CN208223667U

CN208223667U - 温度采集测量变送电路

Info

Publication number: CN208223667U
Application number: CN201820318592.5U
Authority: CN
Inventors: 徐重军; 杨攀
Original assignee: SHANGHAI RONGDE ENGINEERING EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI RONGDE ENGINEERING EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2018-12-11
Anticipated expiration: 2028-03-08

Abstract

本实用新型公开了一种温度采集测量变送电路，本电路包括温度传感器、第一基准电流源、第二基准电流源、A/D转换器、处理器、D/A转换器、运算放大器、三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，温度传感器一端采用第一导线连接A/D转换器正输入端、另一端采用第二导线和第三导线连接A/D转换器负输入端和基准输入端，第一和第二基准电流源的输出端连接A/D转换器正负输入端，第一电阻两端连接第三导线和接地，A/D转换器、处理器、D/A转换器依次连接，D/A转换器输出端连接运算放大器正输入端，运算放大器、三极管构成变送电路其中第一导线、第二导线和第三导线的阻值相同。本电路结构简单，有效提高测量精度，降低成本，且易于实现。

Description

温度采集测量变送电路

技术领域

本实用新型涉及一种温度采集测量变送电路。

背景技术

温度是人们生活、生产以及各类实验的重要物理参数之一，温度的采集或控制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的输出信号的传感器。主要用于工业过程温度参数的测量和控制，是目前工业过程控制中常用的一种温度传感器，由于传感器安装位置与测量变送电路之间距离一般比较长，因此其连接电缆的电阻对测量精度影响比较大，为消除影响一般使用三线制的接线方式，使得变送测量电路本身比较复杂，并且很容易受到其使用的电阻运放等器件的温漂及稳定性的影响，降低了温度测量精度，提高了测量成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种温度采集测量变送电路，本电路克服传统温度测量的缺陷，其结构简单，所采用的元器件少，减少对温度测量的影响，有效提高测量精度，降低测量成本，并且易于实现。

为解决上述技术问题，本实用新型温度采集测量变送电路包括温度传感器、第一基准电流源、第二基准电流源、A/D转换器、处理器、D/A转换器、运算放大器、三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述温度传感器一端采用第一导线连接所述A/D转换器正输入端、另一端分别采用第二导线和第三导线连接所述A/D转换器负输入端和基准输入端，所述第一基准电流源和第二基准电流源的输出端分别连接所述A/D转换器正输入端和负输入端，所述第一电阻一端连接所述第三导线、另一端接地，所述A/D转换器输出端连接所述处理器输入端，所述处理器输出端连接所述D/A转换器输入端，所述D/A转换器输出端连接所述运算放大器正输入端，所述运算放大器输出端连接所述三极管基极，所述三极管发射极和运算放大器负输入端接地，所述三极管集电极连接工作电源正端，所述第三电阻和第四电阻串联后一端连接所述运算放大器正输入端、另一端连接工作电源负端，所述第二电阻两端分别连接所述三极管发射极和工作电源负端，所述第一导线、第二导线和第三导线的阻值相同。

进一步，所述温度传感器是pt100温度传感器。

进一步，所述第一电阻阻值大于pt100温度传感器测温范围内最大电阻阻值的1.5倍。

进一步，所述第一电阻和第二电阻是高精度低温漂电阻。

由于本实用新型温度采集测量变送电路采用了上述技术方案，即本电路包括温度传感器、第一基准电流源、第二基准电流源、A/D转换器、处理器、D/A转换器、运算放大器、三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，温度传感器一端采用第一导线连接A/D转换器正输入端、另一端采用第二导线和第三导线连接A/D转换器负输入端和基准输入端，第一和第二基准电流源的输出端连接A/D转换器正负输入端，第一电阻两端连接第三导线和接地，A/D转换器、处理器、D/A转换器依次连接，D/A转换器输出端连接运算放大器正输入端，运算放大器、三极管构成变送电路其中第一导线、第二导线和第三导线的阻值相同。本电路克服传统温度测量的缺陷，其结构简单，所采用的元器件少，减少对温度测量的影响，有效提高测量精度，降低测量成本，并且易于实现。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型温度采集测量变送电路示意图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本实用新型温度采集测量变送电路包括温度传感器1、第一基准电流源2、第二基准电流源3、A/D转换器4、处理器5、D/A转换器6、运算放大器7、三极管8、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述温度传感器1一端采用第一导线11连接所述A/D转换器4正输入端AIN+、另一端分别采用第二导线12和第三导线13连接所述A/D转换器4负输入端AIN-和基准输入端VREF，所述第一基准电流源2和第二基准电流源3的输出端分别连接所述A/D转换器4正输入端AIN+和负输入端AIN-，所述第一电阻R1一端连接所述第三导线13、另一端接地，所述A/D转换器4输出端连接所述处理器5输入端，所述处理器5输出端连接所述D/A转换器6输入端，所述D/A转换器6输出端连接所述运算放大器7正输入端，所述运算放大器7输出端连接所述三极管8基极，所述三极管8发射极和运算放大器7负输入端接地，所述三极管8集电极连接工作电源正端L+，所述第三电阻R3和第四电阻R4串联后一端连接所述运算放大器7正输入端、另一端连接工作电源负端L-，所述第二电阻R2两端分别连接所述三极管8发射极和工作电源负端L-，所述第一导线11、第二导线12和第三导线13的阻值相同。

