電阻變化線性轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電阻變化線性轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路，其特征在于：包括電壓跟隨電路、包含有熱電阻的恒電流控制電路、差分比例運算電路一及差分比例運算電路二。本實用新型在3.3V單電源供電的情況下，采用恒流輸入熱電阻，利用集成運放單元的精密運算特性實現(xiàn)電阻變化線性轉(zhuǎn)換電壓變化信號，利用差模取樣來提高對共模信號的抗干擾能力，且通過合理的運放比例設(shè)置，使信號幅值達0～3.3V，充分利用微處理器的AD單元的量程(0～3.3V)，增強系統(tǒng)對溫度的解析能力。
【專利說明】
電阻變化線性轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及一種采用熱電阻形式的(PT100)，將0~200攝氏度內(nèi)電阻變化線 性轉(zhuǎn)換為0~3.3V電壓信號的電路。
【背景技術(shù)】
[0002] -般變頻器，具備檢測所驅(qū)動電機定子的溫度的功能，W達到在特殊情況下，對電 機執(zhí)行過溫報警或者保護的動作。市面上電機測溫普遍采用PT100銷熱電阻。PT100在0~ 200攝氏度的范圍內(nèi)阻值與溫度基本成線性關(guān)系，即0攝氏度對應(yīng)阻值100歐姆，200攝氏度 對應(yīng)阻值175歐姆?，F(xiàn)階段主流控制忍片基本上供電電壓為3.3V。為了能采集電機定子的溫 度，需要將熱電阻的電阻變化0~175歐姆線性轉(zhuǎn)換為0~3.3V變化的電壓信號，從而送入控 制忍片的AD單元進行采集。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是:實現(xiàn)電阻變化線性轉(zhuǎn)換電壓信號，且該電壓信 號具有較高的精度。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是提供了一種電阻變化線性轉(zhuǎn)換 為電壓信號的電路，其特征在于:包括電壓跟隨電路、包含有熱電阻的恒電流控制電路、差 分比例運算電路一及差分比例運算電路二，其中，電壓跟隨電路的輸入端與電源相連，電壓 跟隨電路的輸出端與恒電流控制電路的正相輸入端相連，恒電流控制電路的反相輸入端與 熱電阻一端的端電壓，恒電流控制電路的兩個輸出端分別為熱電阻兩端的端電壓，恒電流 控制電路的兩個輸出端分別與差分比例運算電路一的兩個輸入端相連，差分比例運算電路 一的輸出端連接差分比例運算電路二的一個輸入端，差分比例運算電路二的另一個輸入端 與電壓跟隨電路的輸出端相連。
[0005] 優(yōu)選地，所述電壓跟隨電路包括第一集成運放單元與電阻R1及電阻R2,電阻R1的 一端連接所述電源的正極，另一端分別連到第一集成運放單元的同相輸入端與電阻R2的一 端，電阻R2的另一端連接到電源的負極，第一集成運放單元的反相輸入端分別連接到第一 集成運放單元的輸出端、所述恒電流控制電路的同相輸入端、所述比例運算電路二的反相 輸入端。
[0006] 優(yōu)選地，所述恒電流控制電路包括第二集成運放單元、電阻R3及熱電阻，電阻R3的 一端連接到電源的負極，電阻R3的另一端分別連接到第二集成運放單元的反相輸入端、熱 電阻的一端、所述差分比例運算電路一的一個輸入端，熱電阻的另一端分別連接到第二集 成運放單元的輸出端、所述差分比例運算電路一的另一個輸入端，第二集成運放單元的正 相輸入端連接到所述電壓跟隨電路的輸出端。
[0007] 優(yōu)選地，所述差分比例運算電路一包括第Ξ集成運放單元、電阻R4、電阻R5、電阻 R6、電阻R7,電阻R4的一端連接到所述恒電流控制電路的一個輸出端，電阻R4的另一端分別 連到第Ξ集成運放單元的反相輸入端與電阻R7的一端，電阻R5的一端連接到所述恒電流控 制電路的另一個輸出端，電阻R5的另一端分別連到電阻R6的一端與第Ξ集成運放單元的同 相輸入端，電阻R6的另一端連到電源的負極，電阻R7的另一端分別連到第Ξ集成運放單元 的輸出端及所述差分比例運算電路二的一個輸入端。
[0008] 優(yōu)選地，所述差分比例運算電路二包括第四集成運放單元、電阻R8、電阻R9、電阻 R10、電阻R11、電阻R12及電阻R13,電阻R8的一端連接到所述差分比例運算電路一的輸出 端，電阻R8的另一端分別連到第四集成運放單元的同相輸入端與電阻R9的一端，電阻R11的 一端連接到所述電壓跟隨電路的輸出端，電阻R11的另一端分別連到第四集成運放單元的 反相輸入端與電阻R12的一端，電阻R9的另一端連到電阻R10的一端，電阻R10的另一端連到 第四集成運放單元的輸出端與微處理器的AD單元的輸入端，電阻R12的另一端連到電阻R13 的一端，電阻R13的另一端連到電源的負極。
