一种测温电路的制作方法

    技术2022-07-13  110


    本发明涉及一种测温电路,尤其涉及一种可调零的pt100电桥测温电路,属于温度检测设备技术领域。



    背景技术:

    当前以pt100为温度传感器的测温电路发展已较成熟,大量现有专利技术主要通过建立恒流源或电桥电路实现pt100温度测量,其中恒流源电路相比于电桥电路需要额外的三极管及运放构成恒流控制电路,整体功耗较高,而现有的pt100电桥测温电路为保证测量精度,对电桥中电阻精度要求较高,提高了元件成本,且无调零功能,一旦电桥中电阻由于温度变化或老化等因素引起阻值偏移,难以保证温度测量精确性。



    技术实现要素:

    本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种可调零的pt100高精度电桥测温电路,能够解决现有技术中测温电路成本高、测量精度偏低的技术问题。

    为解决上述技术问题,本实用新型是采用下述技术方案实现的:

    一种测温电路,包括pt100温度传感器、电阻r5、可调电阻r2、运算放大器、测温电桥和与电源连接的二选一开关;所述测温电桥包括电阻r3、电阻r4、电阻r6和电阻r7;

    所述二选一开关的两开关触点分别与pt100温度传感器、电阻r5一端连接;pt100温度传感器另一端与电阻r5另一端短接,再串接电阻r6后接入运算放大器的反相输入端,同时pt100温度传感器另一端还串接电阻r4后接地;电阻r3一端接地,另一端串接电阻r7后接入运算放大器的同相输入端,同时电阻r3另一端还与可调电阻r2的电阻输出端连接;所述可调电阻r2的电阻调节端与所述电源连接;

    pt100温度传感器导通接入时,能够通过运算放大器的输出端获取测温信息;电阻r5导通接入时,通过调节可调电阻r2的接入电阻实现电路调零校准。

    进一步的,所述电源反向串接稳压管d1后接地。

    进一步的,所述运算放大器的反相输入端串接滤波电阻r9后与运算放大器的输出端连接,同相输入端串接电阻r8后接地,滤波电阻r9和电阻r8阻值相同。

    进一步的,所述运算放大器的反相输入端串接滤波电容c1后接地。

    进一步的,所述运算放大器的输出端串接滤波电阻r10、滤波电容c2后接地。

    进一步的,所述电源的输出端串联有限流电阻r1。

    进一步的,所述电阻r3和电阻r4阻值相同,电阻r6和电阻r7阻值相同。

    进一步的,所述电阻r5为精度不小于0.1%的100ω电阻。

    进一步的,所述运算放大器由 12v和-12v电源供电。

    进一步的,所述pt100温度传感器包括二线制pt100温度传感器、三线制pt100温度传感器。

    与现有技术相比,本实用新型所达到的有益效果是:可调电阻设置了二选一开关,pt100温度传感器导通接入时,能够通过运算放大器的输出端获取测温信息,电阻r5导通接入时,通过调节可调电阻r2的接入电阻实现电路调零校准,只需保证电阻r5的精度即可实现测温电路校准,降低了对测温电桥中电阻r3与电阻r4的阻值精度要求,从而降低了测温电路的制作成本,同时,能够减少测温电桥中各电阻阻值偏移对测温精度的影响,提高温度测量的精确度。

    附图说明

    图1是根据本实用新型实施例提供的一种测温电路图。

    具体实施方式

    下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。

    如图1所示,本实用新型实施例所提供的测温电路,包括由电阻r3、电阻r4、电阻r6、电阻r7组成的测温电桥、可调电阻r2、二选一开关s1、pt100测温传感器、电阻r5和运算放大器u1a。pt100温度传感器包括但不限于二线制pt100温度传感器、三线制pt100温度传感器。

    测温电桥中电阻r3的一端串联电阻r7后接入运算放大器u1a的同相输入端,另一端接地。电阻r4的一端串联电阻r6后接入运算放大器u1a的反相输入端,另一端接地。电阻r3与r4阻值的取值范围是[2k,100k]ω。在本实施例中,电阻r3与r4阻值相同,均取为2kω,电阻r6与r7阻值相同,均取为8.2kω。电阻r3与r4阻值相同、电阻r6与r7阻值相同能够保证运算放大器u1a同相输入端与反相输入端电路平衡,避免影响测量结果,保证测量精度;同时能够降低电路设计复杂程度。

    可调电阻r2作为测温电路的调零电阻,与电阻r5协同作用实现测温电路调零,可调电阻r2的电阻调节端与电源连接,电阻输出端与电阻r3和r7的电连接点连接。

    为便于描述,现将二选一开关s1的三个接线端分别标注为引脚1、引脚2、引脚3,其中引脚1和引脚3分别连接二选一开关s1的两开关触点,以实现连接电路的择一导通。具体为:引脚1串接pt100温度传感器后与电阻r4和r6的电连接点连接,引脚3串联电阻r5后同样与电阻r4和r6的电连接点连接,引脚2与电源连接。当二选一开关s1接通引脚1时,pt100温度传感器导通,能够通过运算放大器u1a的输出端获取测温信息。当二选一开关s1接通引脚3时,电阻r5导通,通过调节可调电阻r2的接入电阻实现电路调零校准。为提高校准精度,电阻r5选取精度不小于0.1%的100ω电阻。

