CN217111217U - 一种带电源补偿的宽适应性测温系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种带电源补偿的宽适应性测温系统，包括镜像恒流模块、热电阻、采样处理模块以及显示模块；镜像恒流模块包括第一电阻、第一晶体管以及第二晶体管；本实用新型的第一晶体管以及第二晶体管构成镜像电流源，避免电流过大导致热电阻过热而给测量带来误差，即本实用新型的测温系统不受温度的影响，同时运用恒流电路使得输出电压与热电阻成良好的线性关系，解决了采样处理模块处理的电压信号的非线性变化问题，测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及测温技术领域，具体涉及一种带电源补偿的宽适应性测温系统。
背景技术
现有技术中温度测量一般分为接触式测量和非接触式，接触式温度测量具有简单、可靠、价格便宜、测量精度高等优点，但由于检测元件热惯性效应的影响，响应时间会比较长，小物体的热容量难以实现精确的测量，且不适用于测量腐蚀介质的温度，也难以测量出物体的温度；非接触式温度测量具有温度场不会被破坏、小物体的热容量能够被测量出、适用于测量移动物体的温度、同时温度的分布和快速响应的速度也可以被测量出的优点，但存在较大的测量误差。
综上所述，急需一种带电源补偿的宽适应性测温系统以解决现有技术中温度测量精度低、受温度影响较大的问题。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种带电源补偿的宽适应性测温系统，以解决现有技术中温度测量精度低、受温度影响较大的问题，具体技术方案如下：
一种带电源补偿的宽适应性测温系统，包括镜像恒流模块、热电阻Pt、采样处理模块以及显示模块；镜像恒流模块包括第一电阻R1、第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2；第一电阻R1的输入端与外部电源连接，第一电阻R1的输出端分别与第一晶体管Q1的集电极、第一晶体管Q1的基极以及第二晶体管Q2的基极连接；第一晶体管Q1的发射极以及第二晶体管Q2的发射极均与热电阻Pt的第一接线端连接，第二晶体管Q2的集电极与热电阻Pt的第二接线端连接，第一电阻R1、第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2以及热电阻Pt构成电路回路；采样处理模块的两端分别与热电阻Pt的第三接线端和第四接线端连接，采样处理模块用于采集热电阻Pt的电压并对电压进行处理；显示模块与采样处理模块连接，用于显示测量的温度。
以上技术方案优选的，还包括第二电阻R2；第一晶体管Q1的发射极以及第二晶体管Q2的发射极均与第二电阻R2的输入端连接，第二电阻R2的输出端与热电阻Pt的第一接线端连接。
以上技术方案优选的，还包括第三电阻R3；第三电阻R3串联在第二电阻R2的输出端与热电阻Pt的第一接线端之间。
以上技术方案优选的，第三电阻R3和热电阻Pt的电阻值相等。
以上技术方案优选的，还包括电容滤波组件；电容滤波组件的一端与第三电阻R3的输出端连接，电容滤波组件的另一端接地。
以上技术方案优选的，所述采样处理模块和热电阻Pt的第三接线端之间设置有第四电阻R4；采样处理模块和热电阻Pt的第四接线端之间设置有第五电阻R5。
以上技术方案优选的，第四电阻R4的输出端和第五电阻R5的输入端之间设置有共模电容组件。
以上技术方案优选的，还包括差模电容C5；差模电容C5的两端分别连接采样处理模块的输入端和输出端，用于抑制导线中的差模干扰信号。
以上技术方案优选的，采样处理模块包括电压采集电路P1、AD滤波采样电路以及单片机；电压采集电路P1的两端分别与热电阻Pt的第三接线端和第四接线端连接，AD滤波采样电路与电压采集电路P1连接；单片机与AD滤波采样电路连接，单片机用于处理电压；单片机与显示模块连接。
以上技术方案优选的，电压采集电路P1和AD滤波采样电路之间设置有放大电路。
应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本实用新型的带电源补偿的宽适应性测温系统包括镜像恒流模块、热电阻、采样处理模块以及显示模块；镜像恒流模块包括第一电阻、第一晶体管以及第二晶体管；本实用新型的第一晶体管以及第二晶体管构成镜像电流源，避免电流过大导致热电阻过热而给测量带来误差，即本实用新型的测温系统不受温度的影响，同时运用恒流电路使得输出电压与热电阻成良好的线性关系，解决了采样处理模块处理的电压信号的非线性变化问题，测量精度高。
(2)本实用新型的第二电阻作用是限流保护；第三电阻的作用是能够与热电阻形成对比参考。
(3)本实用新型的第四电阻和第五电阻作用均是限流保护。
(4)本实用新型的共模电容组件用于消除共模干扰。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
在附图中：
图1是本实施例的镜像恒流模块的电路连接图(示意了电压采集电路)；
图2是本实施例带电源补偿的宽适应性测温系统的连接原理图；
其中，1、电容滤波组件；2、共模电容组件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例：
一种带电源补偿的宽适应性测温系统，包括镜像恒流模块、热电阻Pt、采样处理模块、显示模块、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5，本实施例的热电阻Pt优选为铂热电阻，铂热电阻具有四个接线端(即分别为第一至第四接线端)；本实施例的镜像恒流模块用于为热电阻Pt提供恒定电流，采样处理模块采集并处理热电阻Pt的信号，并将温度结果传输至显示模块(如显示屏)上进行显示，具体如下：
镜像恒流模块包括第一电阻R1、第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2，本实施例的第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2均优选为NPN型三极管，即第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2均包括有基极、集电极以及发射极，第一电阻R1、第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2与热电阻Pt形成回路，连接关系如下：
