CN219830134U - 一种用于提升测温精度的电路结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于提升测温精度的电路结构，通过使用FPGA替代了传统测温电路结构中的单片机，使得可以快速地计算处理更高位宽的温度数据，从而可以增大温度的测量精度；且FPGA接口丰富，可以方便地扩展更多更复杂的功能和应用。此外还可以充分利用FPGA可重构的功能，在需要修改处理模块算法的情况下，只需要使用预先配置的码流重新对FPGA进行烧录即可，不需要更换硬件，节约了成本。
Description
技术领域
本实用新型属于测温领域，尤其是涉及一种用于提升测温精度的电路结构。
背景技术
温度作为表征物体冷热程度的物理量，在需要实时监测和控制温度的场合，尤其是恶劣的环境中，如煤矿、石油钻井、精密器件加工、精密激光测量等，高精度和高稳定度测量温度对于保障工作环境的安全和提高工作效率基于重要的作用。
当前测温电路结构中，还存在1、电路没有电流大小可调的功能；
2、恒流源部分使用了分立元件；3、铂温度使用了二线制接线方法；
4、没有温度调节和控制的功能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提出了一种用于提升测温精度的电路结构，以解决当前测温精度低，灵敏度低的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种用于提升测温精度的电路结构，包括温度传感器、用于对所述温度传感器提供驱动电路的恒流源、用于对温度传感器采集到的模拟信号进行信号调理的调理电路、以及对经调理电路调理之后的模拟信号进行模数转换的模数转换模块、将经模数转换模块转换后的数字信号输入FPGA芯片进行计算处理的处理模块，所述FPGA芯片上设置有用于将处理模块处理后的信号进行输出信号输出接口。
进一步地，所述恒流源采用运算放大器来实现。
进一步地，所述恒流源上设置了基准电压源和用于调节电流的电流控制单元，所述基准电压源用于对所述恒流源提供稳定的电压。
进一步地，所述电流控制单元是指在输入恒流源的基准电压的电路上增加了用于调节电流的可调电阻。
进一步地，所述温度传感器采用四线制接线方式。
进一步地，采用四线制接线方式的温度传感器两侧分别外接一根A/D补偿线和一根A/D对地补偿线。
进一步地，所述恒流源的反馈电路上设置了滤波电路。
进一步地，所述FPGA上设置有存储接口，用于将记算处理后的数据通过存储接口存储在存储模块上。
采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型一种用于提升测温精度的电路结构，通过使用FPGA替代了传统测温电路结构中的单片机，使得可以快速地记算处理更高位宽的温度数据，从而可以增大温度的测量精度；且FPGA接口丰富，可以方便地扩展更多更复杂的功能和应用。此外还可以充分利用FPGA可重构的功能，在需要修改处理模块算法的情况下，只需要使用预先配置的码流重新对FPGA进行烧录即可，不需要更换硬件，节约了成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的测温结构示意图；
图2为本实用新型的恒流源模块结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1和图2示出了本实用新型一种用于提升测温精度的电路结构的具体实施例，包括温度传感器、用于对所述温度传感器提供驱动电路的恒流源、用于对温度传感器采集到的模拟信号进行信号调理的调理电路、以及对经调理电路调理之后的模拟信号进行模数转换的模数转换模块、将经模数转换模块转换后的数字信号输入FPGA芯片进行记算处理的处理模块，所述FPGA芯片上设置有用于将处理模块处理后的信号进行输出的信号输出接口。由于使用FPGA替代了传统测温电路结构中的单片机，使得可以快速地计算处理更高位宽的温度数据，从而可以增大温度的测量精度；且FPGA接口丰富，可以方便地扩展更多更复杂的功能和应用。此外还可以充分利用FPGA可重构的功能，在需要修改处理模块算法的情况下，只需要使用预先配置的码流重新对FPGA进行烧录即可，不需要更换硬件，节约了成本。通过信号输出接口可以连接用于将经处理模块计算出的温度值进行显示的显示模块，显示模块可以为各种可以显示的设备，同时在信号输出接口上还可以连接其他模块进行数据通信或者连接用于报警指示的设备。
