CN202928716U - 一种高精度智能测温电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高精度智能测温电路，它由恒压源、恒流源电路、PT100铂电阻传感器、差分放大电路Ⅰ、基准源、差分放大电路Ⅱ和滤波电路组成；恒压源输入到恒流源电路，恒流源电路输出到PT100铂电阻传感器，PT100铂电阻传感器输出到差分放大电路Ⅰ，差分放大电路Ⅰ的输出和基准源的输出分别接入到差分放大电路Ⅱ，差分放大电路Ⅱ输出至与单片机AD连接的滤波电路。本实用新型智能测温电路精度高、线性度好、抗干扰能力强，具有广泛的应用空间。
Description
技术领域
本实用新型属于温度检测技术领域，特别涉及一种高精度智能测温电路。
背景技术
铂电阻在一定的温度范围内，电阻值随温度线性变化。通常把铂电阻制成在温度为0°时阻值为100欧姆，由100欧姆铂电阻作为测温电阻成为PT100铂电阻温度传感器。PT100铂电阻温度传感器在-50℃-600℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势，高精度、稳定性好、抗干扰能力强。
PT100铂电阻传感器测量方式有两线制、三线制和四线制。两线制和三线制一般采用桥式测温，利用PT100铂电阻传感器的阻值随温度线性变化，改变桥式测温电路的平衡而产生一个电压差；四线制需要提供一个恒流源，恒流源的电流加在PT100铂电阻传感器上，在PT100铂电阻传感器上产生一个电压差，然后将这个电压差进行调整。两线制PT100铂电阻测温方式由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，即受线路电阻的影响较大，适用于测量精度要求不高、且测量导线的长度不宜过长的场合。三线制测温方式要求PT100铂电阻传感器引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高精度智能测温电路，测量方式为四线制PT100铂电阻传感器测温，能够解决两线制和三线制测量方式在实际测量中测量导线和桥式电路的缺陷，具有精度高、稳定性好，测试精度可达5‰。
本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：
本实用新型高精度智能测温电路，它由恒压源、恒流源电路、PT100铂电阻传感器、差分放大电路Ⅰ、基准源、差分放大电路Ⅱ和滤波电路组成；恒压源输入到恒流源电路，恒流源电路输出到PT100铂电阻传感器，PT100铂电阻传感器输出到差分放大电路Ⅰ，差分放大电路Ⅰ的输出和基准源的输出分别接入到差分放大电路Ⅱ，差分放大电路Ⅱ输出至与单片机AD连接的滤波电路。
本实用新型高精度智能测温电路，所述的恒流源电路由恒压源Vcc、TL431、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和运放芯片U1组成，第一电阻R1的一端分别连接恒压源Vcc和TL431的负极，第一电阻R1的另一端分别连接运放芯片U1的同相端和第二电阻R2，第二电阻R2的另一端与TL431的正极相接后接地，TL431的参考极接入第一电阻R1与第二电阻R2的接点；第三电阻R3的一端接地，第三电阻R3的另一端连接运放芯片U1的反相端，PT100铂电阻传感器连接在运放芯片U1的反相端与输出端之间；PT100铂电阻传感器为四线制传感器，两条测试线连接恒流源电路的运放芯片U1，另两条测试线测量PT100铂电阻传感器的电压降。
本实用新型高精度智能测温电路，所述的差分放大电路Ⅰ由第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和运放芯片U2组成，第四电阻R4的一端连接PT100铂电阻传感器的一路输出，第四电阻R4的另一端分别连接运放芯片U2的同相端和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地，第五电阻R5的一端连接PT100铂电阻传感器的另一路输出，第五电阻R5的另一端连接运放芯片U2的反相端，第七电阻R7连接在运放芯片U2的反相端和输出端之间。
本实用新型高精度智能测温电路，所述的基准源由REF2920实现。
本实用新型高精度智能测温电路，所述的差分放大电路Ⅱ由第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、运放芯片U3组成，差分放大电路Ⅰ的输出U01连接第八电阻R8，第八电阻R8的另一端分别连接运放芯片U3的同相端和第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地，第九电阻R9的一端连接基准源Vee，第九电阻R9的另一端连接运放芯片U3的反相端连接，第十电阻R10连接在运放芯片U3的反相端与输出端之间。
本实用新型测温电路以PT100铂电阻作为温度传感器测温，恒流源输出的电流流过PT100铂电阻，使其两端产生能够随温度改变而呈线性变化的电压信号，基准源与运放组成的差分放大电阻Ⅱ用于输出电压信号的调整。本智能测温电路精度高、线性度好、抗干扰能力强，具有广泛的应用空间。
