CN109781292A - 三线制铂热电阻断线检测电路和检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三线制铂热电阻断线检测电路和检测装置及检测方法，包括电桥分压电路和比较翻转电路，其中电桥分压电路包括第一基准电压Vref1，由电阻Ra和Rb串联以及电阻Rb与电阻Rpt的RT+导线相连组成的第一桥臂，以及由电阻Rc、Rd串联组成的第二桥臂，第一桥臂和第二桥臂并联，并与第一基准电压Vref1电连接，第一基准电压Vref1连接在电阻Ra和电阻Rc之间，为第一桥臂和第二桥臂提供恒定电压，电阻Rpt的RT‑导线与电阻Rd相连并接地，电阻Rpt的RT0导线接地。比较翻转电路与电桥分压电路电连接，且比较翻转电路用于接收第一桥臂和第二桥臂的输出电压T+和T‑，对输出电压T+和T‑进行比较和翻转处理，并输出用于判断电阻Rpt是否断线的电平信号。
Description
技术领域
本发明涉及测温技术领域，具体涉及三线制铂热电阻断线检测电路和检测装置及检测方法。
背景技术
PT100铂热电阻的阻值随温度的变化而变化，广泛应用于工业过程控制中，为了消除线路阻值对测量值的影响，通常使用三线制，电阻的跟部一端连接一根引线，另一端连接两根引线，这种方式通常配合电桥测量，可以较好的消除引线电阻的影响。
在实际应用中，如大型机组的温度监控，变频器中变压器电感等温度监控等等，由于机组和变压器电感的振动不可避免，铂热电阻往往会出现断线故障。而使用铂热电阻测温时，通常使用基准电压源分压或者恒流源通过电阻采样方式，一旦出现电阻断线，通过换算检测到的温度就会很高，进而引起***超温保护动作，而且一旦出现停机事故，就需要对测温环节逐步排查，查找过温保护的原因，不能准确判断PT100铂热电阻是否出现断线。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种三线制铂热电阻断线检测电路和检测装置及检测方法，能够准备判断铂热电阻是否出现断线。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种三线制铂热电阻断线检测电路，其包括：
电桥分压电路，所述电桥分压电路包括第一基准电压Vref1，由电阻Ra、Rb、Rpt串联组成的第一桥臂，以及由电阻Rc、Rd串联组成的第二桥臂，所述第一桥臂和第二桥臂并联，并与所述第一基准电压Vref1电连接；电阻Rpt的一端通过RT+导线与电阻Rb相连，另一端通过RT-导线与电阻Rd相连并接地，以及通过RT0导线接地；
比较翻转电路，所述比较翻转电路与所述电桥分压电路电连接，且所述比较翻转电路用于接收所述第一桥臂和第二桥臂的输出电压T+和T-，对输出电压T+和T-进行比较和翻转处理，并输出用于判断电阻Rpt是否断线的电平信号。
在上述技术方案的基础上，所述比较翻转电路包括：
第一比较翻转电路，其包括比较器U1，所述比较器U1的负输入端连接于所述电阻Ra和Rb之间，正输入端连接有第二基准电压Vref2，输出端输出第一电平信号T+OPEN；
第二比较翻转电路，其包括比较器U2，所述比较器U2的负输入端连接于所述电阻Rc和Rd之间，正输入端连接有第三基准电压Vref3，输出端输出第二电平信号T-OPEN。
在上述技术方案的基础上，所述第一比较翻转电路还包括：
电阻R1，其一端与所述第二基准电压Vref2相连，另一端与所述比较器U1的正输入端相连；
电阻R2，其一端连接于所述电阻Ra和Rb之间，另一端与所述比较器U1的负输入端相连；
电阻R3，所述比较器U1的正输入端与输出端之间连接有所述电阻R3。
在上述技术方案的基础上，所述第二比较翻转电路包括：
电阻R4，其一端与所述第三基准电压Vref3相连，另一端与所述比较器U2的正输入端相连；
电阻R5，其一端连接于所述电阻Rc和Rd之间，另一端与所述比较器U2的负输入端相连；
电阻R6，所述比较器U2的正输入端与输出端之间连接有所述电阻R6。
在上述技术方案的基础上，所述第二基准电压Vref2与所述第三基准电压Vref3相等，且
在上述技术方案的基础上，当所述RT+导线断线时，T+＝Vref1，则所述第一电平信号T+OPEN为低电平，所述第二电平信号T-OPEN为高电平。
