CN204649327U - 一种热电阻信号转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种热电阻信号转换电路，包括电桥电路、运算放大器、线性化处理电路、满度调整电路、零点调整电路和限流电阻；电桥电路适于与热电阻连接，将热电阻的电阻变化转换成电压变化；运算放大器适于将转换后的电压进行放大输出；线性化处理电路适于将运算放大器输出的电压进行线性化处理，并反馈至运算放大器的正向输入端；满度调整电路适于对运算放大器输出电压的最大值进行调整，以满足输出电压最大值的输出要求；零点调整电路适于对运算放大器输出电压的最小值进行调整，以满足输出电压最小值的输出要求；限流电阻适于对运算放大器输出端进行限流。本实用新型提供的热电阻信号转换电路，能够将热电阻信号转换成标准的0.2-1V直流电压信号。

Description

一种热电阻信号转换电路

技术领域

本实用新型属于热电阻领域，具体涉及一种热电阻信号转换电路。

背景技术

热电阻(thermal resistor)是中低温区最常用的一种温度检测器。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的，它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻大都由纯金属材料制成，目前金属材料应用最多的是铂和铜；此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝；工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁-镍等。

但是，本实用新型的发明人经过研究发现，现有热电阻阻值随温度变化并不是完全线性的，若要精确显示温度就必须对其进行线性化处理，而如何将电阻信号变成标准的0.2-1V的直流电压信号，成为目前亟需解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种热电阻信号转换电路，该电路能够将热电阻信号转换成标准的0.2-1V直流电压信号。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种热电阻信号转换电路，包括电桥电路、运算放大器、线性化处理电路、满度调整电路、零点调整电路和限流电阻；其中，电桥电路适于与热电阻连接，将热电阻的电阻变化转换成电压变化；运算放大器适于将转换后的电压进行放大输出；线性化处理电路适于将运算放大器输出的电压进行线性化处理，并反馈至运算放大器的正向输入端；满度调整电路适于对运算放大器输出电压的最大值进行调整，以满足输出电压最大值的输出要求；零点调整电路适于对运算放大器输出电压的最小值进行调整，以满足输出电压最小值的输出要求；限流电阻适于对运算放大器输出端进行限流。

本实用新型提供的热电阻信号转换电路中，所述电桥电路将热电阻的阻值变化转换成电压变化，由此可以方便地转换为用户需要的信号，线性化电路将输出的电压进行线性化处理，运算放大器配合其它元件完成信号转换、放大和线性化处理，并通过满度调整电路对输出电压的最大值和最小值进行调整，以满足输出电压值的输出要求，最终能够将热电阻信号转换成标准的0.2-1V直流电压信号。

进一步，所述电桥电路包括电阻R4、R5和R13，所述电阻R4的一端通过第一接线端子P1与热电阻的第一输出支路连接，电阻R13的一端通过第二接线端子P2与热电阻的第二输出支路连接，热电阻的第三输出支路通过第三接线端子P3接地，电阻R13的另一端连接电阻R5的一端，电阻R4和R5的另一端连接2.5V电源，且所述电阻R4的一端与运算放大器的正向输入端连接。

进一步，所述热电阻信号转换电路还包括匹配电阻R6，该匹配电阻R6的一端与所述电阻R4的一端连接，另一端与运算放大器的正向输入端连接。

进一步，所述热电阻信号转换电路还包括第一引线电阻r1、第二引线电阻r2和第三引线电阻r3，所述第一引线电阻r1串联于热电阻的第一输出支路中并通过第一接线端子P1与电阻R4的一端连接，第二引线电阻r2串联于热电阻的第二输出支路中并通过第二接线端子P2与电阻R12和R13的一端连接，第三引线电阻r3串联于热电阻的第三输出支路中并通过第三接线端子P3接地。

进一步，所述热电阻信号转换电路还包括引线电阻补偿电阻R11和R12，所述电阻R12的一端通过第二接线端子P2与热电阻的第二输出支路连接，另一端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接2.5V电源。

