CN205138668U - 一种基于铂热电阻的测温电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于铂热电阻的测温电路，包括：恒流源、铂热电阻和二分之一分压单元；铂热电阻的第一端通过第一导线连接恒流源输出端；第一导线的电阻为第一导线电阻；铂热电阻第二端通过第二导线连接该测温电路的负输出端；第二导线的电阻为第二导线电阻；恒流源输出端通过二分之一分压单元连接该测温电路的正输出端；铂热电阻第二端通过第三导线接地，第三导线的电阻为第三导线电阻；第一导线电阻、第二导线电阻和第三导线电阻的阻值均相等；该测温电路正输出端与负输出端之间的电压差为恒流源流过铂热电阻时铂热电阻的第一端对地的电压和第二端对地电压的电压差。消除导线电阻对测量结果的影响，测量的电压真实反映温度，提高测量准确性。

Description

一种基于铂热电阻的测温电路

技术领域

本实用新型涉及温度测量技术领域，特别涉及一种基于铂热电阻的测温电路。

背景技术

工业用热电阻是一种测量温度的传感器。热电阻是利用物质在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度。热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。当被测介质中有温度梯度存在时，所测量的温度是感温元件所在范围内介质中的平均温度。工业用热电阻分为铂热电阻和铜热电阻两大类。

由于铜热电阻的测温范围比较窄，因而比较少在工业现场中应用。符合IEC国际标准分度号的Pt100铂热电阻是工业现场中最常用的测温元件。

一般利用铂热电阻进行温度测量常用三线制电桥法，如图1所示。

Vr为基准参考电压，Vr＝1V，Rt为铂热电阻，r为导线电阻，R1、R2、R3为固定桥臂，R1＝R2＝1000欧，R3＝100欧，G为测量仪表。但是，在实际使用时，温度传感器和测温电路之间往往有一定距离，导线电阻率约为0.1欧/m～0.5欧/m，导线电阻r所引起的测量误差不能忽视。导线电阻r影响Rt的测量结果，并且无法通过调零电路完全消除。

因此，本领域技术人员需要提供一种基于铂热电阻的测温电路，能够不受导线电阻的影响，保证测量结果的准确性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于铂热电阻的测温电路，能够不受导线电阻的影响，保证测量结果的准确性。

本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路，包括：恒流源、铂热电阻和二分之一分压单元；

所述铂热电阻的第一端通过第一导线连接所述恒流源的输出端；第一导线的电阻为第一导线电阻；

所述铂热电阻的第二端通过第二导线连接该测温电路的负输出端；第二导线的电阻为第二导线电阻；

所述恒流源的输出端通过所述二分之一分压单元连接该测温电路的正输出端；

所述铂热电阻的第二端通过第三导线接地，所述第三导线的电阻为第三导线电阻；

所述第一导线电阻、第二导线电阻和第三导线电阻的阻值均相等；

该测温电路的正输出端与负输出端之间的电压差为所述恒流源流过所述铂热电阻时铂热电阻的第一端对地的电压和第二端对地的电压的电压差。

优选地，还包括：滤波单元；

所述滤波单元连接在所述恒流源的输出端和所述二分之一分压单元之间。

优选地，还包括：放大单元；

所述放大单元连接在所述滤波单元和所述二分之一分压单元之间。

优选地，所述滤波单元包括第三电容、第四电容、第五电阻和第六电阻；

所述恒流源的输出端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端通过所述第六电阻连接所述放大单元的输入端；

所述第五电阻的第二端通过所述第三电容接地；

所述第六电阻连接所述放大单元的一端通过所述第四电容接地。

优选地，所述二分之一分压单元包括：第七电阻和第八电阻；

所述放大单元的输出端连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接该测温电路的正输出端；

所述第七电阻的第二端通过所述第八电阻接地。

优选地，所述恒流源包括：第一电阻、第二电阻、稳压管、第三电阻、第四电阻、第一放大器和三极管；

所述第一电阻的第一端连接电源，所述第一电阻的第二端通过所述稳压管连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地；

所述第一电阻的第一端通过所述第三电阻连接所述第一放大器的反相输入端；

所述第二电阻的第一端通过所述第四电阻连接所述第一放大器的正相输入端；

所述第一放大器的输出端连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极连接所述第一放大器的反相输入端，所述三极管的集电极作为该恒流源的输出端。