在上述技术方案的基础上，当所述RT0导线断线时，T+＝T-＝Vref1，则所述第一电平信号T+OPEN为低电平，所述第二电平信号T-OPEN为低电平。
在上述技术方案的基础上，当所述RT-导线断线时，则所述第一电平信号T+OPEN为高电平，所述第二电平信号T-OPEN为高电平。
本发明还提供一种三线制铂热电阻断线检测装置，其包括：
电桥分压电路，所述电桥分压电路包括：
-第一基准电压Vref1；
-第一桥臂，其由电阻Ra、Rb串联组成，所述第一桥臂包括第一连接端和第一检测端；
-第二桥臂，其由电阻Rc、Rd串联组成，所述第二桥臂包括第二连接端和第二检测端；所述第二连接端与所述第一连接端相连，且所述第一基准电压Vref1连接于所述第二连接端与所述第一连接端之间；所述第一检测端用于与电阻Rpt的RT+导线相连，所述第二检测端用于与电阻Rpt的RT-导线相连并接地；
-接地端，其用于与电阻Rpt的RT0导线相连并使RT0导线接地；
比较翻转电路，所述比较翻转电路与所述电桥分压电路电连接，且所述比较翻转电路用于接收所述第一桥臂和第二桥臂的输出电压T+和T-，对输出电压T+和T-进行比较和翻转处理，并输出用于判断电阻Rpt是否断线的电平信号。
本发明还提供一种使用上述所述的三线制铂热电阻断线检测装置检测三线制铂热电阻断线的方法，包括以下步骤：
将电阻Rpt的RT+导线与所述第一检测端相连；
将电阻Rpt的RT-导线相连与所述第二检测端并接地；
将电阻Rpt的RT0导线与所述接地端相连并使RT0导线接地；
根据输出的电平信号来判断电阻Rpt是否断线。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的一种三线制铂热电阻断线检测电路包括电桥分压电路和比较翻转电路，实际使用中：电桥分压电路中电阻Ra、Rb、Rc、Rd的电阻值相等，若未接入电阻Rpt，电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的差值(T+-T-)为0，电桥达到平衡，接入电阻Rpt后，电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的差值(T+-T-)将发生变化。因此若铂热电阻Rpt断线，将导致测量的环境温度过高，引起***超温保护动作，本发明中的检测电路通过比较翻转电路检测电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的值，并将电压T+与电压T-进行比较后输出电平信号，若输出低电平信号，则判断铂热电阻Rpt的导线断线。可快速判断并查找到断线的铂热电阻Rpt，并及时采取措施。
(2)本发明的三线制铂热电阻断线检测电路，不仅可以根据第一电平信号T+OPEN和第二电平信号T-OPEN的输出结果来判断电阻Rpt的导线是否断线，而且还可以排查出电阻Rpt的哪根导线断线，可以快速定位断线导线，及时更换或采取措施。
附图说明
图1为本发明实施例中三线制铂热电阻的示意图；
图2为本发明实施例中一种三线制铂热电阻断线检测电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
参见图1和图2所示，本发明实施例1提供一种三线制铂热电阻断线检测电路，铂热电阻Rpt采用三线制，电阻Rpt一端连接一根导线，命名为RT+导线，另一端连接两根导线，分别命名RT-导线与RT0导线。
本发明实施例1的检测电路包括电桥分压电路和比较翻转电路，其中电桥分压电路包括第一基准电压Vref1，由电阻Ra和Rb串联以及电阻Rb与电阻Rpt的RT+导线相连组成的第一桥臂，以及由电阻Rc、Rd串联组成的第二桥臂，第一桥臂和第二桥臂并联，并与第一基准电压Vref1电连接，第一基准电压Vref1连接在电阻Ra和电阻Rc之间，为第一桥臂和第二桥臂提供恒定电压，电阻Rpt的RT-导线与电阻Rd相连并接地，电阻Rpt的RT0导线接地。