本实施例中所述恒流源采用运算放大器来实现。在所述恒流源上设置了基准电压源和用于调节电流的电流控制单元，所述基准电压源用于对所述恒流源提供稳定的电压。通过基准电压源为恒流源提供稳定的电压。所述电流控制单元是指在输入恒流源的基准电压的电路上增加了用于调节电流的可调电阻。通过设置电流控制单元，从而可以对电路中的电流进行大小调整。通过恒流源为温度传感器设计了驱动电路，提高了测温精度和稳定度。
本实施例中，基准电压源上设置了滤波电路。如图2所示，Vref为基准电压源，本实施例中采用高精度参考电压源，此基准电压的稳定性和温漂特性是决定电路测温精度的重要前提。本实施例中，基准电压的稳定性由电阻R1和电容 C1两者并联构成一个滤波电路，也称为三极管集电极旁路电容电路，电容C1起着对集电极交流信号旁路的作用，在交流信号中对电阻有着短接作用，取R1上的电压作为基准电压，决定了电路的测量精度和稳定度。
本实施例中，所述温度传感器采用四线制接线方式。所使用的温度传感器是铂温度传感器，金属铂利用随温度变化自身阻值变化的特性来测温，具有温度测量范围大、稳定性强、测温精度准确度高、灵敏度高、耐腐蚀性强、耐氧化等优点。同时本实施例中的温度传感器采用四线制接线方式的温度传感器两侧分别外接一根A/D补偿线和一根A/D对地补偿线，相比于二线制，A/D补偿线和A/D对地补偿线可以提高温度测量精度。如图2所示，X1,X2,X3,X4是铂温度电阻传感器上四根引线上的等效阻抗。
本实施例中，在温度传感器的两端设置了滤波电路。为了稳定铂温度传感器的输出电压，提高温度测量的精度和稳定性，在铂温度电阻传感器的两端还接有由电阻R3，电阻R4和电容C4构成的滤波电路。经过滤波电路后输出的电压Vpt为铂温度传感器的输出电压。
本实施例中，在所述恒流源的反馈电路上设置了滤波电路。如图2所示，接线阻抗X4和电容C2两者构成一个RC串联滤波电路，电阻R2和电容C3的作用与电阻R1和电容C1的作用一样，这里R2是高精密取样电阻，消除恒流源的低温漂移引起的电流变化。高精密取样电阻指的是阻值随温度变化而变化很小的电阻，目的是消除恒流源由于温度漂移等因素影响的电流变化，使得输出电压比值与铂电阻称良好的线性关系。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种用于提升测温精度的电路结构，其特征在于，包括温度传感器、用于对所述温度传感器提供驱动电路的恒流源、用于对温度传感器采集到的模拟信号进行信号调理的调理电路、以及对经调理电路调理之后的模拟信号进行模数转换的模数转换模块、将经模数转换模块转换后的数字信号输入FPGA芯片进行计算处理的处理模块，所述FPGA芯片上设置有用于将处理模块处理后的信号进行输出信号输出接口。
2.根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于，所述恒流源采用运算放大器来实现。
3.根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于，所述恒流源上设置了基准电压源和用于调节电流的电流控制单元，所述基准电压源用于对所述恒流源提供稳定的电压。
4.根据权利要求3所述的电路结构，其特征在于，所述电流控制单元是指在输入恒流源的基准电压的电路上增加了用于调节电流的可调电阻。
5.根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于，所述温度传感器采用四线制接线方式。
6.根据权利要求5所述的电路结构，其特征在于，采用四线制接线方式的温度传感器两侧分别外接一根A/D补偿线和一根A/D对地补偿线。
7.根据权利要求3所述的电路结构，其特征在于，所述恒流源的反馈电路上设置了滤波电路。
8.根据权利要求7所述的电路结构，其特征在于，所述FPGA上设置有存储接口，用于将计算处理后的数据通过存储接口存储在存储模块上。
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