一種三線式鉑熱電阻pt100測溫電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及溫度測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三線式鉑熱電阻PT100測溫電 路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電動設(shè)備逐步朝著高壓、大功率、多功能化的方向發(fā)展，電 動設(shè)備內(nèi)部特定部位的溫度判定是判斷其是否完好的一項重要指標(biāo)。鉑熱電阻的阻值與其 所受溫度近似成線性關(guān)系，且具有信號靈敏度高、易于連續(xù)測量等特點，因此電動設(shè)備廠商 普遍在設(shè)備的特定部位預(yù)埋PT100型鉑熱電阻，PT100電阻阻值的變化，通過處理電路轉(zhuǎn)換 成與其相關(guān)的電壓變化，通過測量此電壓可以計算得到設(shè)備內(nèi)部環(huán)境溫度。
[0003] 然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者 其他儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的 引線對測量結(jié)果會有較大的影響。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種三線式鉑熱電阻PT100測溫電 路，解決了導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果造成的影響，提高了測量精度。
[0005] 本實用新型克服其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種三線式鉑熱電阻PT100測溫電路，包括基準(zhǔn)源D1、采樣電路和差分信號放大電 路；
[0007] 電源經(jīng)電阻R1與基準(zhǔn)源D1的3腳相連接，基準(zhǔn)源D1的1腳和3腳之間連接有電阻R4， 基準(zhǔn)源D1的1腳和2腳之間連接有電阻R10,基準(zhǔn)源D1的2腳接地、1腳產(chǎn)生一個參考電壓，基 準(zhǔn)源D1的輸出電壓接入采樣電路作為采樣電路的輸入電壓；
[0008] 采樣電路采用惠斯通電橋，電阻R6、R7、R13和鉑熱電阻PT100組成惠斯通電橋的4 個橋臂，電阻R6與鉑熱電阻PT100串聯(lián)，電阻R7與電阻R13串聯(lián)，兩個串聯(lián)電路再并聯(lián);所述 鉑熱電阻PT100為三線式，鉑熱電阻PT100的一端引出一根導(dǎo)線通過端子J1的1腳與電阻R6 相連接、另一端引出兩根導(dǎo)線分別通過端子J1的2腳和3腳與電阻R13和電源地相連接，采樣 電路產(chǎn)生的采樣信號接入差分信號放大電路；
[0009] 差分信號放大電路包括放大器U1A、放大器U1B和放大器U1C，鉑熱電阻PT100通過 電阻R2與放大器U1A的同相輸入端相連接，電阻R7通過電阻R17與放大器U1B的同相輸入端 連接，電阻R9和電阻R12串聯(lián)在放大器U1A的反向輸入端和放大器U1B的反相輸入端之間，放 大器U1A的反向輸入端和輸出端之間連接有反饋電阻R8,放大器U1B的反向輸入端和輸出端 之間連接有反饋電阻R14,放大器U1A的輸出端經(jīng)電阻R3和電阻R5接電源地，電阻R3和電阻 R5的分壓與放大器U1C的同相輸入端相連接，放大器U1B的輸出端通過電阻R15與放大器U1C 的反向輸入端相連接，放大器U1C的反向輸入端和輸出端之間連接有反饋電阻R16,放大器 U1C的輸出端經(jīng)電阻R11以及并聯(lián)接地的二極管D2和電容C1輸出一個與鉑熱電阻PT100阻值 相關(guān)的電壓信號。
[0010] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，所述鉑熱電阻PT100的三根導(dǎo)線采用等長度、等橫截面 積、等材質(zhì)的導(dǎo)線。
[0011] 根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，所述基準(zhǔn)源D1為TL431，TL431具有低動態(tài)輸出電阻、全溫 度范圍內(nèi)溫度特性平坦、低輸出電壓噪聲的優(yōu)點，內(nèi)基準(zhǔn)電壓為2.5V;電阻R6、R7和R13采用 低溫漂精密電阻;差分信號放大電路采用四運放集成電路LM324,其內(nèi)部包括四組形式完全 相同的運算放大器，具有高增益、高輸入抵抗、低輸出阻抗的特點，能實現(xiàn)電壓精確放大。