比较翻转电路与电桥分压电路电连接，且比较翻转电路用于接收第一桥臂和第二桥臂的输出电压T+和T-，对输出电压T+和T-进行比较和翻转处理，并输出用于判断电阻Rpt是否断线的电平信号。实际使用中：电桥分压电路中电阻Ra、Rb、Rc、Rd的电阻值相等，若未接入电阻Rpt，电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的差值(T+-T-)为0，电桥达到平衡，接入电阻Rpt后，电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的差值(T+-T-)将发生变化，将差分电压(T+-T-)通过差分运放放大后进入单片机的AD采样，再对照铂热电阻Rpt的电阻-温度对应表就可以知道当前环境的温度了。因此若铂热电阻Rpt断线，将导致测量的环境温度过高，引起***超温保护动作，本发明实施例1中的检测电路通过比较翻转电路检测电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的值，并将电压T+与电压T-进行比较后输出电平信号，若输出低电平信号，则判断铂热电阻Rpt的导线断线。可快速判断并查找到断线的铂热电阻Rpt，并及时采取措施。
进一步的，比较翻转电路包括第一比较翻转电路和第二比较翻转电路，本发明实施例1采用两个比较翻转电路，分别比较电压T+与电压T-与比较翻转电路的基准电压相比较，根据比较结果输出电平信号，若输出低电平信号，则判断铂热电阻Rpt的导线断线。其中第一比较翻转电路包括比较器U1，比较器U1的负输入端连接于电阻Ra和Rb之间，正输入端连接有第二基准电压Vref2，输出端输出第一电平信号T+OPEN，若第二基准电压Vref2大于电压T+，则第一电平信号T+OPEN为高电平，若第二基准电压Vref2小于电压T+，则第一电平信号T+OPEN为低电平，可以判断铂热电阻Rpt的导线断线。
第二比较翻转电路包括比较器U2，比较器U2的负输入端连接于电阻Rc和Rd之间，正输入端连接有第三基准电压Vref3，输出端输出第二电平信号T-OPEN，若第三基准电压Vref3大于电压T-，则第二电平信号T-OPEN为高电平，若第三基准电压Vref3小于电压T-，则第二电平信号T-OPEN为低电平，可以判断铂热电阻Rpt的导线断线。
更进一步的，第一比较翻转电路还包括电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1的一端与第二基准电压Vref2相连，另一端与比较器U1的正输入端相连；电阻R2的一端连接于电阻Ra和Rb之间，另一端与比较器U1的负输入端相连；比较器U1的正输入端与输出端之间连接有电阻R3。比较器U1可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。比较器U1用于比较第二基准电压Vref2与电压T+的大小(用输出的第一电平信号T+OPEN的高或低，表示两个输入电压第二基准电压Vref2与电压T+的大小关系)：
当正输入端电压高于负输入端时，比较器U1输出的第一电平信号T+OPEN为高电平；
当正输入端电压低于负输入端时，比较器U1输出的第一电平信号T+OPEN为低电平。
更进一步的，第二比较翻转电路包括电阻R4、电阻R5和电阻R6，电阻R4的一端与第三基准电压Vref3相连，另一端与比较器U2的正输入端相连；电阻R5的一端连接于电阻Rc和Rd之间，另一端与比较器U2的负输入端相连；比较器U2的正输入端与输出端之间连接有电阻R6。比较器U2可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。比较器U2用于比较第三基准电压Vref3与电压T-的大小(用输出的第二电平信号T-OPEN的高或低，表示两个输入电压第二电平信号T-OPEN与电压T-的大小关系)：
当正输入端电压高于负输入端时，比较器U2输出的第二电平信号T-OPEN为高电平；
当正输入端电压低于负输入端时，比较器U2输出的第二电平信号T-OPEN为低电平。
优选的，第二基准电压Vref2与第三基准电压Vref3相等，且电阻Rpt未断线时， T+>T-，具体的断线检测分析过程为：
当RT+导线断线时，T+＝Vref1，此时Vref2<T+，则第一电平信号T+OPEN为低电平，此时Vref3>T-，则第二电平信号T-OPEN为高电平。
