CN207335903U - 一种温度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种温度检测系统，其包括可调基准电压及恒流源驱动电路、三线制Pt100A铂电阻接口电路、温度补偿放大电路、压控滤波电路和A/D转换器；所述可调基准电压及恒流源驱动电路分别电连接所述三线制Pt100A铂电阻接口电路和A/D转换器，所述三线制Pt100A铂电阻接口电路电连接所述温度补偿放大电路，所述温度补偿放大电路电连接所述压控滤波电路，所述压控滤波电路电连接所述A/D转换器。本实用新型结构设计合理，测量精度高、误差小，具有良好的可靠性、稳定性和实用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度检测技术领域，具体涉及一种温度检测系统。
背景技术
温度检测装置在海洋、煤矿、地震环境等温度检测应用广泛，随着科学技术的发展，对温度测量精度的要求也越来越精确。金属铂电阻因为具有高稳定性、高精度、响应快、抗震性好及高性能价格比等诸多优点，作为测热元件广泛应用于生产，科研等行业。A级铂电阻(Pt100A)测温误差低至于±(0.15+0.002t)℃,虽然铂电阻具有很高的测温精度，但是在实际运用中后级的信号放大和调理电路会影响温度的测量精度。本实用新型发明应用Pt100A铂电阻作为温度传感器进行测温的，在硬件电路的基础上结合软件对信号调理电路所产生的的偏差进行补偿，使得测温系统精度达到了±0.02℃，在一些对温度精度要求高的环境下进行应用。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种结构设计合理，测量精度高、误差小，具有良好的可靠性、稳定性和实用性的温度检测系统。
本实用新型的技术方案如下：
上述的温度检测系统，包括可调基准电压及恒流源驱动电路、三线制Pt100A铂电阻接口电路、温度补偿放大电路、压控滤波电路和A/D转换器；所述可调基准电压及恒流源驱动电路分别电连接所述三线制Pt100A铂电阻接口电路和A/D转换器，所述三线制Pt100A铂电阻接口电路电连接所述温度补偿放大电路，所述温度补偿放大电路电连接所述压控滤波电路，所述压控滤波电路电连接所述A/D转换器。
所述温度检测系统，其中：所述可调基准电压及恒流源驱动电路是由电阻R1～R6、三极管Q1～Q2、MOS场效应管M1～M5、运算放大器OP1～OP2连接组成；所述三极管Q1～Q2采用PNP型三极管；所述MOS场效应管M1的漏极和衬底连接电源VDD，栅极连接所述运算放大器OP1的输出端，源极依次串接所述电阻R3和R1并连接至所述三极管Q1的发射极；所述三极管Q1的基极和集电极接地；所述MOS场效应管M2的漏极和衬底连接电源VDD，栅极连接所述运算放大器OP1的输出端，源极连接所述电阻R2并通过所述电阻R2连接至所述三极管Q2的发射极；所述三极管Q2的基极和集电极接地；所述运算放大器OP1的同相输入端连接于所述电阻R1与电阻R3之间，反相输入端连接于所述三极管Q2的发射极；所述MOS场效应管M3和M4的漏极和衬底均连接电源VDD，所述MOS场效应管M3的栅极与所述MOS场效应管M4的栅极相连，所述MOS场效应管M5的漏极分别连接所述MOS场效应管M3的源极和栅极，所述MOS场效应管M5的栅极连接所述运算放大器OP2的输出端，所述MOS场效应管M5的源极依次串接所述电阻R4、R5和R6并接地，所述MOS场效应管M5的衬底接地。
所述温度检测系统，其中：所述三线制Pt100A铂电阻接口电路是由电阻R7～R13、铂电阻Pt、运算放大器OP3、电容C1组成；所述电阻R7一端连接所述运算放大器OP3的同相输入端，另一端依次连接所述铂电阻Pt和电阻R9并接地；所述电阻R8一端连接于所述电阻R7与铂电阻Pt之间，另一端连接所述电阻R10并通过所述电阻R10连接所述运算放大器OP3的反相输入端；所述电阻R12一端连接所述运算放大器OP3的输出端，另一端连接所述电阻R13并通过所述电阻R13接地；所述电阻R11一端连接所述运算放大器OP3的反相输入端，另一端连接于所述电阻R12与电阻R13之间；所述电容C1一端连接所述运算放大器OP3的反相输入端，另一端连接所述运算放大器OP3的输出端；所述MOS场效应管M4的源极连接于所述电阻R8与电阻R10之间。