第一电阻R1的输入端与外部电源(VCC)连接，第一电阻R1的输出端分别连接第一晶体管Q1的集电极、第一晶体管Q1的基极以及第二晶体管Q2的基极；第一晶体管Q1的发射极与第二电阻R2的输入端连接，第二电阻R2的输出端与第三电阻R3的输入端连接，第三电阻R3的输出端与热电阻Pt的第一接线端连接(即第二电阻和第三电阻串联)；第二晶体管Q2的集电极与热电阻Pt的第二接线端连接，第二晶体管Q2的发射极与第二电阻R2的输入端连接。第三电阻R3的阻值与热电阻Pt的阻值相等，均为150欧姆。
所述采样处理模块用于采集热电阻Pt的电压并进行处理后传输至显示模块进行显示，具体如下：
采样处理模块包括电压采集电路(即附图1中的P1)、放大电路、AD滤波采样电路以及单片机；
电压采集电路P1的第一插针(即附图1中的a)与热电阻Pt的第三接线端连接，电压采集电路P1的第二插针(即附图1中的b)与热电阻Pt的第四接线端连接，电压采集电路把温度变化ΔT引起的热电阻Pt阻值变化ΔR，转换为电压变化ΔU；
优选的，在电压采集电路的第一插针和热电阻Pt的第三接线端之间串联有第四电阻R4；电压采集电路的第二插针与热电阻Pt的第四接线端之间串联有第五电阻R5。
所述放大电路与电压采集电路P1连接；
所述AD滤波采样电路与放大电路连接，AD滤波采样电路用于电压信号的滤波以及对电压信号进行采样；
单片机与AD滤波采样电路连接，单片机用于处理和计算AD滤波采样电路中采集的电压，并将温度结果传输至显示模块进行温度显示。
本实施例中的电压采集电路P1、放大电路、AD滤波采样电路以及单片机均参考现有技术。
优选的，本实施例还包括电容滤波组件1、共模电容组件2以及差模电容C5；
所述电容滤波组件1包括电容C1以及电容C2，电容C1以及电容C2的一端均与第三电阻R3的输出端连接，另一端均接地(GND)；
共模电容组件2包括电容C3以及电容C4；电容C3以及电容C4的一端相连接，电容C3的另一端与第五电阻R5的输入端连接，电容C4的另一端与第四电阻R4的输出端连接；
差模电容C5的两端分别连接电压采集电路的两端(即第一插针和第二插针)，差模电容C5用于抑制导线中的差模干扰信号。
参见附图1，附图1中的RA、RB RC以及RD均表示导线的等效电阻。
本实施例的带电源补偿的宽适应性测温系统工作原理是：
外部电源(VCC)的电流经第一电阻R1后，分别传输至第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2的基极，使得第一晶体管Q1的集电极和发射极连通，第二晶体管Q2的集电极和发射极也连通，第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2的发射极流出的电流依次经第三电阻R3、第四电阻R4以及热电阻Pt后，再流回第二晶体管Q2的集电极，形成回路；
其中，电压采集电路P1把温度变化引起的热电阻Pt的阻值变化转换为电压变化，再通过放大电路进行放大，再将其传输到AD滤波采样电路中进行滤波以及采样处理，单片机对AD滤波采样电路中采集的电压进行处理和计算后，将温度结果传输至显示模块进行温度显示。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，包括镜像恒流模块、热电阻Pt、采样处理模块以及显示模块；
镜像恒流模块包括第一电阻R1、第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2；
第一电阻R1的输入端与外部电源连接，第一电阻R1的输出端分别与第一晶体管Q1的集电极、第一晶体管Q1的基极以及第二晶体管Q2的基极连接；
第一晶体管Q1的发射极以及第二晶体管Q2的发射极均与热电阻Pt的第一接线端连接，第二晶体管Q2的集电极与热电阻Pt的第二接线端连接，第一电阻R1、第一晶体管Q1以及第二晶体管Q2以及热电阻Pt构成电路回路；
采样处理模块的两端分别与热电阻Pt的第三接线端和第四接线端连接，采样处理模块用于采集热电阻Pt的电压并对电压进行处理；
显示模块与采样处理模块连接，用于显示测量的温度。
2.根据权利要求1所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，还包括第二电阻R2；第一晶体管Q1的发射极以及第二晶体管Q2的发射极均与第二电阻R2的输入端连接，第二电阻R2的输出端与热电阻Pt的第一接线端连接。
3.根据权利要求2所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，还包括第三电阻R3；第三电阻R3串联在第二电阻R2的输出端与热电阻Pt的第一接线端之间。
4.根据权利要求2所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，第三电阻R3和热电阻Pt的电阻值相等。
5.根据权利要求3所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，还包括电容滤波组件(1)；电容滤波组件(1)的一端与第三电阻R3的输出端连接，电容滤波组件(1)的另一端接地。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，所述采样处理模块和热电阻Pt的第三接线端之间设置有第四电阻R4；采样处理模块和热电阻Pt的第四接线端之间设置有第五电阻R5。
7.根据权利要求6所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，第四电阻R4的输出端和第五电阻R5的输入端之间设置有共模电容组件(2)。
8.根据权利要求6所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，还包括差模电容C5；差模电容C5的两端分别连接采样处理模块的输入端和输出端，用于抑制导线中的差模干扰信号。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，采样处理模块包括电压采集电路P1、AD滤波采样电路以及单片机；电压采集电路P1的两端分别与热电阻Pt的第三接线端和第四接线端连接，AD滤波采样电路与电压采集电路P1连接；单片机与AD滤波采样电路连接，单片机用于处理电压；单片机与显示模块连接。
10.根据权利要求9所述的带电源补偿的宽适应性测温系统，其特征在于，电压采集电路P1和AD滤波采样电路之间设置有放大电路。
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