    为提高检测信号的精度,运算放大器u1a选用精密运算放大器,型号可选用lm358型运算放大器,由 12v和-12v电源供电,其反相输入端串接滤波电容c1后接地,同时串接滤波电阻r9后与运算放大器u1a的输出端连接。为保证运算放大器同相输入端和反相输入端电路平衡,运算放大器u1a的同相输入端串接电阻r8后接地,电阻r8与r9阻值相同,均选取为470kω。电阻r8用于与电阻r6、r7、r9、运放u1a构成差分放大电路,以运算放大器u1a、电阻r6~r9所组成的差分放大电路中,由于所选取电阻r6与r7阻值相同、r8与r9阻值相同,运算放大器u1a输出端(运算放大器u1a引脚1)电压为电阻r3、r4上端电压之差乘以r9阻值除以r6阻值(或乘以r8阻值除以r7阻值),其目的是将电阻r3、r4上端电压差进行放大,易于测量温度引起的电阻r3、r4上端电压差。

    运算放大器u1a的输出端还串接滤波电阻r10、滤波电容c2后接地,测温信号sensor_temp从滤波电阻r10和滤波电容c2的电连接点输出。

    测温电路的电源选用5v直流电压源,为使二选一开关s1及可调电阻r2能够获取稳定的电压源信号,5v直流电压源串接限流电阻r1后反向串接稳压管d1接地。在本实施例中稳压管d1选用tl431型稳压管。

    本实用新型实施例所提供的测温电路,设置了二选一开关s1,pt100温度传感器导通接入时,能够通过运算放大器u1a的输出端获取测温信息,电阻r5导通接入时,通过调节可调电阻r2的接入电阻即可实现电路调零校准,只需保证电阻r5的精度即可实现测温电路校准,降低了对测温电桥中电阻r3与电阻r4的阻值精度要求,从而降低了测温电路的制作成本。同时,调零校准功能更能够减少测温电桥中各电阻阻值偏移对测温精度的影响,提高温度测量的精确度。

    以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。


    技术特征:

    1.一种测温电路,其特征在于,包括pt100温度传感器、电阻r5、可调电阻r2、运算放大器、测温电桥和与电源连接的二选一开关;所述测温电桥包括电阻r3、电阻r4、电阻r6和电阻r7;

    所述二选一开关的两开关触点分别与pt100温度传感器、电阻r5一端连接;pt100温度传感器另一端与电阻r5另一端短接,再串接电阻r6后接入运算放大器的反相输入端,同时pt100温度传感器另一端还串接电阻r4后接地;电阻r3一端接地,另一端串接电阻r7后接入运算放大器的同相输入端,同时电阻r3另一端还与可调电阻r2的电阻输出端连接;所述可调电阻r2的电阻调节端与所述电源连接;

    pt100温度传感器导通接入时,能够通过运算放大器的输出端获取测温信息;电阻r5导通接入时,通过调节可调电阻r2的接入电阻实现电路调零校准。

    2.根据权利要求1所述的测温电路,其特征在于,所述电源反向串接稳压管d1后接地。

    3.根据权利要求1所述的测温电路,其特征在于,所述运算放大器的反相输入端串接滤波电阻r9后与运算放大器的输出端连接,同相输入端串接电阻r8后接地,滤波电阻r9和电阻r8阻值相同。

    4.根据权利要求3所述的测温电路,其特征在于,所述运算放大器的反相输入端串接滤波电容c1后接地。

    5.根据权利要求1所述的测温电路,其特征在于,所述运算放大器的输出端串接滤波电阻r10、滤波电容c2后接地。

    6.根据权利要求1所述的测温电路,其特征在于,所述电源的输出端串联有限流电阻r1。

    7.根据权利要求1所述的测温电路,其特征在于,所述电阻r3和电阻r4阻值相同,电阻r6和电阻r7阻值相同。

    8.根据权利要求7所述的测温电路,其特征在于,所述电阻r5为精度不小于0.1%的100ω电阻。

    9.根据权利要求1所述的测温电路,其特征在于,所述运算放大器由 12v和-12v电源供电。

    10.根据权利要求1所述的测温电路,其特征在于,所述pt100温度传感器包括二线制pt100温度传感器、三线制pt100温度传感器。

    技术总结
    本实用新型公开了一种测温电路,包括Pt100温度传感器、电阻R5、可调电阻R2、二选一开关;二选一开关的两开关触点分别与Pt100温度传感器、电阻R5一端连接;Pt100温度传感器另一端与电阻R5另一端短接,再串接电阻R6后接入运算放大器的反相输入端,同时Pt100温度传感器另一端还串接电阻R4后接地;电阻R3一端接地,另一端串接电阻R7后接入运算放大器的同相输入端,同时电阻R3另一端还与可调电阻R2的电阻输出端连接;可调电阻R2的电阻调节端与电源连接。本实用新型提供的测温电路具有调零功能,能够减少电阻由于温度变化或老化等因素引起阻值偏移的影响,使得温度测量的精确性得到提高。

    技术研发人员:张经炜;王宏华;朱洒;路天航
    受保护的技术使用者:河海大学
    技术研发日:2019.07.22
    技术公布日:2020.04.03

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