CN201311330Y

CN201311330Y - Pt100测温电路

Info

Publication number: CN201311330Y
Application number: CNU2008202198159U
Authority: CN
Inventors: 姜磊; 戴碧君; 赵殿滨
Original assignee: CNR Dalian Electric Traction R& D Center Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian R&D Co Ltd
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2018-11-25

Abstract

本实用新型所述的PT100测温电路涉及电阻测温的控制电路，是由基准电源、电流源发生电路I、线性光耦隔离电路、电流源发生电路II、电源和接口及信号处理电路组成。由基准电源产生的5V基准电压送给电流源发生电路I，由电流源发生电路I生成一个恒定电流值通过接口送给外部的100欧姆的铂电阻。阻值随温度变化的铂电阻在该恒定电流值作用下其两端产生一个变化的电压值，该电压信号会被接口及信号处理电路采样并处理，得到一个0V至10V的正向电压值，该电压值经过线性光耦隔离后，送入电流源发生电路II。电流源发生电路II将根据该电压信号生成一个与之成比例的电流信号输出到检测信号板上。

Description

PT100测温电路

技术领域

本实用新型所述的PT100测温电路涉及电阻测温的控制电路。

背景技术

铂电阻在一定的温度范围内，电阻值可以随温度线性的变化。所以，铂电阻广泛应用于温度变化范围不是很大的测温领域。通常把铂电阻都制成100欧姆阻值，由100欧姆铂电阻作为测温电阻的测温电路成为PT100测温电路。

传统的采用铂电阻的测温方式，有两线制和三线制两种方式。这两种方式都是由信号板提供一个恒流源，恒定的电流流过随温度变化的电阻，产生变化的电压值。CPU根据变化的电压值计算出温度的变化。两线制的测量方法受线路电阻的影响较大，测量结果存在一定的误差；三线制测量方法可以较好的解决线路电阻的问题，它测两次电压，一次测量包括铂电阻在内线路的电压，一次测量去掉铂电阻后线路的电压，两者相减，就得到铂电阻上的电压值。不过，这样需要增加一个模拟开关，以频繁得在两个回路之间切换。而且，测温电路在信号板设计上缺乏与电压电流采样电路的通用性，如果信号板已经制作完成，就很难再扩展测温的路数。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的PT100测温电路，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的是研究设计一种新型的PT100测温电路，从而解决以往测温电路结构复杂、误差较大，测温电路在信号板设计上缺乏与电压电流采样电路的通用性，如果信号板已经制作完成，就很难再扩展测温的路数等问题。本实用新型所述的PT100测温电路是由是由基准电源，电流源发生电路I，线性光耦隔离电路，电流源发生电路II，电源和接口及信号处理电路所组成。所述的基准电源即IC1输出管脚6与电流源发生电路I即IC2A的正反馈端管脚3相连。IC1输出管脚6同时经电阻R19，R20与电源地相连，分压产生一个0.416V的稳定电压，经R11送到接口及信号处理电路即IC5B的管脚6。所述的电流源发生电路I和电流源发生电路II采用同样的电路拓扑结构，IC2A【IC3A】管脚1经电阻R9【R10】、R5【R7】与IC2B【IC3B】管脚6相连，电阻R1【R3】、电容C3【C4】跨接在管脚6和管脚7之间，管脚1经R6【R8】与管脚5相连，管脚5同时经电阻R2【R4】与电源地相连，管脚7与管脚2直接相连；电流源发生电路I的输出端由电阻R5和R9的连接点引出，输出一个恒定的5mA电流，直接送到信号处理电路中端子排P的端子1输出到铂电阻上，电流经端子2再返回到电源地上；电流源发生电路II根据线性光耦隔离电路输出的电压信号，输出端由电阻R7和R10的连接点引出，产生一个对应的电流信号，送到接口及信号处理电路的端子排P的5脚输出；所述的线性光耦隔离电路即IC6的管脚1、2内部接发光二极管，作为隔离信号的输入；IC6的管脚3、4内部连接光电二极管，用于反馈；IC6的管脚5、6内部接光电二极管，用于输出；线性光耦隔离电路即IC6的管脚5、6与IC4B的管脚5、6相连，IC6的管脚3，4分别与电源地和IC4A的管脚2相连，IC6的管脚1经电阻R14、R15与IC4A的管脚1相连，IC6管脚2经电阻R16与电源正相连。IC4A的管脚3、IC4B的管脚5分别接隔离开的电源地；电阻R18、电容C8并联接在IC4B的管脚6、7之间；电容C6接在IC4A的管脚2、3之间；电容C7接在IC4A的管脚1、2之间，线性光耦隔离电路的输出即IC4B的管脚7直接连接到电流源发生电路IIIC3A的管脚3。

本实用新型所述的基准电源即IC1采用美信公司的MAX6250芯片，是一个5V的基准电源芯片；电流源发生电路I和电流源发生电路II即IC2、IC3都采用LM2904双运放芯片；线性光耦隔离电路采用HCNR201线性光藕芯片、LM2904双运放芯片；接口及信号处理电路采用LM2904双运放芯片。

