CN111121999B - 一种具有恒流源的pt100电阻芯的测温电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，属于测温电路技术领域，包括恒流源‑电阻分压测温电路、恒流源‑稳压管测温电路、恒流源‑TL431测温电路和差分放大电路，所述差分放大电路包括五接线端反相比例运算放大模块，所述五接线端反相比例运算放大模块的9接线端外接直流电源VDD\+12V，所述五接线端反相比例运算放大模块的7接线端外接电源VDD\+12V，采用恒流源‑电阻分压测温电路、恒流源‑稳压管测温电路或恒流源‑TL431测温电路与差分放大电路连接，使其基于恒流源原理达到温度采样电压线性变化，无需额外温度补偿，降低能耗，减少成本。

Description

一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路
技术领域
本发明涉及一种测温电路，特别是涉及一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，属于测温电路技术领域。
背景技术
传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾)，并将探知的信息传递给其他装置或器官，国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”，感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
PT100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制，带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成(由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的，因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器)，有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。
现有技术中通过测温电路与PT100温度传感器连接的测温电路在使用的时候往往需要采用额外的温度补偿，而此种方式导致能源的过多消耗，并且电路用材过多，成本较高，为此设计一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路来优化上述问题。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，通过采用恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路或恒流源-TL431测温电路与差分放大电路连接，使其基于恒流源原理达到温度采样电压线性变化，无需额外温度补偿，降低能耗，减少成本。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，包括恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路、恒流源-TL431测温电路和差分放大电路，所述差分放大电路包括五接线端反相比例运算放大模块，所述五接线端反相比例运算放大模块的9接线端外接直流电源VDD\+12V，所述五接线端反相比例运算放大模块的7接线端外接电源VDD\+12V，所述五接线端反相比例运算放大模块的5接线端外接电阻R9的一端和电阻R14的一端，所述五接线端反相比例运算放大模块的6接线端外接电阻R10的一端和电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接地，所述五接线端反相比例运算放大模块的8接线端外接电阻R13的一端和所述电阻R14的另一端，所述电阻R13的另一端外接双向击穿二极管D1的一端以及电容C1的一端并输出PT1接线端，所述双向击穿二极管D1的另一端接地，所述电容C1的另一端与所述双向击穿二极管D1的另一端连接，所述电阻R9的另一端外接电阻R8的一端和电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端接地，所述电阻R8的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R10的另一端外接构成4接线端，所述恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路或恒流源-TL431测温电路与所述差分放大电路的4接线端连接。
优选的，所述恒流源-电阻分压测温电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极外接电阻R1的一端和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1的另一端外接电源VCC\+12V和电阻温度传感器PT1-100的一端，所述电阻温度传感器PT1-100的另一端外接三极管Q1的集电极并输出接线端1接线口，所述三极管Q1的发射极外接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，所述三极管Q1的集电极输出接线端1接线口与所述差分放大电路的4接线端连接。
优选的，所述恒流源-稳压管测温电路包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极的一端连接电阻R4的一端和稳压管D2的阴极，所述稳压管D2的阳极的一端接地，所述电阻R4的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R4的另一端还连接电阻温度传感器PT2-100的一端，所述电阻温度传感器PT2-100的另一端接三极管Q2的集电极并输出接线端2接线口，所述三级管Q2的发射极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，所述三极管Q2的集电极输出接线端2接线口与所述差分放大电路的4接线端连接。
优选的，所述恒流源-TL431测温电路包括三极管Q3，所述三极管Q3的基极一端连接电阻R6的一端和稳压二极管T1的阴极，所述稳压二极管T1的阳极接地，所述电阻R6的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R6的另一端接电阻温度传感器PT3-100的一端，所述电阻温度传感器PT3-100的另一端接三极管Q3的集电极并输出接线端3接线口，所述三极管Q3的发射极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，所述三极管Q3的集电极输出接线端3接线口与所述差分放大电路的4接线端连接。