附图说明
图1是本实用新型整体电路框架图。
图2是本实用新型中恒流源电路和PT100铂电阻传感器连接的电路图。
图3是本实用新型中差分放大电路Ⅰ的电路图。
图4是本实用新型中差分放大电路Ⅱ的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型高精度智能测温电路作进一步说明：
图1是本实用新型整体电路框架图。从图中可看出它由恒压源1、恒流源电路2、PT100铂电阻传感器3、差分放大电路Ⅰ4、基准源5、差分放大电路Ⅱ6和滤波电路7组成；恒压源1输入到恒流源电路2，恒流源电路2输出到PT100铂电阻传感器3，PT100铂电阻传感器3输出到差分放大电路Ⅰ4，差分放大电路Ⅰ4的输出和基准源5的输出分别接入到差分放大电路Ⅱ6，差分放大电路Ⅱ6输出至与单片机AD 8连接的滤波电路7。
图2是本实用新型中恒流源电路和PT100铂电阻传感器连接的电路图。从图中可以看出恒流源电路由恒压源Vcc、TL431、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和运放芯片U1根据欧姆定律实现完成，恒流源电流为1mA；此1mA恒流源通过PT100铂电阻传感器的两条测试线给传感器提供恒定电流，另两条测试线测量PT100铂电阻传感器的电压降ΔU。
图3是本实用新型中差分放大电路Ⅰ的电路图。从图中可以看出差分放大电路Ⅰ由第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和运放芯片U2组成。用于将PT100铂电阻传感器的电压降ΔU进行差分放大处理，然后输出U01。
图4是本实用新型中差分放大电路Ⅱ的电路图。从图中可以看出差分放大电路Ⅱ由第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、运放芯片U3和基准源Vee组成。差分放大电路Ⅰ的输出U01与基准源Vee进行差分运算处理，最终将PT100铂电阻传感器在0°-X°时产生的输出值U01-U差分运算调整到0-5V输出。
运算放大器采用德州仪器公司的OPA*227系列芯片，恒压源Vcc为+5V电压，差分放大电路Ⅰ的放大倍数为20倍，基准源Vee为+2V电压，差分放大电路Ⅱ的放大倍数为3.57倍。
Claims (5)
1.一种高精度智能测温电路，其特征在于，它由恒压源、恒流源电路、PT100铂电阻传感器、差分放大电路Ⅰ、基准源、差分放大电路Ⅱ和滤波电路组成；恒压源输入到恒流源电路，恒流源电路输出到PT100铂电阻传感器，PT100铂电阻传感器输出到差分放大电路Ⅰ，差分放大电路Ⅰ的输出和基准源的输出分别接入到差分放大电路Ⅱ，差分放大电路Ⅱ输出至与单片机AD连接的滤波电路。
2.根据权利要求1所述的高精度智能测温电路，其特征在于，所述恒流源电路由恒压源Vcc、TL431、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和运放芯片U1组成，第一电阻R1的一端分别连接恒压源Vcc和TL431的负极，第一电阻R1的另一端分别连接运放芯片U1的同相端和第二电阻R2，第二电阻R2的另一端与TL431的正极相接后接地，TL431的参考极接入第一电阻R1与第二电阻R2的接点；第三电阻R3的一端接地，第三电阻R3的另一端连接运放芯片U1的反相端，PT100铂电阻传感器连接在运放芯片U1的反相端与输出端之间；PT100铂电阻传感器为四线制传感器，两条测试线连接恒流源电路的运放芯片U1，另两条测试线测量PT100铂电阻传感器的电压降。
3.根据权利要求1所述的高精度智能测温电路，其特征在于，所述的差分放大电路Ⅰ由第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和运放芯片U2组成，第四电阻R4的一端连接PT100铂电阻传感器的一路输出，第四电阻R4的另一端分别连接运放芯片U2的同相端和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地，第五电阻R5的一端连接PT100铂电阻传感器的另一路输出，第五电阻R5的另一端连接运放芯片U2的反相端，第七电阻R7连接在运放芯片U2的反相端和输出端之间。
4.根据权利要求1所述的高精度智能测温电路，其特征在于，所述的基准源由REF2920实现。
5.根据权利要求1所述的高精度智能测温电路，其特征在于，所述的差分放大电路Ⅱ由第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、运放芯片U3组成，差分放大电路Ⅰ的输出U01连接第八电阻R8，第八电阻R8的另一端分别连接运放芯片U3的同相端和第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地，第九电阻R9的一端连接基准源Vee，第九电阻R9的另一端连接运放芯片U3的反相端连接，第十电阻R10连接在运放芯片U3的反相端与输出端之间。
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