优选地，所述放大单元包括：第二放大器；

所述第二放大器的正相输入端连接滤波单元的输出端；

所述第二放大器的反相输入端连接所述第二放大器的输出端，所述第二放大器的输出端连接所述二分之一分压单元的输入端。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实施例提供的测量电路，利用恒流源和二分之一分压单元以及该实施例提供的连接关系，最后铂热电阻两端的电压仅与恒流源和铂热电阻有关，而恒流源的值是固定且已知的，因此相当于仅与铂热电阻的阻值有关，而与导线的电阻没有关系，因此，这样可以消除导线电阻对于测量结果的影响，测量的电压更真实地反映了相应的温度，提高了测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中提供的铂热电阻的测温电路示意图；

图2是本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路实施例一示意图；

图3是本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路实施例二示意图；

图4是本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路实施例三示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

实施例一：

参见图2，该图为本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路实施例一示意图。

本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路，包括：恒流源Is、铂热电阻Rt和二分之一分压单元100；

所述铂热电阻Rt的第一端通过第一导线连接所述恒流源的输出端；第一导线的电阻为第一导线电阻r1；

所述铂热电阻Rt的第二端通过第二导线连接该测温电路的负输出端；第二导线的电阻为第二导线电阻r2；

从图2中可以看出，该测温电路的负输出端的电压为U-；

所述恒流源的输出端通过所述二分之一分压单元100连接该测温电路的正输出端；

从图2中可以看出，该测温电路的正输出端的电压为U+；

所述铂热电阻Rt的第二端通过第三导线接地，所述第三导线的电阻为第三导线电阻r3；

所述第一导线电阻r1、第二导线电阻r2和第三导线电阻r3的阻值均相等；即：r1＝r2＝r3。

该测温电路的正输出端与负输出端之间的电压差为所述恒流源流过所述铂热电阻Rt时铂热电阻Rt的第一端对地的电压和第二端对地的电压的电压差。

恒流源Is输出的电流流过铂热电阻Rt是为了将铂热电阻Rt的阻值变化的信号转换为电压变压的信号进行测量。

即铂热电阻Rt的两端对地的电压为U＝(U+)-(U-)。

其中，U+＝[Is(r1+Rt+r3)]/2；

U-＝Is*r3；

U＝(U+)-(U-)＝Is[(r1+Rt+r3)/2-r3]＝Is*Rt/2。

从以上的公式可以看出，本实施例提供的测量电路，利用恒流源和二分之一分压单元以及该实施例提供的连接关系，最后铂热电阻Rt两端的电压U仅与恒流源和铂热电阻Rt有关，而恒流源Is的值是固定且已知的，因此相当于仅与铂热电阻Rt的阻值有关，而与导线的电阻没有关系，因此，这样可以消除导线电阻对于测量结果的影响，U更真实地反映了相应的温度，提高了测量的准确性。

实施例二：

参见图3，该图为本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路实施例二示意图。

本实施例提供的基于铂热电阻的测温电路，还包括：滤波单元300；

所述滤波单元300连接在所述恒流源Is的输出端和所述二分之一分压单元100之间。

本实施例提供的电路，还包括：放大单元200；

所述放大单元200连接在所述滤波单元300和所述二分之一分压单元100之间。

需要说明的是，滤波单元300的作用是滤除干扰信号。

放大单元200的作用是将信号进行放大，便于后续检测电路的识别。

可以理解的是，图1和图2提供的电路均是模拟电路，检测的电压U也是模拟电压，为了便于后续计算，U+和U-可以输入AD转换器400，AD转换器400的作用是将检测的模拟的电压信号转换为数字的电压信号，便于后续的处理器进行计算。

实施例三：

参见图4，该图为本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路实施例三示意图。

本实施例介绍本实用新型提供的基于铂热电阻的测温电路的一种具体电路。

本实施例提供的所述滤波单元包括第三电容C3、第四电容C4、第五电阻R5和第六电阻R6；

所述恒流源的输出端连接所述第五电阻R5的第一端，所述第五电阻R5的第二端通过所述第六电阻R6连接所述放大单元的输入端；

所述第五电阻R5的第二端通过所述第三电容C3接地；

所述第六电阻R6连接所述放大单元的一端通过所述第四电容C4接地。

所述二分之一分压单元包括：第七电阻R7和第八电阻R8；

所述放大单元的输出端连接所述第七电阻R7的第一端，所述第七电阻R7的第二端连接该测温电路的正输出端；

所述第七电阻R7的第二端通过所述第八电阻R8接地。

所述恒流源包括：第一电阻R1、第二电阻R2、稳压管V1、第三电阻R3、第四电阻R4、第一放大器N1A和三极管V3；

所述第一电阻R1的第一端连接电源(+5V)，所述第一电阻R1的第二端通过所述稳压管V1连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端接地；