优选的，所述三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3采用型号为S9013三极管,所述电阻采用RT碳膜电阻器、RTL测量用碳膜电阻器或RTX小型碳膜电阻器、RTCP超高频碳膜电阻器、RTZ高阻碳膜电阻器、RU硅碳膜电阻器、RY氧化膜电阻器或RJ金属膜电阻器任意一种。
优选的，所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100皆采用高精度铂热电阻元件，所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100皆采用四芯金属屏蔽线、所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100的外壳皆采用抗震耐腐蚀材质。
优选的，所述稳压管D2的型号为IN5526，所述稳压二极管T1型号采用IN4728A，所述双向击穿二极管的型号为SMAJ。
优选的，所述电容C1为电解电容器、法拉电容、低漏电电容、高压高容量电容、高频低阻电容、急充放电电容；PET电解电容或6P环保电解电容任意一种。
本发明的有益技术效果：
本发明提供的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，通过采用恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路或恒流源-TL431测温电路与差分放大电路连接，使其基于恒流源原理达到温度采样电压线性变化，无需额外温度补偿，降低能耗，减少成本。
附图说明
图1为按照本发明的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路的一优选实施例的三种测温电路与差分放大电路连接电路图；
图2为按照本发明的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路的一优选实施例的恒流源-基于TL431测温电路与差分放大电路连接电路图；
图3为按照本发明的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路的一优选实施例的恒流源-稳压管测温电路与差分放大电路连接电路图；
图4为按照本发明的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路的一优选实施例的恒流源-电阻分压测温电路与差分放大电路连接电路图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1-图4所示，本实施例提供的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，包括恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路、恒流源-TL431测温电路和差分放大电路，所述差分放大电路包括五接线端反相比例运算放大模块，所述五接线端反相比例运算放大模块的9接线端外接直流电源VDD\+12V，所述五接线端反相比例运算放大模块的7接线端外接电源VDD\+12V，所述五接线端反相比例运算放大模块的5接线端外接电阻R9的一端和电阻R14的一端，所述五接线端反相比例运算放大模块的6接线端外接电阻R10的一端和电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接地，所述五接线端反相比例运算放大模块的8接线端外接电阻R13的一端和所述电阻R14的另一端，所述电阻R13的另一端外接双向击穿二极管D1的一端以及电容C1的一端并输出PT1接线端，所述双向击穿二极管D1的另一端接地，所述电容C1的另一端与所述双向击穿二极管D1的另一端连接，所述电阻R9的另一端外接电阻R8的一端和电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端接地，所述电阻R8的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R10的另一端外接构成4接线端，所述恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路或恒流源-TL431测温电路与所述差分放大电路的4接线端连接。
通过采用恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路或恒流源-TL431测温电路与差分放大电路连接，使其基于恒流源原理达到温度采样电压线性变化，无需额外温度补偿，降低能耗，减少成本。
在本实施例中，所述恒流源-电阻分压测温电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极外接电阻R1的一端和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1的另一端外接电源VCC\+12V和电阻温度传感器PT1-100的一端，所述电阻温度传感器PT1-100的另一端外接三极管Q1的集电极并输出接线端1接线口，所述三极管Q1的发射极外接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，所述三极管Q1的集电极输出接线端1接线口与所述差分放大电路的4接线端连接。
通过电源VCC\+12V提供电源，通过电阻温度传感器PT1-100检测外部温度，从而改变阻值，通过三极管Q1的集电极将检测信息发送至差分放大电路将其信号放大后再发出。
在本实施例中，所述恒流源-稳压管测温电路包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极的一端连接电阻R4的一端和稳压管D2的阴极，所述稳压管D2的阳极的一端接地，所述电阻R4的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R4的另一端还连接电阻温度传感器PT2-100的一端，所述电阻温度传感器PT2-100的另一端接三极管Q2的集电极并输出接线端2接线口，所述三级管Q2的发射极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，所述三极管Q2的集电极输出接线端2接线口与所述差分放大电路的4接线端连接。
通过电源VCC\+12V提供电源，通过电阻温度传感器PT2-100检测外部温度，从而改变阻值，通过三极管Q2的集电极将检测信息发送至差分放大电路将其信号放大后再发出。
在本实施例中，所述恒流源-TL431测温电路包括三极管Q3，所述三极管Q3的基极一端连接电阻R6的一端和稳压二极管T1的阴极，所述稳压二极管T1的阳极接地，所述电阻R6的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R6的另一端接电阻温度传感器PT3-100的一端，所述电阻温度传感器PT3-100的另一端接三极管Q3的集电极并输出接线端3接线口，所述三极管Q3的发射极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，所述三极管Q3的集电极输出接线端3接线口与所述差分放大电路的4接线端连接。