当RT0导线断线时，T+＝T-＝Vref1，此时Vref2<T+，则第一电平信号T+OPEN为低电平，此时Vref3<T-，第二电平信号T-OPEN为低电平。
当RT-导线断线时，此时Vref2>T+，则第一电平信号T+OPEN为高电平，此时Vref3>T-，第二电平信号T-OPEN为高电平。
因此，不仅可以根据第一电平信号T+OPEN和第二电平信号T-OPEN的输出结果来判断电阻Rpt的导线是否断线，而且还可以排查出电阻Rpt的哪根导线断线，可以快速定位断线导线，及时更换或采取措施。
实施例2：
参见图1和图2所示，本发明实施例2提供一种三线制铂热电阻断线检测装置，用于检测三线制铂热电阻是否断线，铂热电阻Rpt采用三线制，电阻Rpt一端连接一根导线，命名为RT+导线，另一端连接两根导线，分别命名RT-导线与RT0导线。
检测装置包括电桥分压电路，电桥分压电路包括第一基准电压Vref1、电阻Ra、Rb和电阻Rc、Rd，其中电阻Ra、Rb串联组成第一桥臂，第一桥臂包括第一连接端和第一检测端；电阻Rc、Rd串联组成第二桥臂第二桥臂包括第二连接端和第二检测端；其中第二连接端与第一连接端相连，且第一基准电压Vref1连接于第二连接端与第一连接端之间，为第一桥臂和第二桥臂提供恒定电压；在检测过程中，第一检测端与电阻Rpt的RT+导线相连，第二检测端与电阻Rpt的RT-导线相连并接地；电桥分压电路还包括接地端，接地端与电阻Rpt的RT0导线相连并使RT0导线接地。
检测装置还包括比较翻转电路，比较翻转电路与电桥分压电路电连接，且比较翻转电路用于接收第一桥臂和第二桥臂的输出电压T+和T-，对输出电压T+和T-进行比较和翻转处理，并输出用于判断电阻Rpt是否断线的电平信号。实际使用中：电桥分压电路中电阻Ra、Rb、Rc、Rd的电阻值相等，电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的差值(T+-T-)为0，电桥达到平衡，检测电阻Rpt是否断线时，将电阻Rpt的RT+导线与第一检测端相连，将电阻Rpt的RT-导线相连与第二检测端并接地，以及将电阻Rpt的RT0导线与接地端相连并使RT0导线接地，此时，电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的差值(T+-T-)将发生变化，若铂热电阻Rpt断线，将导致测量的环境温度过高，引起***超温保护动作，本发明实施例2中的检测装置通过比较翻转电路检测电阻Ra和Rb之间的电压T+与电阻Rc和Rd之间的电压T-的值，并将电压T+与电压T-进行比较后输出电平信号，若输出低电平信号，则判断铂热电阻Rpt的导线断线。可快速判断并查找到断线的铂热电阻Rpt，并及时采取措施。
具体的，使用本发明实施例2中的三线制铂热电阻断线检测装置检测三线制铂热电阻断线的方法，包括以下步骤：
将电阻Rpt的RT+导线与第一检测端相连；
将电阻Rpt的RT-导线相连与第二检测端并接地；
将电阻Rpt的RT0导线与接地端相连并使RT0导线接地；
将电路接好后形成本发明实施例1中的检测电路，具体电路的描述不再赘述。
最后根据输出的电平信号来判断电阻Rpt是否断线。
具体的判断分析过程如下：第一比较翻转电路和第二比较翻转电路中的第二基准电压Vref2与第三基准电压Vref3相等，且电阻Rpt未断线时， T+>T-，具体的断线检测分析过程为：
当RT+导线断线时，T+＝Vref1，此时Vref2<T+，则第一电平信号T+OPEN为低电平，此时Vref3>T-，则第二电平信号T-OPEN为高电平。
当RT0导线断线时，T+＝T-＝Vref1，此时Vref2<T+，则第一电平信号T+OPEN为低电平，此时Vref3<T-，第二电平信号T-OPEN为低电平。
当RT-导线断线时，此时Vref2>T+，则第一电平信号T+OPEN为高电平，此时Vref3>T-，第二电平信号T-OPEN为高电平。
因此，不仅可以根据第一电平信号T+OPEN和第二电平信号T-OPEN的输出结果来判断电阻Rpt的导线是否断线，而且还可以排查出电阻Rpt的哪根导线断线，可以快速定位断线导线，及时更换或采取措施。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种三线制铂热电阻断线检测电路，其特征在于，其包括：