所述温度检测系统，其中：所述温度补偿放大电路是由电阻R14～R18、电容C2～C3、运算放大器OP4组成；所述电阻R14一端连接所述运算放大器OP3的输出端，另一端连接所述电容C3并通过所述电容C3连接至所述运算放大器OP4的同相输入端；所述电阻R16一端连接所述运算放大器OP4的同相输入端，另一端接地；所述电容C2一端接地，另一端依次串接所述电阻R15和R17并连接至所述运算放大器OP4的反相输入端；所述电阻R18一端接地，另一端连接所述运算放大器OP4的反相输入端；所述运算放大器OP4的输出端连接所述A/D转换器。
有益效果：
本实用新型温度检测系统具有误差小、高精度特点，在海洋、煤矿、地震环境等温度检测应用广泛；利用Pt100铂电阻温度测量装置达到了测量精度高、误差小的要求，具有良好的可靠性、稳定性和实用性，其中温度测量误差小于±0.02℃，可以满足工业生产过程中对温度测量的高精度要求。
本实用新型不但可以农业与海洋方面，还可以用于工业生产和科学研究过程中的高精度温度测量，采用三线制(用三根导线将三个电阻并联在电路中)能够有效克服铂电阻自身的引线电阻，减小自热效应，降低外界干扰对测量系统的影响；标定后温度测量误差于±0.02℃，具有良好的可靠性、稳定性和实用性，可以满足工业生产和科学研究过程中对温度测量的高精度要求。
附图说明
图1为本实用新型温度检测系统的结构图；
图2为本实用新型温度检测系统的可调基准电压及恒流源驱动电路图；
图3为本实用新型温度检测系统的铂电阻Pt100A三线制接口放大电路图；
图4为本实用新型温度检测系统的低通滤波和采样保持电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型高精度温度检测系统，包括可调基准电压及恒流源驱动电路1、三线制Pt100A铂电阻接口电路2、温度补偿放大电路3、压控滤波电路4和A/D转换器5。
该可调基准电压及恒流源驱动电路1分别电连接三线制Pt100A铂电阻接口电路2和A/D转换器5，该三线制Pt100A铂电阻接口电路2电连接温度补偿放大电路3，该温度补偿放大电路3电连接压控滤波电路4，该压控滤波电路4电连接A/D转换器5。
该可调基准电压及恒流源驱动电路1产生的恒流源流过三线制Pt100A铂电阻接口电路2，经具有温度补偿放大电路3，然后经过有压控源滤波电路4，最后经过A/D转换器5进行采样分析。
如图2所示，该可调基准电压及恒流源驱动电路1是由电阻R1～R6、三极管Q1～Q2、MOS场效应管M1～M5、运算放大器OP1～OP2连接组成；该三极管Q1～Q2采用PNP型三极管。其中，该MOS场效应管M1的漏极和衬底连接电源VDD，栅极连接运算放大器OP1的输出端，源极依次串接电阻R3和R1并连接至三极管Q1的发射极；该三极管Q1的基极和集电极接地；该MOS场效应管M2的漏极和衬底连接电源VDD，栅极连接运算放大器OP1的输出端，源极连接电阻R2并通过电阻R2连接至三极管Q2的发射极；该三极管Q2的基极和集电极接地；该运算放大器OP1的同相输入端连接于电阻R1与电阻R3之间，反相输入端连接于三极管Q2的发射极；该MOS场效应管M3和M4的漏极和衬底均连接电源VDD，该MOS场效应管M3的栅极与该MOS场效应管M4的栅极相连，该MOS场效应管M5的漏极分别连接该MOS场效应管M3的源极和栅极，该MOS场效应管M5的栅极连接运算放大器OP2的输出端，该MOS场效应管M5的源极依次串接电阻R4、R5和R6并接地，该MOS场效应管M5的衬底接地。
如图2所示，该可调基准电压及恒流源驱动电路1包括基准电压电路和恒流源电路；该基准电压电路主要是给高精度A/D转换器5提供一个可变的参考电压，其主要由运算放大器OP1～OP2、MOS场效应管M1～M2、三极管Q1～Q2、电阻R1～R6等组成，当Vref1通过源跟随器输出可调的Vref2和Vref3。此外，Vref2和Vref3作为高精度A/D转换器5的参考电压。该恒流源电路主要是将铂电阻温度传感器感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号，其主要由MOS场效应管M3～M5、电阻R4～R6等组成，通过调节MOS场效应管的宽长比以及电阻的大小可以控制电流的大小。
如图3所示，该三线制Pt100A铂电阻接口电路2是由电阻R7～R13、铂电阻Pt、运算放大器OP3、电容C1组成。其中，该电阻R7一端连接运算放大器OP3的同相输入端，另一端依次连接铂电阻Pt和电阻R9并接地；该电阻R8一端连接于电阻R7与铂电阻Pt之间，另一端连接电阻R10并通过电阻R10连接运算放大器OP3的反相输入端；该电阻R12一端连接运算放大器OP3的输出端，另一端连接电阻R13并通过电阻R13接地；该电阻R11一端连接运算放大器OP3的反相输入端，另一端连接于电阻R12与电阻R13之间；该电容C1一端连接运算放大器OP3的反相输入端，另一端连接运算放大器OP3的输出端。该可调基准电压及恒流源驱动电路1的MOS场效应管M4的源极连接于三线制Pt100A铂电阻接口电路2的电阻R8与电阻R10之间。
