專利名稱：采用多路pt100熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度檢測(cè)電路，特別涉及一種采用多路PT100熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
目前，在電廠、水泥廠、鋼廠、礦山以及沿海碼頭，長(zhǎng)期運(yùn)行的電機(jī)和軸承等設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超溫過(guò)熱故障，嚴(yán)重時(shí)還可能造成整個(gè)設(shè)備的損壞，甚至導(dǎo)致人身事故的發(fā)生；所以必須實(shí)時(shí)檢測(cè)這些設(shè)備的溫度，高溫時(shí)報(bào)警或者停機(jī)，以防止設(shè)備損壞。傳統(tǒng)檢測(cè)方法是電機(jī)或軸承廠家在其應(yīng)用的設(shè)備上預(yù)埋多個(gè)PTlOO熱敏電阻，然后使用PT100作為溫度傳感器，連接到其它監(jiān)控設(shè)備生產(chǎn)廠家出產(chǎn)的專用溫度檢測(cè)儀上讀取PTlOO溫度。傳統(tǒng)的檢測(cè)PT100儀器的電路原理主要是PT100的阻值隨溫度呈線性變化，使用恒流源產(chǎn)生的低溫漂恒定值電流流過(guò)PT100，其兩端電壓亦呈線性，經(jīng)過(guò)放大電路調(diào)整電壓信號(hào)后，用ADC轉(zhuǎn)換其電壓值為數(shù)字值，再使用MCU讀取該數(shù)值，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后得出其所測(cè)點(diǎn)溫度值。但這種檢測(cè)電路存在一個(gè)很大缺點(diǎn)，就是一套檢測(cè)電路只能檢測(cè)一個(gè)PTlOO熱敏電阻，若一臺(tái)電機(jī)預(yù)埋多個(gè)PTioo以檢測(cè)不同位置的溫度，則與之相對(duì)應(yīng)的需要安裝同樣數(shù)量的檢測(cè)儀器，或者檢測(cè)儀器中內(nèi)置同樣數(shù)量的檢測(cè)電路，造成檢測(cè)儀的高投入、低效率；且操作復(fù)雜，可靠性欠佳。因此，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)便，性能可靠，實(shí)用效果顯著的采用多路PTlOO熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路，成為該領(lǐng)域技術(shù)人員急待著手解決的問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、性能可靠、 操作簡(jiǎn)便、有效提高工作效率的采用多路PTlOO熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路。換言之，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為需要多點(diǎn)PT100溫度檢測(cè)的設(shè)備提供一種利用率高、投入成本低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的多路PTioo檢測(cè)采樣電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種采用多路PT100熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路，其特征在于所述電路包括一個(gè)低溫漂恒流源、兩個(gè)8通道電子切換開(kāi)關(guān)、一個(gè)高精密基準(zhǔn)電壓源和一個(gè)軌對(duì)軌雙路低溫漂高精密運(yùn)放及以其為核心組成的兩級(jí)電壓信號(hào)放大調(diào)整運(yùn)放電路；
并設(shè)有8個(gè)作為溫度傳感器測(cè)溫的PT100熱敏電阻與低溫漂恒流源電路輸出端連接； 所述低溫漂恒流源電路使用恒壓源、三極管及匹配電阻搭建，并連接一個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)的公共點(diǎn)，該電子切換開(kāi)關(guān)8個(gè)通道對(duì)應(yīng)連接8路PT100熱敏電阻；并使用另一電子切換開(kāi)關(guān)的8個(gè)通道對(duì)應(yīng)連接8個(gè)PT100的電壓采樣點(diǎn)，其公共端連接運(yùn)放，輸出端外接模擬/ 數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器；所述精密基準(zhǔn)電壓源連接運(yùn)放。