电桥分压电路，所述电桥分压电路包括第一基准电压Vref1，由电阻Ra、Rb、Rpt串联组成的第一桥臂，以及由电阻Rc、Rd串联组成的第二桥臂，所述第一桥臂和第二桥臂并联，并与所述第一基准电压Vref1电连接；电阻Rpt的一端通过RT+导线与电阻Rb相连，另一端通过RT-导线与电阻Rd相连并接地，以及通过RT0导线接地；
比较翻转电路，所述比较翻转电路与所述电桥分压电路电连接，且所述比较翻转电路用于接收所述第一桥臂和第二桥臂的输出电压T+和T-，对输出电压T+和T-进行比较和翻转处理，并输出用于判断电阻Rpt是否断线的电平信号。
2.如权利要求1所述的三线制铂热电阻断线检测电路，其特征在于，所述比较翻转电路包括：
第一比较翻转电路，其包括比较器U1，所述比较器U1的负输入端连接于所述电阻Ra和Rb之间，正输入端连接有第二基准电压Vref2，输出端输出第一电平信号T+OPEN；
第二比较翻转电路，其包括比较器U2，所述比较器U2的负输入端连接于所述电阻Rc和Rd之间，正输入端连接有第三基准电压Vref3，输出端输出第二电平信号T-OPEN。
3.如权利要求2所述的三线制铂热电阻断线检测电路，其特征在于，所述第一比较翻转电路还包括：
电阻R1，其一端与所述第二基准电压Vref2相连，另一端与所述比较器U1的正输入端相连；
电阻R2，其一端连接于所述电阻Ra和Rb之间，另一端与所述比较器U1的负输入端相连；
电阻R3，所述比较器U1的正输入端与输出端之间连接有所述电阻R3。
4.如权利要求2所述的三线制铂热电阻断线检测电路，其特征在于，所述第二比较翻转电路包括：
电阻R4，其一端与所述第三基准电压Vref3相连，另一端与所述比较器U2的正输入端相连；
电阻R5，其一端连接于所述电阻Rc和Rd之间，另一端与所述比较器U2的负输入端相连；
电阻R6，所述比较器U2的正输入端与输出端之间连接有所述电阻R6。
5.如权利要求2所述的三线制铂热电阻断线检测电路，其特征在于，所述第二基准电压Vref2与所述第三基准电压Vref3相等，且
6.如权利要求5所述的三线制铂热电阻断线检测电路，其特征在于，当所述RT+导线断线时，T+＝Vref1，则所述第一电平信号T+OPEN为低电平，所述第二电平信号T-OPEN为高电平。
7.如权利要求5所述的三线制铂热电阻断线检测电路，其特征在于，当所述RT0导线断线时，T+＝T-＝Vref1，则所述第一电平信号T+OPEN为低电平，所述第二电平信号T-OPEN为低电平。
8.如权利要求5所述的三线制铂热电阻断线检测电路，其特征在于，当所述RT-导线断线时，则所述第一电平信号T+OPEN为高电平，所述第二电平信号T-OPEN为高电平。
9.一种三线制铂热电阻断线检测装置，其特征在于，其包括：
电桥分压电路，所述电桥分压电路包括：
-第一基准电压Vref1；
-第一桥臂，其由电阻Ra、Rb串联组成，所述第一桥臂包括第一连接端和第一检测端；
-第二桥臂，其由电阻Rc、Rd串联组成，所述第二桥臂包括第二连接端和第二检测端；所述第二连接端与所述第一连接端相连，且所述第一基准电压Vref1连接于所述第二连接端与所述第一连接端之间；所述第一检测端用于与电阻Rpt的RT+导线相连，所述第二检测端用于与电阻Rpt的RT-导线相连并接地；
-接地端，其用于与电阻Rpt的RT0导线相连并使RT0导线接地；
比较翻转电路，所述比较翻转电路与所述电桥分压电路电连接，且所述比较翻转电路用于接收所述第一桥臂和第二桥臂的输出电压T+和T-，对输出电压T+和T-进行比较和翻转处理，并输出用于判断电阻Rpt是否断线的电平信号。
10.一种使用如权利要求9所述的三线制铂热电阻断线检测装置检测三线制铂热电阻断线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电阻Rpt的RT+导线与所述第一检测端相连；
将电阻Rpt的RT-导线相连与所述第二检测端并接地；
将电阻Rpt的RT0导线与所述接地端相连并使RT0导线接地；
根据输出的电平信号来判断电阻Rpt是否断线。
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