如图4所示，该温度补偿放大电路3是由电阻R14～R18、电容C2～C3、运算放大器OP4组成。其中，该电阻R14一端连接运算放大器OP3的输出端，另一端连接电容C3并通过电容C3连接至运算放大器OP4的同相输入端；该电阻R16一端连接运算放大器OP4的同相输入端，另一端接地；该电容C2一端接地，另一端依次串接电阻R15和电阻R17并连接至运算放大器OP4的反相输入端；该电阻R18一端接地，另一端连接运算放大器OP4的反相输入端；该运算放大器OP4的输出端连接A/D转换器5；该A/D转换器5为高精度转换器。
本实用新型结构设计合理，测量精度高、误差小，具有良好的可靠性、稳定性和实用性。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种温度检测系统，其特征在于：所述检测系统包括可调基准电压及恒流源驱动电路、三线制Pt100A铂电阻接口电路、温度补偿放大电路、压控滤波电路和A/D转换器；所述可调基准电压及恒流源驱动电路分别电连接所述三线制Pt100A铂电阻接口电路和A/D转换器，所述三线制Pt100A铂电阻接口电路电连接所述温度补偿放大电路，所述温度补偿放大电路电连接所述压控滤波电路，所述压控滤波电路电连接所述A/D转换器。
2.如权利要求1所述的温度检测系统，其特征在于：所述可调基准电压及恒流源驱动电路是由电阻R1～R6、三极管Q1～Q2、MOS场效应管M1～M5、运算放大器OP1～OP2连接组成；所述三极管Q1～Q2采用PNP型三极管；
所述MOS场效应管M1的漏极和衬底连接电源VDD，栅极连接所述运算放大器OP1的输出端，源极依次串接所述电阻R3和R1并连接至所述三极管Q1的发射极；所述三极管Q1的基极和集电极接地；所述MOS场效应管M2的漏极和衬底连接电源VDD，栅极连接所述运算放大器OP1的输出端，源极连接所述电阻R2并通过所述电阻R2连接至所述三极管Q2的发射极；所述三极管Q2的基极和集电极接地；所述运算放大器OP1的同相输入端连接于所述电阻R1与电阻R3之间，反相输入端连接于所述三极管Q2的发射极；所述MOS场效应管M3和M4的漏极和衬底均连接电源VDD，所述MOS场效应管M3的栅极与所述MOS场效应管M4的栅极相连，所述MOS场效应管M5的漏极分别连接所述MOS场效应管M3的源极和栅极，所述MOS场效应管M5的栅极连接所述运算放大器OP2的输出端，所述MOS场效应管M5的源极依次串接所述电阻R4、R5和R6并接地，所述MOS场效应管M5的衬底接地。
3.如权利要求2所述的温度检测系统，其特征在于：所述三线制Pt100A铂电阻接口电路是由电阻R7～R13、铂电阻Pt、运算放大器OP3、电容C1组成；
所述电阻R7一端连接所述运算放大器OP3的同相输入端，另一端依次连接所述铂电阻Pt和电阻R9并接地；所述电阻R8一端连接于所述电阻R7与铂电阻Pt之间，另一端连接所述电阻R10并通过所述电阻R10连接所述运算放大器OP3的反相输入端；所述电阻R12一端连接所述运算放大器OP3的输出端，另一端连接所述电阻R13并通过所述电阻R13接地；所述电阻R11一端连接所述运算放大器OP3的反相输入端，另一端连接于所述电阻R12与电阻R13之间；所述电容C1一端连接所述运算放大器OP3的反相输入端，另一端连接所述运算放大器OP3的输出端；
所述MOS场效应管M4的源极连接于所述电阻R8与电阻R10之间。
4.如权利要求1所述的温度检测系统，其特征在于：所述温度补偿放大电路是由电阻R14～R18、电容C2～C3、运算放大器OP4组成；
所述电阻R14一端连接所述运算放大器OP3的输出端，另一端连接所述电容C3并通过所述电容C3连接至所述运算放大器OP4的同相输入端；所述电阻R16一端连接所述运算放大器OP4的同相输入端，另一端接地；所述电容C2一端接地，另一端依次串接所述电阻R15和R17并连接至所述运算放大器OP4的反相输入端；所述电阻R18一端接地，另一端连接所述运算放大器OP4的反相输入端；所述运算放大器OP4的输出端连接所述A/D转换器。
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