所述兩個(gè)8通道電子切換開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)的公共點(diǎn)連接恒流源的輸出，其8個(gè)通道作為恒定電流輸出端連接8路PT100熱敏電阻，熱敏電阻另一端接電源負(fù)極；并使用另一電子切換開(kāi)關(guān)的8個(gè)通道作為輸入端連接此8個(gè)PT100的電壓信號(hào)采樣點(diǎn)， 其公共端輸出電壓信號(hào)連接運(yùn)放電路。所述電子切換開(kāi)關(guān)采用8通道或按倍數(shù)關(guān)系擴(kuò)展，且對(duì)應(yīng)擴(kuò)展設(shè)置PT100熱敏電阻。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可連接測(cè)量多達(dá)8路或更多的PT100熱敏電阻，使用 DC5V即可正常穩(wěn)定工作，工作電流小于15mA，節(jié)能低功耗；本發(fā)明電路可外接單片機(jī)、ARM 等可編程器件，切換8路PT100的連接通道，并通過(guò)調(diào)整運(yùn)放電路、讀取外部ADC數(shù)值，并進(jìn)行計(jì)算后得出8個(gè)點(diǎn)所測(cè)的溫度數(shù)值。該電路使用簡(jiǎn)單的電子切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)8 路或更多的PT100檢測(cè)，相比傳統(tǒng)的PT100檢測(cè)電路，具有能夠大量節(jié)約電子元器件和縮小電路板面積的優(yōu)點(diǎn)；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)便，并且降低功耗，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，應(yīng)用效果非常顯著。


圖1是本發(fā)明電路框圖； 圖2是本發(fā)明電路原理圖3是本發(fā)明通道切換電路部分等效電阻電路圖； 圖中
Ul、U2為8通道電子切換開(kāi)關(guān)，U3A為一級(jí)運(yùn)放電路、U3B 二級(jí)運(yùn)放電路，U4電壓源和 Ql三極管組成恒流源，U5為基準(zhǔn)電壓源；
Jl為供電和控制信號(hào)輸入、電壓信號(hào)輸出接口 ；
P6、P7為8路PT100接入接口 ；
Rl、R2為電流源輸出電流調(diào)整匹配電阻；
R3、R4為第一級(jí)運(yùn)放電路的電壓信號(hào)倍數(shù)放大匹配電阻；
R5、R6、R7、R8為第二級(jí)運(yùn)放電路的電壓信號(hào)調(diào)零輸出匹配電阻；
R9為運(yùn)放電路電壓信號(hào)輸出的限流電阻；
C1、C2、C3、E1分別為U1、U2、U3、U5的退耦電容；
C4為運(yùn)放電路輸出電壓信號(hào)的濾波電容；
U1R、U2R為兩個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)通道等效內(nèi)阻。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、 特征詳述如下
如圖1-圖3所示，一種采用多路PT100熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路，該電路包括一個(gè)低溫漂恒流源電路、兩個(gè)8通道電子切換開(kāi)關(guān)集成電路(以下簡(jiǎn)稱電子切換開(kāi)關(guān))，一個(gè)高精密(輸出誤差< 0. 2%)基準(zhǔn)電壓源集成電路，以及一個(gè)軌對(duì)軌雙路低溫漂 (溫度系數(shù)< 0. 5uV/°C)運(yùn)算放大器集成電路(以下簡(jiǎn)稱運(yùn)放)及以其為核心組成的兩級(jí)電壓信號(hào)放大調(diào)整運(yùn)放電路。