通过电源VCC\+12V提供电源，通过电阻温度传感器PT3-100检测外部温度，从而改变阻值，通过三极管Q3的集电极将检测信息发送至差分放大电路将其信号放大后再发出。
在本实施例中，所述三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3采用型号为S9013三极管,所述电阻采用RT碳膜电阻器、RTL测量用碳膜电阻器或RTX小型碳膜电阻器、RTCP超高频碳膜电阻器、RTZ高阻碳膜电阻器、RU硅碳膜电阻器、RY氧化膜电阻器或RJ金属膜电阻器任意一种。
在本实施例中，所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100皆采用高精度铂热电阻元件，所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100皆采用四芯金属屏蔽线、所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100的外壳皆采用抗震耐腐蚀材质。
在本实施例中，所述稳压管D2的型号为IN5526，所述稳压二极管T1型号采用IN4728A，所述双向击穿二极管的型号为SMAJ。
在本实施例中，所述电容C1为电解电容器、法拉电容、低漏电电容、高压高容量电容、高频低阻电容、急充放电电容；PET电解电容或6P环保电解电容任意一种。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，其特征在于：包括恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路、恒流源-TL431测温电路和差分放大电路，所述差分放大电路包括五接线端反相比例运算放大模块，所述五接线端反相比例运算放大模块的9接线端外接直流电源VDD\+12V，所述五接线端反相比例运算放大模块的7接线端外接电源VDD\+12V，所述五接线端反相比例运算放大模块的5接线端外接电阻R9的一端和电阻R14的一端，所述五接线端反相比例运算放大模块的6接线端外接电阻R10的一端和电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接地，所述五接线端反相比例运算放大模块的8接线端外接电阻R13的一端和所述电阻R14的另一端，所述电阻R13的另一端外接双向击穿二极管D1的一端以及电容C1的一端并输出PT1接线端，所述双向击穿二极管D1的另一端接地，所述电容C1的另一端与所述双向击穿二极管D1的另一端连接，所述电阻R9的另一端外接电阻R8的一端和电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端接地，所述电阻R8的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R10的另一端外接构成4接线端，所述恒流源-电阻分压测温电路、恒流源-稳压管测温电路和恒流源-TL431测温电路分别与所述差分放大电路的4接线端连接，所述恒流源-电阻分压测温电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极外接电阻R1的一端和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1的另一端外接电源VCC\+12V和电阻温度传感器PT1-100的一端，所述电阻温度传感器PT1-100的另一端外接三极管Q1的集电极并输出接线端1接线口，所述三极管Q1的发射极外接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，所述三极管Q1的集电极输出接线端1接线口与所述差分放大电路的4接线端连接，所述恒流源-稳压管测温电路包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极的一端连接电阻R4的一端和稳压管D2的阴极，所述稳压管D2的阳极的一端接地，所述电阻R4的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R4的另一端还连接电阻温度传感器PT2-100的一端，所述电阻温度传感器PT2-100的另一端接三极管Q2的集电极并输出接线端2接线口，所述三极 管Q2的发射极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，所述三极管Q2的集电极输出接线端2接线口与所述差分放大电路的4接线端连接，所述恒流源-TL431测温电路包括三极管Q3，所述三极管Q3的基极一端连接电阻R6的一端和稳压二极管T1的阴极，所述稳压二极管T1的阳极接地，所述电阻R6的另一端外接电源VCC\+12V，所述电阻R6的另一端接电阻温度传感器PT3-100的一端，所述电阻温度传感器PT3-100的另一端接三极管Q3的集电极并输出接线端3接线口，所述三极管Q3的发射极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，所述三极管Q3的集电极输出接线端3接线口与所述差分放大电路的4接线端连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，其特征在于：所述三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3采用型号为S9013三极管,所述电阻采用RT碳膜电阻器、RTL测量用碳膜电阻器或RTX小型碳膜电阻器、RTCP超高频碳膜电阻器、RTZ高阻碳膜电阻器、RU硅碳膜电阻器、RY氧化膜电阻器或RJ金属膜电阻器任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，其特征在于：所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100皆采用高精度铂热电阻元件，所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100皆采用四芯金属屏蔽线、所述电阻温度传感器PT1-100、电阻温度传感器PT2-100、电阻温度传感器PT3-100的外壳皆采用抗震耐腐蚀材质。
4.根据权利要求1所述的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，其特征在于：所述稳压管D2的型号为IN5526，所述稳压二极管T1型号采用IN4728A，所述双向击穿二极管的型号为SMAJ。
5.根据权利要求1所述的一种具有恒流源的PT100电阻芯的测温电路，其特征在于：所述电容C1为电解电容器、法拉电容、低漏电电容、高压高容量电容、高频低阻电容、急充放电电容；PET电解电容或6P环保电解电容任意一种。
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