[0009] 本實用新型在3.3V單電源供電的情況下，采用恒流輸入熱電阻，利用集成運放單 元的精密運算特性實現(xiàn)電阻變化線性轉(zhuǎn)換電壓變化信號，利用差模取樣來提高對共模信號 的抗干擾能力，且通過合理的運放比例設(shè)置，使信號幅值達0~3.3V，充分利用微處理器的 AD單元的量程(0~3.3V)，增強系統(tǒng)對溫度的解析能力。
【附圖說明】
[0010]圖1為實施例中公開的一種采用ΡΤ100的0~200攝氏度線性轉(zhuǎn)換為0~3.3V電壓信 號的電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0011] 為使本實用新型更明顯易懂，茲W優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0012] 結(jié)合圖1，本實用新型公開了一種采用ΡΤ100的0-200攝氏度線性轉(zhuǎn)換為0-3.3V電 壓信號的電路，包括電阻R1，電阻R1的一端連接3.3V電源的正極，另一端分別連到第一集成 運放單元U1A的同相輸入端與電阻R2的一端。電阻R2的另一端連接到3.3V電源的負極。第一 集成運放單元U1A的反相輸入端分別連接到第一集成運放單元U1A的輸出端、第二集成運放 單元U1B的同相輸入端、電阻R11的一端。電阻R3的一端連接到3.3V電源的負極，電阻R3的另 一端分別連接到第二集成運放單元U1B的反相輸入端、熱電阻ΡΤ100的一端、電阻R4的一端。 熱電阻ΡΤ100的另一端分別連接到第二集成運放單元U1B的輸出端，電阻R5的一端。電阻R4 的另一端分別連到第Ξ集成運放單元U1C的反相輸入端與電阻R7的一端。電阻R5的另一端 分別連到電阻R6的一端與第Ξ集成運放單元U1C的同相輸入端。電阻R6的另一端連到3.3V 電源的負極。電阻R7的另一端分別連到第Ξ集成運放單元U1C的輸出端與電阻R8的一端。電 阻R8的另一端分別連到第四集成運放單元U1D的同相輸入端與電阻R9的一端。電阻R11的另 一端分別連到第四集成運放單元U1C的反相輸入端與電阻R12的一端。電阻R9的另一端連到 電阻R10的一端。電阻R10的另一端連到第四集成運放單元U1D的輸出端與微處理器的AD單 元的輸入端。電阻R12的另一端連到電阻R13的一端。電阻R13的另一端連到3.3V電源電源的 負極。
[0013] 當(dāng)輸入3.3V電源時，通過第一集成運放單元U1A單元與電阻R1及電阻R2組成的跟 隨器電路跟隨輸出。第一集成運放單元U1A輸出端電壓如式(1):
[0014]
[0015] 第二集成運放單元UIB與電阻R3,熱電PTIOO構(gòu)成恒電流控制電路。根據(jù)運放特性 可W得到式(2)、式(3)與式(4):
[0016] Ua = Ub------------------------------------------------(2)
[0017] UcHJb = ia*PT100------------------------------------(3)
[0018] Ub = ia*R3----------------------------------------------(4)
[0019] 第Ξ集成運放單元UlC與電阻34、1?5、1?6、1?7(其中1?4 = 1?5，1?7 = 1?6)構(gòu)成差分比例運 算電路，根據(jù)運放的特性可W得到式(5):
[0020]
[0021] 第四集成運放單元 U1D 與電阻 38、1?9、1?10、1?11、1?12、1?13(其中1?8 = 1?11，，1?9+1?10 = R1化R13)構(gòu)成差分比例運算電路，根據(jù)運放的特性可W得到式(6):
[0022]
[0023] 在本實施例中，取Rl = l.化，R2 = 2.2K，取 R3 = l.化，取R4 = R5 = 56K，R6 = R7 = 560K，R8 = R11 = 10K，R9 = R10 = R12 = R13 = 20K。
[0024] 結(jié)合式（1)~式(6)有：
[0025]
[0026] 當(dāng)溫度從0~200°C變化時，PT100變化范圍為100Ω~175Ω。
[0027] 當(dāng)ΡΤ100 = 100Ω 時，U〇ut = 0V;
[002引 當(dāng)ΡΤ100 = 175Ω 時，U0ut = 3.3V;
[0029] 當(dāng)PT100電阻變化范圍為100Ω~175Ω。輸出電壓化ut從0~3.3V線性變化。
[0030] 分析抗干擾特性：