本实用新型所述的PT100测温电路就近放置于铂电阻附近，由该电路传回一个电流型信号，控制电路板上只需要设计一个采样电阻即可对温度值采样。由基准电源产生的5V基准电压送给电流源发生电路I，由电流源发生电路I生成一个恒定电流值通过接口送给外部的100欧姆的铂电阻。阻值随温度变化的铂电阻在该恒定电流值作用下其两端产生一个变化的电压值，该电压信号会被接口及信号处理电路采样并处理，得到一个0V至10V的正向电压值，该电压值经过线性光耦隔离后，送入电流源发生电路II。电流源发生电路II将根据该电压信号生成一个与之成比例的电流信号输出。本实用新型所涉及的PT100测温电路***，将Pt100测温电路接于铂电阻附近，将测量结果以电流型信号的方式传回到信号板的采样电路中。本实用新型所涉及的PT100测温电路***采样端和输出端采用线性光耦隔离，既可以很好的反映出采样端电压的变化，也可以隔离外部的电气干扰。输出信号也采用电流型信号，抗干扰能力强。测温电路板置于密闭的绝缘壳中，符合IP65的防护等级，可抵抗实用现场的恶劣环境。

本实用新型将一个可靠测温电路，接在铂电阻附近，减小了线路阻抗的影响；它将测量结果转换成电流型信号传到信号板上，这与电流型电压传感器和电流传感器相一致。信号板上可以设计成通用的采样电路，实际应用时可方便确定采用几路测温信号和电压电流信号。这种设计在实际的应用中有着很大的方便性。

附图说明

本实用新型共有两张附图，其中：

图1是PT100测温电路的原理框图；

图2是PT100测温电路的电路原理图。

图中：1、基准电源 2、电流源发生电路I 3、线性光耦隔离电路 4、电流源发生电路II 5、电源 6、接口及信号处理电路。

具体实施方式

本实用新型的具体实施例如附图所示，附图1所示PT100测温电路的原理框图，是由基准电源1，电流源发生电路I2，线性光耦隔离电路3，电流源发生电路II4，电源5和接口及信号处理电路6所组成；附图2是PT100测温电路的电路原理图，所述的基准电源1即IC1输出管脚6与电流源发生电路I2即IC2A的正反馈端管脚3相连；IC1输出管脚6同时经电阻R19，R20与电源地相连，分压产生一个0.416V的稳定电压，经R11送到接口及信号处理电路6即IC5B的管脚6；所述的电流源发生电路I2和电流源发生电路II4采用同样的电路拓扑结构，IC2A【IC3A】管脚1经电阻R9【R10】、R5【R7】与IC2B【IC3B】管脚6相连，电阻R1【R3】、电容C3【C4】跨接在管脚6和管脚7之间，管脚1经R6【R8】与管脚5相连，管脚5同时经电阻R2【R4】与电源地相连，管脚7与管脚2直接相连；电流源发生电路I2的输出端由电阻R5和R9的连接点引出，输出一个恒定的5mA电流，直接送到信号处理电路6中端子排P的端子1输出到铂电阻上，电流经端子2再返回到电源地上；电流源发生电路II4根据线性光耦隔离电路3输出的电压信号，输出端由电阻R7和R10的连接点引出，产生一个对应的电流信号，送到接口及信号处理电路6的端子排P的5脚输出；所述的线性光耦隔离电路3即IC6的管脚1、2内部接发光二极管，作为隔离信号的输入；IC6的管脚3、4内部连接光电二极管，用于反馈；IC6的管脚5、6内部接光电二极管，用于输出；线性光耦隔离电路3即IC6的管脚5、6与IC4B的管脚5、6相连，IC6的管脚3，4分别与电源地和IC4A的管脚2相连，IC6的管脚1经电阻R14、R15与IC4A的管脚1相连，IC6管脚2经电阻R16与电源正相连。IC4A的管脚3、IC4B的管脚5分别接隔离开的电源地；电阻R18、电容C8并联接在IC4B的管脚6、7之间；电容C6接在IC4A的管脚2、3之间；电容C7接在IC4A的管脚1、2之间，线性光耦隔离电路3的输出即IC4B的管脚7直接连接到电流源发生电路II4IC3A的管脚3。

本实用新型所述的基准电源1即IC1采用美信公司的MAX6250芯片；电流源发生电路I2和电流源发生电路II4即IC2、IC3都采用双运放的LM2904芯片；线性光耦隔离电路3采用HCNR201线性光藕芯片、双运放LM2904芯片；接口及信号处理电路6采用LM2904芯片。

传统的PT100测温电路都设计在信号板上，然后通过两线或三线接到铂电阻上。本实用新型所涉及的PT100测温电路，没有设计在信号板上，而是作为一个独立的设备放置于测温的铂电阻附近。