进一步，所述线性化处理电路包括顺序串联的电阻R1、R2和R3，所述电阻R1的一端与运算放大器的正向输入端连接，电阻R3的一端与运算放大器的输出端连接。

进一步，所述满度调整电路包括满度初调电路和满度微调电路，所述满度初调电路包括电阻R8、R9、R10、R14、R15和R16，所述电阻R8、R9和R10顺序串联连接，电阻R8的一端与电桥电路连接，电阻R10的一端与运算放大器的反向输入端连接，所述电阻R14、R15和R16顺序串联连接，电阻R14的一端与运算放大器的反向输入端连接，所述满度微调电路为一电位器WS1，该电位器WS1的第一端与电阻R16的一端连接，第二端为滑动调节端，第二端和第三端与运算放大器的输出端连接。

进一步，所述零点调整电路包括电阻R17、R18、R19和电位器WZ1，所述电阻R18的一端接-1.2V电源，另一端与电位器WZ1的第三端连接，电位器WZ1的第一端与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端连接2.5V电源，电位器WZ1的第二端为滑动调节端并与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端连接运算放大器的负向输入端和输出端。

进一步，所述热电阻信号转换电路还包括滤波电容C1、C2、C3和反馈电容C4，所述滤波电容C1的一端连接2.5V电源，另一端和滤波电容C2的一端连接并接地，滤波电容C2的另一端接运算放大器的正向输入端，滤波电容C3的一端连接限流电阻的输出端，滤波电容C3的另一端接地，反馈电容C4的一端连接运算放大器的负向输入端和零点调整电路，另一端与运算放大器的输出端连接。

附图说明

图1是本实用新型提供的热电阻信号转换电路结构示意图。

图中，100、电桥电路；200、运算放大器；300、线性化处理电路；400、满度调整电路；500、零点调整电路。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

请参考图1所示，一种热电阻信号转换电路，包括电桥电路100、运算放大器200、线性化处理电路300、满度调整电路400、零点调整电路500和限流电阻R7；其中，电桥电路100适于与热电阻Pt100连接，将热电阻Pt100的电阻变化转换成电压变化；运算放大器200适于将转换后的电压进行放大输出；线性化处理电路300适于将运算放大器200输出的电压进行线性化处理，并反馈至运算放大器200的正向输入端；满度调整电路400适于对运算放大器200输出电压的最大值进行调整，以满足输出电压最大值的输出要求；零点调整电路500适于对运算放大器200输出电压的最小值进行调整，以满足输出电压最小值的输出要求；限流电阻R7适于对运算放大器200输出端进行限流。