[0031] 因為第Ξ集成運放單元U1C輸入為熱電阻PT100兩端的差分信號，能夠減少由地線 波動與串?dāng)_所帶來的共模干擾，充分利用集成運放的差模放大特性，信號輸出有較好的穩(wěn) 定度。
[0032] 量程分析：
[0033] 因為第四集成運放單元U1D采用了差分運算，調(diào)整了信號偏置與幅度，使之充分利 用微處理器的AD單元的量程(0~3.3V)，增強了變頻器控制系統(tǒng)對電機定子溫度的解析能 力。
【主權(quán)項】
1. 一種電阻變化線性轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路，其特征在于:包括電壓跟隨電路、包含有 熱電阻的恒電流控制電路、差分比例運算電路一及差分比例運算電路二，其中，電壓跟隨電 路的輸入端與電源相連，電壓跟隨電路的輸出端與恒電流控制電路的正相輸入端相連，恒 電流控制電路的兩個輸出端分別為熱電阻兩端的端電壓，恒電流控制電路的兩個輸出端分 別與差分比例運算電路一的兩個輸入端相連，差分比例運算電路一的輸出端連接差分比例 運算電路二的一個輸入端，差分比例運算電路二的另一個輸入端與電壓跟隨電路的輸出端 相連。2. 如權(quán)利要求1所述的一種電阻變化線性轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路，其特征在于:所述電 壓跟隨電路包括第一集成運放單元(UlA)與電阻Rl及電阻R2,電阻Rl的一端連接所述電源 的正極，另一端分別連到第一集成運放單元(UlA)的同相輸入端與電阻R2的一端，電阻R2的 另一端連接到電源的負極，第一集成運放單元(UlA)的反相輸入端分別連接到第一集成運 放單元(UlA)的輸出端、所述恒電流控制電路的同相輸入端、所述比例運算電路二的反相輸 入端。3. 如權(quán)利要求1所述的一種電阻變化線性轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路，其特征在于:所述恒 電流控制電路包括第二集成運放單元(UlB)、電阻R3及熱電阻(PTlOO)，電阻R3的一端連接 到電源的負極，電阻R3的另一端分別連接到第二集成運放單元(UlB)的反相輸入端、熱電阻 (PT100)的一端、所述差分比例運算電路一的一個輸入端，熱電阻(PT100)的另一端分別連 接到第二集成運放單元(UlB)的輸出端、所述差分比例運算電路一的另一個輸入端，第二集 成運放單元(UlB)的正相輸入端連接到所述電壓跟隨電路的輸出端。4. 如權(quán)利要求1所述的一種電阻變化線性轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路，其特征在于:所述差 分比例運算電路一包括第三集成運放單元(UlC)、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7,電阻R4 的一端連接到所述恒電流控制電路的一個輸出端，電阻R4的另一端分別連到第三集成運放 單元(UlC)的反相輸入端與電阻R7的一端，電阻R5的一端連接到所述恒電流控制電路的另 一個輸出端，電阻R5的另一端分別連到電阻R6的一端與第三集成運放單元(UlC)的同相輸 入端，電阻R6的另一端連到電源的負極，電阻R7的另一端分別連到第三集成運放單元(UlC) 的輸出端及所述差分比例運算電路二的一個輸入端。5. 如權(quán)利要求1所述的一種電阻變化線性轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路，其特征在于:所述差 分比例運算電路二包括第四集成運放單元(U1D)、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻 R12及電阻R13,電阻R8的一端連接到所述差分比例運算電路一的輸出端，電阻R8的另一端 分別連到第四集成運放單元(UlD)的同相輸入端與電阻R9的一端，電阻Rll的一端連接到所 述電壓跟隨電路的輸出端，電阻Rll的另一端分別連到第四集成運放單元(UlD)的反相輸入 端與電阻R12的一端，電阻R9的另一端連到電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端連到第四集成 運放單元(UlD)的輸出端與微處理器的AD單元的輸入端，電阻R12的另一端連到電阻R13的 一端，電阻R13的另一端連到電源的負極。
【文檔編號】G01K7/20GK205483317SQ201521021291
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月10日
【發(fā)明人】王輝
【申請人】上海格立特電力電子有限公司