并設(shè)有8個(gè)作為溫度傳感器測(cè)溫的PT100熱敏電阻與低溫漂恒流源電路輸出端連接，恒流源輸出的電流流過(guò)PTlOO熱敏電阻，使其兩端產(chǎn)生能夠隨溫度改變而呈線性變化的電壓信號(hào)，所述兩個(gè)8通道電子切換開(kāi)關(guān)用于切換8個(gè)PT100熱敏電阻在該電路中的接入和檢測(cè)，基準(zhǔn)電壓源和運(yùn)放電路用于電壓信號(hào)的調(diào)整輸出。所述低溫漂恒流源電路使用恒壓源、三極管及匹配電阻搭建，并連接一個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)的公共點(diǎn)，該電子切換開(kāi)關(guān)8個(gè)通道對(duì)應(yīng)連接8路PT100熱敏電阻；并使用另一電子切換開(kāi)關(guān)的8個(gè)通道對(duì)應(yīng)連接8個(gè)PT100的電壓采樣點(diǎn)，其公共端連接運(yùn)放，輸出端外接自選ADC (模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器)；精密基準(zhǔn)電壓源連接運(yùn)放。所述低溫漂恒流源電路使用恒壓源、三極管及匹配電阻搭建，并連接一個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)的公共點(diǎn)，為接入電路的PTlOO熱敏電阻提供測(cè)溫用恒定電流；所述電路僅使用一套恒流源電路進(jìn)行檢測(cè)，可大大簡(jiǎn)化檢測(cè)電路設(shè)計(jì)元件數(shù)量和功耗。所述的兩個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)的公共點(diǎn)連接恒流源的輸出， 其8個(gè)通道作為恒定電流輸出端連接8路PT100熱敏電阻，熱敏電阻另一端接電源負(fù)極；并使用另一電子切換開(kāi)關(guān)的8個(gè)通道作為輸入端連接此8個(gè)PT100的電壓信號(hào)采樣點(diǎn)，其公共端輸出電壓信號(hào)連接運(yùn)放電路；本發(fā)明電路可外接單片機(jī)、ARM等可編程器件，連接兩個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)的通道選擇輸入引腳，并輸入TTL電平控制信號(hào)，可將任一 PT100熱敏電阻切換接入該電路進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)檢測(cè)順序限制；切換8路PT100的連接通道，并通過(guò)調(diào)整運(yùn)放電路、讀取外部ADC數(shù)值。另一電子切換開(kāi)關(guān)的公共端輸出電壓信號(hào)接入所述的運(yùn)放電路；電子切換開(kāi)關(guān)的公共端首先連接第一級(jí)運(yùn)放電路的輸入端，將電壓信號(hào)進(jìn)行放大，第一級(jí)運(yùn)放電路輸出連接第二級(jí)運(yùn)放電路輸入，將電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)零；精密基準(zhǔn)電壓源的輸出端連接第二級(jí)運(yùn)放電路另一輸入端提供調(diào)零電壓信號(hào)；第二級(jí)運(yùn)放電路輸出端可外接自選ADC(模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器)；進(jìn)行電壓信號(hào)采集；可通過(guò)調(diào)整第一級(jí)運(yùn)放電路的匹配電阻來(lái)調(diào)整輸出電壓信號(hào)放大倍數(shù)，可通過(guò)調(diào)整第二級(jí)運(yùn)放電路的精密基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓信號(hào)來(lái)調(diào)整輸出電壓信號(hào)的調(diào)零基準(zhǔn)，即可通過(guò)雙路運(yùn)放電路調(diào)整輸出電壓信號(hào)范圍，以適應(yīng)不同的測(cè)溫范圍和ADC基準(zhǔn)電壓。所述電路可按照相同的電路原理進(jìn)行擴(kuò)展，可通過(guò)更換具有更多通道數(shù)的電子切換開(kāi)關(guān)(例如16通道電子切換開(kāi)關(guān)或更多倍數(shù))，實(shí)現(xiàn)切換接入和檢測(cè)相應(yīng)更多數(shù)量的 PT100熱敏電阻。下面結(jié)合電路原理圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述
(1)外接電路可使用供電和控制信號(hào)輸入、電壓信號(hào)輸出接口 Jl為該多路PTlOO檢測(cè)電路供電，供電電壓DC5V，供電電流>15mA，所述供電和控制信號(hào)輸入、電壓信號(hào)輸出接口 Jl上的外接點(diǎn)ADC為最終輸出經(jīng)調(diào)整后的PT100電壓信號(hào)，可接模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣；外接點(diǎn) C0DE(TC0DE2為外部電路控制信號(hào)線，可使用單片機(jī)或ARM的GPIO輸出模式連接，來(lái)控制該檢測(cè)電路的多路PT100接入點(diǎn)進(jìn)行切換，選擇邏輯如表1所示 表1