优选的，所述温度传感器1是pt100温度传感器。

优选的，所述第一电阻R1阻值大于pt100温度传感器测温范围内最大电阻阻值的1.5倍。

优选的，所述第一电阻R1和第二电阻R2是高精度低温漂电阻，以减少其阻值变化所引起的温度测量误差。

本电路将温度传感器的温度信号变送为4～20mA的标准电流信号，在采集测量部分采用双路恒流源对温度传感器独立供电，根据电流在温度传感器上产生的压降以及在第一电阻上产生的压降的关系计算出温度传感器的电阻值从而得出其温度值，在变送输出部分采用三极管作为电流放大输出器件，采用第二电阻作为I/V转换器件，通过控制第二电阻上的电压，从而准确控制输出电流值。

如图1所示，本电路中第一导线、第二导线和第三导线的阻值分别等效为RL1、RL2和RL3，温度传感器实时采集温度变化量并传输至A/D转换器，A/D转换器使用双端差分输入从而可以抑制共模信号的干扰，提高稳定性，数据采集电路部分与数据处理电路部分共地，但与变送输出电路部分不共地，且A/D转换器的基准电压采用的是外部基准。本电路工作原理是首先使第一基准电流源开启，第二基准电流源关断，此时测量端的电流的流向为第一基准电流源、RL1、温度传感器、RL3、R1至GND，此时将AIN+端的电压记为，AIN-端的电压记为，AIN+与AIN-之间的电压差记为，VREF端电压（即第一电阻R1上的电压）记为，第一基准电流源的输出电流值记为，此时A/D转换器输出值记为，A/D转换器输出的最大值为，此时可知有如下关系式：

即：

综合上面三个关系式可得：

其中：R_PT100为温度传感器测温阻值，R1为第一电阻阻值，

将AD1的值传输至处理器中进行保存；

然后，使第一基准电流源关断，第二基准电流源开启，此时测量端的电流流向为第二基准电流源、RL2、RL3、R1至GND，将此时AIN+端的电压值记为，AIN-端的电压值记为，AIN+与AIN-之间的电压差记为，VREF端电压（即第一电阻R1上的电压）记为，第二基准电流源的输出电流值记为，A/D转换器输出值记为AD2，此时可以得到如下关系式：

即：

综合上面三个关系式可得：

将AD2的值传输至处理器中进行保存；

在处理器中对前两次的值进行相加运算可得：

由于RL1和RL2分别是第一导线和第二导线的阻值，并且线缆使用的材料完全相同、长度也相同,RL1=RL2，因此上式可变为：

即：

经过对两次AD数据的处理即可得到温度传感器电阻值关系式，此时只要知道A/D转换器的转换位数和第一电阻的准确阻值，即可得到温度传感器的准确电阻值，然后根据处理器中预先存入的温度传感器的分度表，即可得到当前温度值，至此得到了PT100温度传感器的温度值。

将此时计算得到的温度值记为T1，将温度量程上限记为，并将温度为时传入D/A转换器的值记为DA1，将温度量程下限记为，并将温度为时传入D/A转换器的值记为DA2，将温度为T1时传入D/A转换器的值记为DA3，则有以下关系式：

即：

上式中的DA1、DA2、、在产品生产时候就会进行标定，因此根据T1进行计算即可得到DA3，将DA3传入D/A转换器中；

对于本电路的变送输出部分，采用两线制V/I变换电路，该电路可根据D/A转换器输出的电压值准确转换为相应的电流值从而达到输出4～20mA的效果,成为标准输出。

Claims

1.一种温度采集测量变送电路，包括温度传感器，其特征在于：还包括第一基准电流源、第二基准电流源、A/D转换器、处理器、D/A转换器、运算放大器、三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述温度传感器一端采用第一导线连接所述A/D转换器正输入端、另一端分别采用第二导线和第三导线连接所述A/D转换器负输入端和基准输入端，所述第一基准电流源和第二基准电流源的输出端分别连接所述A/D转换器正输入端和负输入端，所述第一电阻一端连接所述第三导线、另一端接地，所述A/D转换器输出端连接所述处理器输入端，所述处理器输出端连接所述D/A转换器输入端，所述D/A转换器输出端连接所述运算放大器正输入端，所述运算放大器输出端连接所述三极管基极，所述三极管发射极和运算放大器负输入端接地，所述三极管集电极连接工作电源正端，所述第三电阻和第四电阻串联后一端连接所述运算放大器正输入端、另一端连接工作电源负端，所述第二电阻两端分别连接所述三极管发射极和工作电源负端，所述第一导线、第二导线和第三导线的阻值相同。

2.根据权利要求1所述的温度采集测量变送电路，其特征在于：所述温度传感器是pt100温度传感器。

3.根据权利要求2所述的温度采集测量变送电路，其特征在于：所述第一电阻阻值大于pt100温度传感器测温范围内最大电阻阻值的1.5倍。

4.根据权利要求1、2或3所述的温度采集测量变送电路，其特征在于：所述第一电阻和第二电阻是高精度低温漂电阻。