路连接的处理电路，其特征在于，所述装置包括基准电压产生电路，基准电压产生电路通过分压电路分别与变换电路和模数转换电路相连接。本技术方案采用了新的设计思路，通过采用处理电路和基准电压相配合的方式达到消除引线电阻、元件误差和温漂的目的。且本新型通过使用二线制连接方式，减小温度测量装置的连接复杂度；通过使用普通温漂和精度的元器件，降低成本，缩小体积。

Description

一种温度测量装置

技术领域

本实用新型涉及温度测量技术设备领域，尤其是涉及一种温度测量装置。 

背景技术

长期以来，在自动化控制、仪器仪表、精细化工、生物医药等领域，需要对温度进行精确测量。采用铂电阻传感器测量温度是一种有效的高精度温度测量方法。 

常规的温度测量方法，在温度测量精度要求较高时，为了克服引线电阻、自热效应带来的影响，通常将电路设计的很复杂，而且为了克服温度漂移带来的影响，需要使用低温漂的电压基准或者用恒温槽，以及高精度的外围电路元件，使得测量装置成本很高，体积较大。在使用的时候，对装置的使用环境要求很高。 

发明内容

为了弥补上述温度测量仪器的成本高、电路复杂、实用环境要求高的缺陷，本实用新型提供一种温度测量装置。 

其技术方案为，一种温度测量装置，包括温度传感器、与温度传感器连接的变换电路、与变换电路连接的放大电路、与放大电路连接的模数转换电路和与模数转换电路连接的处理电路，所述装置还包括基准电压产生电路，基准电压产生电路通过分压电路分别与变换电路和模数转换电路相连接。本技术方案采用了新的设计思路，通过采用处理电路和基准电压相配合的方式达到消除引线电阻、元件误差和温漂的目的。且本新型通过使用二线制连接方式，减小温度测量装置的连接复杂度；通过使用普通温漂和精度的元器件，降低成本，缩小体积。 

所述分压电路有三个，其中分压电路A与分压电路B连接在基准电压产生电路与变换电路之间，分压电路C连接在模数转换电路与基准电压产生电路之间。本技术方案中，基准电压产生电路产生一个固定的基准电压Vref，该基准电压通过分压电路A和分压电路B产生了不同的两个电压V1和V2，这两个电压送入变换电路，变换电路将电阻的电阻变化转换为电压变化并输出到放大电路，放大电路的输出连接到模数转换电路的输入端，而模数转换电路输入的基准电压则来自分压电路C。 

所述分压电路有两个，其中分压电路D连接在基准电压产生电路与变换电路之间，分压电路E一端连接有基准电压产生电路，另一端分别连接有模数转换电路和变换电路。本技术方案中，通过适当分配分压电路D和分压电路E的电压输出，可以省略掉一个分压电路来完成三个分压电路的工作。模数转换电路的基准电压来自于分压电路E，达到简化电路的目的。 

所述装置还包括环境温度测量电路，环境温度测量电路与模数转换电路相连接。如果温度传感器所检测的温度不是本装置的环境温度，或者另外需要对装置的环境温度进行检测时，可以为装置加装环境温度测量电路，来确定使用环境的温度。 

所述温度传感器为铂电阻温度传感器。铂电阻温度传感器测量范围大，测量精确，技术成熟，结构简单，使用时间长。 

所述处理电路为单片机处理电路。采用了单片机处理电路（MCU）进行处理，能够将测量结果通过诸如I2C、SPI、RS232/485、CAN总线等不同的方式发送出去。 

本实用新型的有益效果为，（1）采用了标定的方式，消除了引线电阻、铂电阻标准电阻误差、信号调理电路元件误差的影响，允许使用普通的元器件而达到高精度测量的要求，降低了装置成本；（2）本实用新型采用了测量环境温度的方法，能够消除由于环境温度引起的基准电压漂移、电阻器的电阻值漂移带来的测量误差，降低了装置成本，减小了装置体积；（3）本实用新型采用了特有的铂电阻传感器电阻到电压变换电路，通过施加不同的基准电压和电阻器，可以得到不同斜率的一次函数表达式，方便后级进行处理。（4）本实用新型采用了单片机处理电路（MCU）进行处理，能够将测量结果通过诸如I2C、SPI、RS232/485、CAN总线等不同的方式发送出去。 