C0DE2電平CODEl電平CODEO電平接入PT100編號(hào)LLLPT100-1LLHPT100-2LHLPT100-3
權(quán)利要求
1.一種采用多路PTioo熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路，其特征在于所述電路包括一個(gè)低溫漂恒流源、兩個(gè)8通道電子切換開(kāi)關(guān)、一個(gè)高精密基準(zhǔn)電壓源和一個(gè)軌對(duì)軌雙路低溫漂高精密運(yùn)放及以其為核心組成的兩級(jí)電壓信號(hào)放大調(diào)整運(yùn)放電路；并設(shè)有8個(gè)作為溫度傳感器測(cè)溫的PT100熱敏電阻與低溫漂恒流源電路輸出端連接；所述低溫漂恒流源電路使用恒壓源、三極管及匹配電阻搭建，并連接一個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)的公共點(diǎn)，該電子切換開(kāi)關(guān)8個(gè)通道對(duì)應(yīng)連接8路PT100熱敏電阻；并使用另一電子切換開(kāi)關(guān)的8個(gè)通道對(duì)應(yīng)連接8個(gè)PT100的電壓采樣點(diǎn)，其公共端連接運(yùn)放，輸出端外接模擬/ 數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器；所述精密基準(zhǔn)電壓源連接運(yùn)放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用多路PT100熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路， 其特征在于所述兩個(gè)8通道電子切換開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)的公共點(diǎn)連接恒流源的輸出，其8個(gè)通道作為恒定電流輸出端連接8路PT100熱敏電阻，熱敏電阻另一端接電源負(fù)極；并使用另一電子切換開(kāi)關(guān)的8個(gè)通道作為輸入端連接此8個(gè)PT100的電壓信號(hào)采樣點(diǎn)， 其公共端輸出電壓信號(hào)連接運(yùn)放電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用多路PT100熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路， 其特征在于所述電子切換開(kāi)關(guān)采用8通道或按倍數(shù)關(guān)系擴(kuò)展，且對(duì)應(yīng)擴(kuò)展設(shè)置PT100熱敏電阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用多路PT100熱敏電阻作為溫度傳感器的切換檢測(cè)電路，所述電路包括一個(gè)低溫漂恒流源、兩個(gè)8通道電子切換開(kāi)關(guān)，一個(gè)高精密基準(zhǔn)電壓源以及一個(gè)軌對(duì)軌雙路高精密運(yùn)放；所述電路以PT100熱敏電阻作為溫度傳感器測(cè)溫，恒流源輸出的電流流過(guò)PT100，使其兩端產(chǎn)生能夠隨溫度改變而呈線性變化的電壓信號(hào)，兩個(gè)電子切換開(kāi)關(guān)用于切換8個(gè)PT100在該電路中的接入和檢測(cè)，基準(zhǔn)電壓源和運(yùn)放用于輸出電壓信號(hào)的調(diào)整。該電路使用簡(jiǎn)單的電子切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)8路PT100檢測(cè)，相比傳統(tǒng)的PT100檢測(cè)電路，具有能大量節(jié)約電子元器件和縮小電路板面積的優(yōu)點(diǎn)，并且降低功耗，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，應(yīng)用效果非常顯著。
文檔編號(hào)G01K7/24GK102426066SQ20111028806
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者劉守寧, 李津?qū)? 楊欣 申請(qǐng)人:天津成科自動(dòng)化工程技術(shù)有限公司