[0012] 本實用新型的有益效果是：
[0013] 本實用新型采用三線式鉑熱電阻PT100測溫電路，解決了導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果造 成的影響，提高了測溫的精度，尤其解決遠(yuǎn)距離測溫測不準(zhǔn)的問題。另外，基準(zhǔn)源電路，隔絕 了外部電源噪聲對測量結(jié)果的影響；差分信號放大電路，采用高輸入阻抗和低輸出阻抗的 放大器，實現(xiàn)電壓精確放大，抗干擾能力強，可以較好的適應(yīng)工藝現(xiàn)場的需求。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的測溫電路原理圖。
【具體實施方式】
[0015] 為了便于本領(lǐng)域人員更好的理解本實用新型，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實 用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明，下述僅是示例性的不限定本實用新型的保護(hù)范圍。
[0016] 如圖1所示，本實用新型的三線式鉑熱電阻PT100測溫電路，包括基準(zhǔn)源D1、采樣電 路和差分信號放大電路，基準(zhǔn)源D1為TL431。
[0017] 電源經(jīng)電阻R1與基準(zhǔn)源TL431的3腳相連接，基準(zhǔn)源TL431的1腳和3腳之間連接有 電阻R4,基準(zhǔn)源TL431的1腳和2腳之間連接有電阻R10,基準(zhǔn)源TL431的2腳接地、1腳產(chǎn)生一 個2.5V的參考電壓，此時基準(zhǔn)源TL431的輸出電J3
，接入采樣電 路作為采樣電路的輸入電壓。
[0018] 所述采樣電路采用惠斯通電橋，電阻R6、R7、R13和鉑熱電阻PT100組成惠斯通電橋 的4個橋臂，電阻R6、R7和R13采用低溫漂精密電阻，電阻R6與鉑熱電阻PT100串聯(lián)，電阻R7與 電阻R13串聯(lián)，兩個串聯(lián)電路再并聯(lián)。所述鉑熱電阻PT100為三線式接入電路，鉑熱電阻 PT100的三根導(dǎo)線采用等長度、等橫截面積、等材質(zhì)的導(dǎo)線，鉑熱電阻PT100的一端引出一根 導(dǎo)線通過端子J1的1腳與電阻R6相連接、另一端引出兩根導(dǎo)線分別通過端子J1的2腳和3腳 與電阻R13和電源地相連接，當(dāng)鉑熱電阻PT100的阻值改變時，電橋上產(chǎn)生一個電壓差信號， 稱為采樣信號，采樣信號接入差分信號放大電路進(jìn)行信號放大處理。
[0019] 差分信號放大電路采用四運放集成電路LM324,其內(nèi)部包括四組形式完全相同的 運算放大器，簡稱放大器，其中放大器U1A、放大器U1B和放大器U1C為四運放集成電路LM324 內(nèi)部相互獨立的三組運算放大器，由于另一組用不到，即未在圖中表示。鉑熱電阻PT100通 過電阻R2與放大器U1A的同相輸入端相連接，電阻R7通過電阻R17與放大器U1B的同相輸入 端連接，電阻R9和電阻R12串聯(lián)在放大器U1A的反向輸入端和放大器U1B的反相輸入端之間， 放大器U1A的反向輸入端和輸出端之間連接有反饋電阻R8,放大器U1B的反向輸入端和輸出 端之間連接有反饋電阻R14,放大器U1A的輸出端經(jīng)電阻R3和電阻R5接電源地，電阻R3和電 阻R5的分壓與放大器U1C的同相輸入端相連接，放大器U1B的輸出端通過電阻R15與放大器 U1C的反向輸入端相連接，放大器U1C的反向輸入端和輸出端之間連接有反饋電阻R16,放大 器U1C的輸出端經(jīng)電阻R11以及并聯(lián)接地的二極管D2和電容C1輸出一個與鉑熱電阻PT100阻 值相關(guān)的電壓信號。
[0020] 本實用新型采用三線式鉑熱電阻PT100測溫電路，能夠有效消除導(dǎo)線電阻對測溫 結(jié)果的影響。假設(shè)一段導(dǎo)線上的電阻為r，PT100的阻值設(shè)為_ ;當(dāng)電橋平衡時，
當(dāng)R6=R7時
，導(dǎo)線電阻對測量 結(jié)果不會產(chǎn)生影響。該三線式測溫電路消除了導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果造成的影響，提高了測 量精度。
