本實(shí)用新型涉及工業(yè)生產(chǎn)過程檢測領(lǐng)域，特別是涉及一種恒流源驅(qū)動(dòng)的鉑電阻溫度測量電路。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代社會(huì)中，溫度測量廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及日常生活中。當(dāng)前測溫技術(shù)中廣泛使用的AD590、DS18B20等數(shù)字溫度傳感器雖然簡單便捷，但是其不能滿足高精度測溫的要求。鉑電阻測溫傳感器主要的引線方式有兩線制、三線制和四線制三種。兩線制雖然配線簡單，但是其帶入了引線電阻的誤差。三線制和四線制引線電阻誤差較小，尤其是四線制，由于它的電路回路和電壓測量回路相互獨(dú)立，使其具有更高的精度。

在鉑電阻測溫中，常用的電路連接方法有電橋法和恒流源法。由于電橋法存在著非線性，該方法要想達(dá)到很高的精度需要進(jìn)行非常復(fù)雜的處理；而恒流源大小基本不受外界環(huán)境變化的影響，它的抗干擾程度高于電橋法。但是恒流源電流過大時(shí)，會(huì)引起電阻等器件發(fā)熱，產(chǎn)生自熱效應(yīng)，引起誤差；恒流源電流過小時(shí)，信噪比又難以保證。

為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種恒流源驅(qū)動(dòng)的鉑電阻溫度測量電路。采用0.4mA恒定電流，同時(shí)驅(qū)動(dòng)四線制鉑電阻和精密電阻的測溫系統(tǒng)，以解決高精度測溫中的引線電阻和自熱效應(yīng)這兩個(gè)難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

測量電路由恒流源電路、四線制鉑電阻PT1000、1000Ω精密電阻、信號調(diào)理電路、內(nèi)置差分放大器的A/D采樣電路、供電系統(tǒng)和單片機(jī)構(gòu)成。

(1)恒流源電路的核心器件是REF200芯片

REF200芯片的4、7、8腳相連接，1、2、5腳相連接，6腳接+4V電壓。此連接方式下REF200的3腳輸出電流是恒定的0.4mA。將REF200的3腳輸出的電流加到相串聯(lián)的1000Ω精密電阻和四線制鉑電阻PT1000兩端，分別在精密電阻和鉑電阻兩端得到兩個(gè)電壓信號U₁和U₂。

(2)信號調(diào)理電路由2個(gè)OP07放大器和4個(gè)10K的電阻構(gòu)成

2個(gè)OP07放大器分別對精密電阻電壓信號U₁和鉑電阻電壓信號U₂進(jìn)行放大，U₁放大后的信號V_INN輸入到A/D采樣芯片AD7712通道1的反向輸入端，U₂的放大后的信號V_INP輸入到A/D采樣芯片AD7712通道1的正向輸入端。

(3)內(nèi)置差分放大器的A/D采樣電路由24位的低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7712構(gòu)成

通過AD7712的內(nèi)部差分放大器對電壓信號的變化量V_INP-V_INN進(jìn)行放大并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過串口輸入到單片機(jī)。

(4)供電系統(tǒng)由穩(wěn)壓電路構(gòu)成，為恒流源電路提供+4VDC提供穩(wěn)壓電源，為信號調(diào)理電路、A/D采樣電路和單片機(jī)提供+5VDC和-5VDC穩(wěn)壓電源。

(5)單片機(jī)控制A/D采樣并通過串口接受A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。

工作過程是：REF200提供的0.4mA的恒定電流加到四線制的鉑電阻PT1000和1000Ω精密電阻的兩端。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，PT1000的阻值發(fā)生變化，精密電阻的阻值保持不變，由于在其兩端加恒定不變的電流，所以可以得到與溫度變化相對應(yīng)的電壓信號。然后通過兩個(gè)放大倍數(shù)相同的差分放大器分別提取鉑電阻傳感器和精密電阻兩端的電壓信號，將其分別輸入AD7712內(nèi)置差分放大器的兩個(gè)輸入端，這樣差分放大器的輸入信號便是與溫度變化相對應(yīng)的電壓信號的變化量。通過AD7712的內(nèi)部差分放大器對電壓信號的變化量進(jìn)行放大并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過串口輸入到單片機(jī)。最后在單片機(jī)中用最小二乘法對鉑電阻的非線性進(jìn)行補(bǔ)償，在測溫范圍內(nèi)對其進(jìn)行算法擬合。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是：電路穩(wěn)定可靠，其隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差均小于0.1℃，可實(shí)現(xiàn)高精度溫度測量。

附圖說明

圖1是溫度測量電路示意圖。

圖2是恒流源電路示意圖。

圖3是信號調(diào)理電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型裝置的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。

恒流源部分位于電路的最前級，其穩(wěn)定性和精度影響到整個(gè)系統(tǒng)的精度。REF200內(nèi)部由兩個(gè)100μA的電流源和一個(gè)鏡像電流源組成，且這三部分相互獨(dú)立，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。該芯片溫度系數(shù)低于±25ppm/℃，具有很低的溫漂，其輸出電流的值受外界溫度變化的影響很小。如圖2所示，REF200芯片的4、7、8腳相連接，1、2、5腳相連接，6腳接+4V電壓。根據(jù)REF200所加電壓跟其輸出電流的特性，可知當(dāng)該芯片所加電壓的范圍為2.5V～0V時(shí)，其輸出電流的精度和穩(wěn)定性都很高。該電路連接方式的REF200的輸出電流是恒定的0.4mA，電流由引腳3流出。將3腳輸出的電流加到相串聯(lián)的1000Ω的精密電阻和溫度傳感器PT1000兩端，可以分別在精密電阻和傳感器兩端得到兩個(gè)電壓信號U1和U2，由于1000Ω的精密電阻所表示的是0℃時(shí)的電阻，所以這兩個(gè)電壓信號之差恰好是PT1000傳感器跟0℃相比所產(chǎn)生的電壓變化量。A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過串口輸入到單片機(jī)，最后在單片機(jī)中用最小二乘法對鉑電阻的非線性進(jìn)行補(bǔ)償，在測溫范圍內(nèi)對其進(jìn)行算法擬合。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。