本实用新型提供的热电阻信号转换电路中，所述电桥电路将热电阻的阻值变化转换成电压变化，由此可以方便地转换为用户需要的信号，线性化电路将输出的电压进行线性化处理，运算放大器配合其它元件完成信号转换、放大和线性化处理，并通过满度调整电路对输出电压的最大值和最小值进行调整，以满足输出电压值的输出要求，最终能够将热电阻信号转换成标准的0.2-1V直流电压信号。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述电桥电路100包括电阻R4、R5和R13，所述电阻R4的一端通过第一接线端子P1与热电阻Pt100的第一输出支路连接，电阻R13的一端通过第二接线端子P2与热电阻Pt100的第二输出支路连接，热电阻Pt100的第三输出支路通过第三接线端子P3接地，电阻R13的另一端连接电阻R5的一端，电阻R4和R5的另一端形成一个节点连接2.5V电源，且所述电阻R4的一端还与运算放大器200的正向输入端连接。通过本实施方式提供的电桥电路，能够将热电阻Pt100的电阻变化转换成电压变化，而该电压信号也只是一个中间变量，可以方便地转换为用户需要的信号，以方便用户测量出现场的温度。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述热电阻信号转换电路还包括匹配电阻R6，该匹配电阻R6的一端与所述电阻R4的一端连接，另一端与运算放大器200的正向输入端连接。本实施方式通过在运算放大器200的正向输入端连接一输入阻抗匹配电阻R6，可以提高精度。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述热电阻信号转换电路还包括第一引线电阻r1、第二引线电阻r2和第三引线电阻r3，所述第一引线电阻r1串联于热电阻的第一输出支路中并通过第一接线端子P1与电阻R4的一端连接，第二引线电阻r2串联于热电阻的第二输出支路中并通过第二接线端子P2与电阻R12和R13的一端连接，第三引线电阻r3串联于热电阻的第三输出支路中并通过第三接线端子P3接地。本实施方式在热电阻的三个输出支路中分别串联一个引线电阻，由此可以对每个输出支路中的电阻进行平衡，以满足转换要求。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述热电阻信号转换电路还包括引线电阻补偿电阻R11和R12，所述电阻R12的一端通过第二接线端子P2与热电阻Pt100的第二输出支路连接，另一端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端与电阻R4和R5另一端形成的节点连接，即也连接至2.5V电源。本实施方式提供的引线电阻补偿电阻R11和R12，可以消除引线电阻r1、r2和r3对热电阻Pt100的影响。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述线性化处理电路300包括顺序串联的电阻R1、R2和R3，所述电阻R1的一端与运算放大器200的正向输入端连接，电阻R3的一端与运算放大器200的输出端连接。具体地，所述电阻R1的一端通过匹配电阻R6与运算放大器200的正向输入端连接，通过本实施方式提供的线性化处理电路，能够对运算放大器200输出的电压进行线性化处理，以满足检测要求。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述满度调整电路400包括满度初调电路和满度微调电路，所述满度初调电路包括电阻R8、R9、R10、R14、R15和R16，所述电阻R8、R9和R10顺序串联连接，电阻R8的一端与电桥电路100连接，其具体与电阻R5和R13之间的节点连接，电阻R10的一端与运算放大器200的反向输入端连接，所述电阻R14、R15和R16顺序串联连接，电阻R14的一端与运算放大器200的反向输入端连接，所述满度微调电路为一电位器WS1，该电位器WS1的第一端与电阻R16的一端连接，第二端为滑动调节端，第二端和第三端与运算放大器200的输出端连接。通过本实施方式提供的满度调整电路，能够对运算放大器200输出电压的最大值进行调整，以满足输出电压最大值的输出要求，同时与运算放大器200组成放大电路，增加电阻R14、R15、R16的输出电压；且所述满度调整电路中的满度初调电路和满度微调电路一起工作，协调取值让其调整范围在2％左右。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述零点调整电路500包括电阻R17、R18、R19和电位器WZ1，所述电阻R18的一端接-1.2V电源，另一端与电位器WZ1的第三端连接，电位器WZ1的第一端与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端连接2.5V电源，电位器WZ1的第二端为滑动调节端并与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端连接运算放大器200的负向输入端和输出端。通过本实施方式提供的零点调整电路，可以向运算放大器200的负向输入端输入电流补偿零点变化，其零点调整后满度会发生变化，因此需要对零点和满度进行反复调整，最终满足运算放大器200输出电压最大值和最小值的输出要求。

作为优选实施例，请参考图1所示，所述热电阻信号转换电路还包括滤波电容C1、C2、C3和反馈电容C4，所述滤波电容C1的一端连接2.5V电源，另一端和滤波电容C2的一端连接并接地，滤波电容C2的另一端接运算放大器200的正向输入端，滤波电容C3的一端连接限流电阻R7的输出端，滤波电容C3的另一端接地，反馈电容C4的一端连接运算放大器200的负向输入端和零点调整电路，另一端与运算放大器200的输出端连接。在本实施例中，所述滤波电容C1用于对2.5V电源的基准电压进行滤波，滤波电容C2用于对运算放大器200的输入电压进行滤波，滤波电容C3用于对运算放大器200的输出电压进行滤波，反馈电容C4用于防止电路震荡。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热电阻信号转换电路，其特征在于，包括电桥电路、运算放大器、线性化处理电路、满度调整电路、零点调整电路和限流电阻；其中，电桥电路适于与热电阻连接，将热电阻的电阻变化转换成电压变化；运算放大器适于将转换后的电压进行放大输出；线性化处理电路适于将运算放大器输出的电压进行线性化处理，并反馈至运算放大器的正向输入端；满度调整电路适于对运算放大器输出电压的最大值进行调整，以满足输出电压最大值的输出要求；零点调整电路适于对运算放大器输出电压的最小值进行调整，以满足输出电压最小值的输出要求；限流电阻适于对运算放大器输出端进行限流。