基准电源1是一个基准电源芯片MAX6250，产生一个5V的基准电压。该电压有两个用途：其一输入到电流源发生电路I，电流源发生电路I2根据该电压值输出一个恒定的电流值，恒定的电流值计算公式为(电流值＝(输入电压值×R6)/(R2×R9))；其二输入接口及信号处理电路6，经电阻R19、R20分压之后得到一个固定电压值，该值参与采样信号的数学处理运算。

电流源发生电路I产生一个恒定的5mA电流通过接口及信号处理电路6中端子排P的端子1输出到铂电阻上，电流经端子2再返回到电源地上。端子1上将产生一个电压值，这个电压值与铂电阻的阻值成正比。铂电阻的阻值随着温度变化时，该电压值也随着温度变化，该电压值也称为采样信号。

接口及信号处理电路6包括接线端子排P和一个运算放大器负责采样信号的调理。端子排的1，2脚外接线至铂电阻，3、4脚外接线至电源，5脚是测量信号输出脚。运算放大器采用负反馈接法，将信号调理到0V-10V。

线性光耦隔离电路3由线性光藕HCNR201及***配套运放、电阻、电容等构成。线性光藕HCNR201本身隔离的是电流信号，要对电压信号进行隔离需要***的运放和电阻、电容的配合。由接口及信号处理电路6生成的电压信号送到线性光耦隔离电路3中的IC4A的负反馈端1，运放IC4A的比较输出经R14、R15接线性光藕的1端。比较输出电压的大小决定的线性光藕发光二极管发光的强弱。线性光藕的3，4脚为反馈端，5、6脚为输出端。反馈端的接法可以消除光藕的非线性，为输出端提供一个依据输入电压变化的稳定的电流。该电流经运放IC4B和电阻R18生成一个和输入电压成比例的输出电压值。

电流源发生电路4根据电路3输出的电压信号，产生一个对应的电流信号，送到接口及信号处理电路6的端子排P的5脚输出。

本实用新型所涉及的PT100测温电路设计全面，既可以精确的反映出采样端测温铂电阻阻值的变化，也可以隔离外部的电气干扰。同时输出采用电流型信号，抗干扰能力强。可以较好的适应工业现场应用的需要。

Claims

1、一种PT100测温电路，其特征在于是由基准电源(1)，电流源发生电路I(2)，线性光耦隔离电路(3)，电流源发生电路II(4)，电源(5)和接口及信号处理电路(6)所组成；所述的基准电源(1)即IC1输出管脚6与电流源发生电路I(2)即IC2A的正反馈端管脚3相连；IC1输出管脚6同时经电阻R19，R20与电源地相连，分压产生一个0.416V的稳定电压，经R11送到接口及信号处理电路(6)即IC5B的管脚6；所述的电流源发生电路I(2)和电流源发生电路II(4)采用同样的电路拓扑结构，IC2A【IC3A】管脚1经电阻R9【R10】、R5【R7】与IC2B【IC3B】管脚6相连，电阻R1【R3】、电容C3【C4】跨接在管脚6和管脚7之间，管脚1经R6【R8】与管脚5相连，管脚5同时经电阻R2【R4】与电源地相连，管脚7与管脚2直接相连；电流源发生电路I(2)的输出端由电阻R5和R9的连接点引出，输出一个恒定的5mA电流，直接送到信号处理电路(6)中端子排P的端子1输出到铂电阻上，电流经端子2再返回到电源地上；电流源发生电路II(4)根据线性光耦隔离电路(3)输出的电压信号，输出端由电阻R7和R10的连接点引出，产生一个对应的电流信号，送到接口及信号处理电路(6)的端子排P的5脚输出；所述的线性光耦隔离电路(3)即IC6的管脚1、2内部接发光二极管，作为隔离信号的输入；IC6的管脚3、4内部连接光电二极管，用于反馈；IC6的管脚5、6内部接光电二极管，用于输出；线性光耦隔离电路(3)即IC6的管脚5、6与IC4B的管脚5、6相连，IC6的管脚3，4分别与电源地和IC4A的管脚2相连，IC6的管脚1经电阻R14、R15与IC4A的管脚1相连，IC6管脚2经电阻R16与电源正相连。IC4A的管脚3、IC4B的管脚5分别接隔离开的电源地；电阻R18、电容C8并联接在IC4B的管脚6、7之间；电容C6接在IC4A的管脚2、3之间；电容C7接在IC4A的管脚1、2之间，线性光耦隔离电路(3)的输出即IC4B的管脚7直接连接到电流源发生电路II(4)IC3A的管脚3。

2、根据权利要求1所述的PT100测温电路，其特征在于所述的基准电源(1)即IC1采用美信公司的MAX6250芯片；电流源发生电路I(2)和电流源发生电路II(4)即IC2、IC3都采用双运放的LM2904芯片；线性光耦隔离电路(3)采用HCNR201线性光藕芯片、双运放LM2904芯片；接口及信号处理电路(6)采用LM2904芯片。