所述第一电阻R1的第一端通过所述第三电阻R3连接所述第一放大器N1A的反相输入端；

所述第二电阻R2的第一端通过所述第四电阻R4连接所述第一放大器N1A的正相输入端；

所述第一放大器N1A的输出端连接所述三极管V3的基极，所述三极管V3的发射极连接所述第一放大器N1A的反相输入端，所述三极管V3的集电极作为该恒流源的输出端。

所述放大单元包括：第二放大器N2A；

所述第二放大器N2A的正相输入端连接滤波单元的输出端；

所述第二放大器N2A的反相输入端连接所述第二放大器N2A的输出端，所述第二放大器N2A的输出端连接所述二分之一分压单元的输入端。即连接R7的第一端。

本实用新型以上实施例提供的电路，Rt第一端的电压被1/2分压之后，使得该电路消除了导线电阻对测量的铂热电阻阻值的影响，输出的电压仅与铂热电阻的阻值有关系，而恒流源的电流是恒定不变的，因此，该电路测量的结果准确性较高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种基于铂热电阻的测温电路，其特征在于，包括：恒流源、铂热电阻和二分之一分压单元；

所述铂热电阻的第一端通过第一导线连接所述恒流源的输出端；第一导线的电阻为第一导线电阻；

所述铂热电阻的第二端通过第二导线连接该测温电路的负输出端；第二导线的电阻为第二导线电阻；

所述恒流源的输出端通过所述二分之一分压单元连接该测温电路的正输出端；

所述铂热电阻的第二端通过第三导线接地，所述第三导线的电阻为第三导线电阻；

所述第一导线电阻、第二导线电阻和第三导线电阻的阻值均相等；

该测温电路的正输出端与负输出端之间的电压差为所述恒流源流过所述铂热电阻时铂热电阻的第一端对地的电压和第二端对地的电压的电压差。

2.根据权利要求1所述的基于铂热电阻的测温电路，其特征在于，还包括：滤波单元；

所述滤波单元连接在所述恒流源的输出端和所述二分之一分压单元之间。

3.根据权利要求2所述的基于铂热电阻的测温电路，其特征在于，还包括：放大单元；

所述放大单元连接在所述滤波单元和所述二分之一分压单元之间。

4.根据权利要求3所述的基于铂热电阻的测温电路，其特征在于，所述滤波单元包括第三电容、第四电容、第五电阻和第六电阻；

所述恒流源的输出端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端通过所述第六电阻连接所述放大单元的输入端；

所述第五电阻的第二端通过所述第三电容接地；

所述第六电阻连接所述放大单元的一端通过所述第四电容接地。

5.根据权利要求3所述的基于铂热电阻的测温电路，其特征在于，所述二分之一分压单元包括：第七电阻和第八电阻；

所述放大单元的输出端连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接该测温电路的正输出端；

所述第七电阻的第二端通过所述第八电阻接地。

6.根据权利要求1所述的基于铂热电阻的测温电路，其特征在于，所述恒流源包括：第一电阻、第二电阻、稳压管、第三电阻、第四电阻、第一放大器和三极管；

所述第一电阻的第一端连接电源，所述第一电阻的第二端通过所述稳压管连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地；

所述第一电阻的第一端通过所述第三电阻连接所述第一放大器的反相输入端；

所述第二电阻的第一端通过所述第四电阻连接所述第一放大器的正相输入端；

所述第一放大器的输出端连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极连接所述第一放大器的反相输入端，所述三极管的集电极作为该恒流源的输出端。

7.根据权利要求3所述的基于铂热电阻的测温电路，其特征在于，所述放大单元包括：第二放大器；

所述第二放大器的正相输入端连接滤波单元的输出端；

所述第二放大器的反相输入端连接所述第二放大器的输出端，所述第二放大器的输出端连接所述二分之一分压单元的输入端。