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例的结构原理示意图； 

图2为本实用新型的具有两个分压电路的一种实施例的结构原理示意图；

图3是本实用新型连接环境温度测量电路的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。 

参照图1，一种温度测量装置，包括温度传感器、与温度传感器连接的变换电路、与变换电路连接的放大电路、与放大电路连接的模数转换电路和与模数转换电路连接的处理电路，所述装置还包括基准电压产生电路，基准电压产生电路通过分压电路分别与变换电路以及模数转换电路相连接。所述分压电路有三个，其中分压电路A与分压电路B连接在基准电压产生电路与变换电路之间，分压电路C连接在模数转换电路与基准电压产生电路之间。 

参照图2，本实用新型的一种实施例。所述分压电路有两个，其中分压电路D连接在基准电压产生电路与变换电路之间，分压电路E一端连接有基准电压产生电路，另一端分别连接有模数转换电路和变换电路。 

结合图3，所述装置还包括环境温度测量电路，环境温度测量电路与模数转换电路相连接。 

本使用新型的温度传感器优先选用铂电阻温度传感器，处理电路为单片机处理电路。 

本实用新型工作的过程中，铂电阻传感器的电阻到变换电路，通过在运算放大器的负输入端通过电阻器R1施加电压V1，正输入端施加电压V2,并将铂电阻RT连接到运算放大器的输出端和负输入端。计算得到运算放大器的输出端电压Vout，计算公式为， 

由于V1、V2是已知的两个不相等的固定电压值，R1是已知的固定电阻器，因此Vout是关于铂电阻的阻值RT的一次函数，从而将铂电阻的电阻变化转换成电压变化。

由于上述铂电阻传感器的电阻到变换电路输出的电压值较小，且随着电阻值RT的增大而减小，因此为了后级处理方便，采用运算放大器组成一个反相放大器，该方向放大器的放大倍数可根据测量的温度范围和基准电压的不同而设置为不同的放大倍数。 

环境温度测量电路采用了PN结作为温度传感器，并给该PN结一个微弱的恒定电流做正向偏置，由于PN结的电压随着温度不同而变换，可以测量出此时的环境温度。 

处理电路和模数转换电路中，处理电路由一颗微处理芯片和外围电路及软件构成，根据对温度测量的精度要求的不同，模数转换电路可以有各种不同精度，也可以使用由微处理器芯片内置的采样/模数转换电路。 

处理电路与模数转换电路的具体作用有：标准温度下元件误差标定，消除铂电阻传感器的引线电阻、铂电阻标准电阻误差、以及其他元件的误差对该装置的影响；不同温度下温漂标定，通过将装置放置在不同环境温度里，通过软件程序运算，消除元件温漂误差对该装置的影响；根据实际应用的需要，将温度测量结果通过不同的总线方式发送出去，或者直接使用温度测量结果进行相应的动作。 

而本新型中的基准电压产生电路则通过对一个固定的基准电压进行不同的电阻分压，得到该装置需要的不同的基准电压值，并使各个电压值具有近似一致的温度特性和误差特性。 

以上所述，为本实用新型的较佳实施案例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。 

Claims (6)

1.一种温度测量装置，包括温度传感器、与温度传感器连接的变换电路、与变换电路连接的放大电路、与放大电路连接的模数转换电路和与模数转换电路连接的处理电路，其特征在于，所述装置还包括基准电压产生电路，基准电压产生电路通过分压电路分别与变换电路和模数转换电路相连接。

2.根据权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于，所述分压电路有三个，其中分压电路A与分压电路B连接在基准电压产生电路与变换电路之间，分压电路C连接在模数转换电路与基准电压产生电路之间。

3.根据权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于，所述分压电路有两个，其中分压电路D连接在基准电压产生电路与变换电路之间，分压电路E一端连接有基准电压产生电路，另一端分别连接有模数转换电路和变换电路。

4.根据权利要求1所述的的温度测量装置，其特征在于，所述装置还包括环境温度测量电路，环境温度测量电路与模数转换电路相连接。

5.根据权利要求1所述的的温度测量装置，其特征在于，所述温度传感器为铂电阻温度传感器。

6.根据权利要求1所述的的温度测量装置，其特征在于，所述处理电路为单片机处理电路。

Images