2.根据权利要求1所述的热电阻信号转换电路，其特征在于，所述电桥电路包括电阻R4、R5和R13，所述电阻R4的一端通过第一接线端子P1与热电阻的第一输出支路连接，电阻R13的一端通过第二接线端子P2与热电阻的第二输出支路连接，热电阻的第三输出支路通过第三接线端子P3接地，电阻R13的另一端连接电阻R5的一端，电阻R4和R5的另一端连接2.5V电源，且所述电阻R4的一端与运算放大器的正向输入端连接。

3.根据权利要求2所述的热电阻信号转换电路，其特征在于，所述热电阻信号转换电路还包括匹配电阻R6，该匹配电阻R6的一端与所述电阻R4的一端连接，另一端与运算放大器的正向输入端连接。

4.根据权利要求2所述的热电阻信号转换电路，其特征在于，所述热电阻信号转换电路还包括第一引线电阻r1、第二引线电阻r2和第三引线电阻r3，所述第一引线电阻r1串联于热电阻的第一输出支路中并通过第一接线端子P1与电阻R4的一端连接，第二引线电阻r2串联于热电阻的第二输出支路中并通过第二接线端子P2与电阻R12和R13的一端连接，第三引线电阻r3串联于热电阻的第三输出支路中并通过第三接线端子P3接地。

5.根据权利要求4所述的热电阻信号转换电路，其特征在于，所述热电阻信号转换电路还包括引线电阻补偿电阻R11和R12，所述电阻R12的一端通过第二接线端子P2与热电阻的第二输出支路连接，另一端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接2.5V电源。

6.根据权利要求1所述的热电阻信号转换电路，其特征在于，所述线性化处理电路包括顺序串联的电阻R1、R2和R3，所述电阻R1的一端与运算放大器的正向输入端连接，电阻R3的一端与运算放大器的输出端连接。

7.根据权利要求1所述的热电阻信号转换电路，其特征在于，所述满度调整电路包括满度初调电路和满度微调电路，所述满度初调电路包括电阻R8、R9、R10、R14、R15和R16，所述电阻R8、R9和R10顺序串联连接，电阻R8的一端与电桥电路连接，电阻R10的一端与运算放大器的反向输入端连接，所述电阻R14、R15和R16顺序串联连接，电阻R14的一端与运算放大器的反向输入端连接，所述满度微调电路为一电位器WS1，该电位器WS1的第一端与电阻R16的一端连接，第二端为滑动调节端，第二端和第三端与运算放大器的输出端连接。

8.根据权利要求1所述的热电阻信号转换电路，其特征在于，所述零点调整电路包括电阻R17、R18、R19和电位器WZ1，所述电阻R18的一端接-1.2V电源，另一端与电位器WZ1的第三端连接，电位器WZ1的第一端与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端连接2.5V电源，电位器WZ1的第二端为滑动调节端并与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端连接运算放大器的负向输入端和输出端。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的热电阻信号转换电路，其特征在于，所述热电阻信号转换电路还包括滤波电容C1、C2、C3和反馈电容C4，所述滤波电容C1的一端连接2.5V电源，另一端和滤波电容C2的一端连接并接地，滤波电容C2的另一端接运算放大器的正向输入端，滤波电容C3的一端连接限流电阻的输出端，滤波电容C3的另一端接地，反馈电容C4的一端连接运算放大器的负向输入端和零点调整电路，另一端与运算放大器的输出端连接。