[0021] 本實用新型所述的測溫電路，當(dāng)鉑熱電阻PT100的阻值變化時，電橋上產(chǎn)生一個微 小的電壓差信號，即為采樣信號
差分信號放大電路 中
g經(jīng)信號放大電路處理，得到放 大電玨
，經(jīng)過計算得到鉑熱電阻PT100的阻值 后，可根據(jù)鉑熱電阻PT100與溫度的線性關(guān)系，求出相對應(yīng)的溫度值。
[0022] 以上僅描述了本實用新型的基本原理和優(yōu)選實施方式，本領(lǐng)域人員可以根據(jù)上述 描述作出許多變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)應(yīng)該屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種三線式鉑熱電阻PT100測溫電路，其特征在于:包括基準(zhǔn)源D1、采樣電路和差分 信號放大電路； 電源經(jīng)電阻R1與基準(zhǔn)源D1的3腳相連接，基準(zhǔn)源D1的1腳和3腳之間連接有電阻R4,基準(zhǔn) 源D1的1腳和2腳之間連接有電阻R10,基準(zhǔn)源D1的2腳接地、1腳產(chǎn)生一個參考電壓，基準(zhǔn)源 D1的輸出電壓接入采樣電路作為采樣電路的輸入電壓； 采樣電路采用惠斯通電橋，電阻R6、R7、R13和鉑熱電阻PT100組成惠斯通電橋的4個橋 臂，電阻R6與鉑熱電阻PT100串聯(lián)，電阻R7與電阻R13串聯(lián)，兩個串聯(lián)電路再并聯(lián);所述鉑熱 電阻PT100為三線式，鉑熱電阻PT100的一端引出一根導(dǎo)線通過端子J1的1腳與電阻R6相連 接、另一端引出兩根導(dǎo)線分別通過端子J1的2腳和3腳與電阻R13和電源地相連接，采樣電路 產(chǎn)生的采樣信號接入差分信號放大電路； 差分信號放大電路包括放大器U1A、放大器U1B和放大器U1C，鉑熱電阻PT100通過電阻R2與放大器U1A的同相輸入端相連接，電阻R7通過電阻R17與放大器U1B的同相輸入端連接， 電阻R9和電阻R12串聯(lián)在放大器U1A的反向輸入端和放大器U1B的反相輸入端之間，放大器 U1A的反向輸入端和輸出端之間連接有反饋電阻R8,放大器U1B的反向輸入端和輸出端之間 連接有反饋電阻R14,放大器U1A的輸出端經(jīng)電阻R3和電阻R5接電源地，電阻R3和電阻R5的 分壓與放大器U1C的同相輸入端相連接，放大器U1B的輸出端通過電阻R15與放大器U1C的反 向輸入端相連接，放大器U1C的反向輸入端和輸出端之間連接有反饋電阻R16,放大器U1C的 輸出端經(jīng)電阻R11以及并聯(lián)接地的二極管D2和電容C1輸出一個與鉑熱電阻PT100阻值相關(guān) 的電壓信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測溫電路，其特征在于:所述鉑熱電阻PT100的三根導(dǎo)線采用 等長度、等橫截面積、等材質(zhì)的導(dǎo)線。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測溫電路，其特征在于:所述基準(zhǔn)源D1為TL431;電阻R6、R7和 R13采用低溫漂精密電阻;差分信號放大電路采用四運放集成電路LM324。
【專利摘要】本實用新型三線式鉑熱電阻PT100測溫電路，包括基準(zhǔn)源D1、采樣電路和差分信號放大電路，基準(zhǔn)源D1的輸出電壓接入采樣電路作為采樣電路的輸入電壓，采樣電路采用惠斯通電橋，其產(chǎn)生的采樣信號接入差分信號放大電路，差分信號放大電路輸出一個與鉑熱電阻PT100阻值相關(guān)的電壓信號從而測得相應(yīng)的溫度值。本實用新型采用三線式鉑熱電阻PT100測溫電路，解決了導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果造成的影響，提高了測溫的精度，尤其解決遠(yuǎn)距離測溫測不準(zhǔn)的問題。另外，基準(zhǔn)源電路，隔絕了外部電源噪聲對測量結(jié)果的影響；差分信號放大電路，采用高輸入阻抗和低輸出阻抗的放大器，實現(xiàn)電壓精確放大，抗干擾能力強，可以較好的適應(yīng)工藝現(xiàn)場的需求。
【IPC分類】G01K7/21
【公開號】CN205102947
【申請?zhí)枴緾N201520919520
【發(fā)明人】姜曉寧, 單洪朋, ?；圩?
【申請人】山東神戎電子股份有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月18日