一种三线式铂热电阻pt100测温电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及温度测量技术领域，尤其涉及一种三线式铂热电阻PT100测温电 路。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的进步，电动设备逐步朝着高压、大功率、多功能化的方向发展，电 动设备内部特定部位的温度判定是判断其是否完好的一项重要指标。铂热电阻的阻值与其 所受温度近似成线性关系，且具有信号灵敏度高、易于连续测量等特点，因此电动设备厂商 普遍在设备的特定部位预埋PT100型铂热电阻，PT100电阻阻值的变化，通过处理电路转换 成与其相关的电压变化，通过测量此电压可以计算得到设备内部环境温度。
[0003] 然而，在现有技术中，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者 其他仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的 引线对测量结果会有较大的影响。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种三线式铂热电阻PT100测温电 路，解决了导线电阻对测量结果造成的影响，提高了测量精度。
[0005] 本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种三线式铂热电阻PT100测温电路，包括基准源D1、采样电路和差分信号放大电 路；
[0007] 电源经电阻R1与基准源D1的3脚相连接，基准源D1的1脚和3脚之间连接有电阻R4， 基准源D1的1脚和2脚之间连接有电阻R10,基准源D1的2脚接地、1脚产生一个参考电压，基 准源D1的输出电压接入采样电路作为采样电路的输入电压；
[0008] 采样电路采用惠斯通电桥，电阻R6、R7、R13和铂热电阻PT100组成惠斯通电桥的4 个桥臂，电阻R6与铂热电阻PT100串联，电阻R7与电阻R13串联，两个串联电路再并联;所述 铂热电阻PT100为三线式，铂热电阻PT100的一端引出一根导线通过端子J1的1脚与电阻R6 相连接、另一端引出两根导线分别通过端子J1的2脚和3脚与电阻R13和电源地相连接，采样 电路产生的采样信号接入差分信号放大电路；
[0009] 差分信号放大电路包括放大器U1A、放大器U1B和放大器U1C，铂热电阻PT100通过 电阻R2与放大器U1A的同相输入端相连接，电阻R7通过电阻R17与放大器U1B的同相输入端 连接，电阻R9和电阻R12串联在放大器U1A的反向输入端和放大器U1B的反相输入端之间，放 大器U1A的反向输入端和输出端之间连接有反馈电阻R8,放大器U1B的反向输入端和输出端 之间连接有反馈电阻R14,放大器U1A的输出端经电阻R3和电阻R5接电源地，电阻R3和电阻 R5的分压与放大器U1C的同相输入端相连接，放大器U1B的输出端通过电阻R15与放大器U1C 的反向输入端相连接，放大器U1C的反向输入端和输出端之间连接有反馈电阻R16,放大器 U1C的输出端经电阻R11以及并联接地的二极管D2和电容C1输出一个与铂热电阻PT100阻值 相关的电压信号。
[0010] 根据本实用新型优选的，所述铂热电阻PT100的三根导线采用等长度、等横截面 积、等材质的导线。
[0011] 根据本实用新型优选的，所述基准源D1为TL431，TL431具有低动态输出电阻、全温 度范围内温度特性平坦、低输出电压噪声的优点，内基准电压为2.5V;电阻R6、R7和R13采用 低温漂精密电阻;差分信号放大电路采用四运放集成电路LM324,其内部包括四组形式完全 相同的运算放大器，具有高增益、高输入抵抗、低输出阻抗的特点，能实现电压精确放大。
[0012] 本实用新型的有益效果是：
[0013] 本实用新型采用三线式铂热电阻PT100测温电路，解决了导线电阻对测量结果造 成的影响，提高了测温的精度，尤其解决远距离测温测不准的问题。另外，基准源电路，隔绝 了外部电源噪声对测量结果的影响；差分信号放大电路，采用高输入阻抗和低输出阻抗的 放大器，实现电压精确放大，抗干扰能力强，可以较好的适应工艺现场的需求。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型的测温电路原理图。
【具体实施方式】
[0015] 为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实 用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。
[0016] 如图1所示，本实用新型的三线式铂热电阻PT100测温电路，包括基准源D1、采样电 路和差分信号放大电路，基准源D1为TL431。
[0017] 电源经电阻R1与基准源TL431的3脚相连接，基准源TL431的1脚和3脚之间连接有 电阻R4,基准源TL431的1脚和2脚之间连接有电阻R10,基准源TL431的2脚接地、1脚产生一 个2.5V的参考电压，此时基准源TL431的输出电J3
，接入采样电 路作为采样电路的输入电压。
[0018] 所述采样电路采用惠斯通电桥，电阻R6、R7、R13和铂热电阻PT100组成惠斯通电桥 的4个桥臂，电阻R6、R7和R13采用低温漂精密电阻，电阻R6与铂热电阻PT100串联，电阻R7与 电阻R13串联，两个串联电路再并联。所述铂热电阻PT100为三线式接入电路，铂热电阻 PT100的三根导线采用等长度、等横截面积、等材质的导线，铂热电阻PT100的一端引出一根 导线通过端子J1的1脚与电阻R6相连接、另一端引出两根导线分别通过端子J1的2脚和3脚 与电阻R13和电源地相连接，当铂热电阻PT100的阻值改变时，电桥上产生一个电压差信号， 称为采样信号，采样信号接入差分信号放大电路进行信号放大处理。
[0019] 差分信号放大电路采用四运放集成电路LM324,其内部包括四组形式完全相同的 运算放大器，简称放大器，其中放大器U1A、放大器U1B和放大器U1C为四运放集成电路LM324 内部相互独立的三组运算放大器，由于另一组用不到，即未在图中表示。铂热电阻PT100通 过电阻R2与放大器U1A的同相输入端相连接，电阻R7通过电阻R17与放大器U1B的同相输入 端连接，电阻R9和电阻R12串联在放大器U1A的反向输入端和放大器U1B的反相输入端之间， 放大器U1A的反向输入端和输出端之间连接有反馈电阻R8,放大器U1B的反向输入端和输出 端之间连接有反馈电阻R14,放大器U1A的输出端经电阻R3和电阻R5接电源地，电阻R3和电 阻R5的分压与放大器U1C的同相输入端相连接，放大器U1B的输出端通过电阻R15与放大器 U1C的反向输入端相连接，放大器U1C的反向输入端和输出端之间连接有反馈电阻R16,放大 器U1C的输出端经电阻R11以及并联接地的二极管D2和电容C1输出一个与铂热电阻PT100阻 值相关的电压信号。
[0020] 本实用新型采用三线式铂热电阻PT100测温电路，能够有效消除导线电阻对测温 结果的影响。假设一段导线上的电阻为r，PT100的阻值设为_ ;当电桥平衡时，
当R6=R7时
，导线电阻对测量 结果不会产生影响。该三线式测温电路消除了导线电阻对测量结果造成的影响，提高了测 量精度。
[0021] 本实用新型所述的测温电路，当铂热电阻PT100的阻值变化时，电桥上产生一个微 小的电压差信号，即为采样信号
差分信号放大电路 中
g经信号放大电路处理，得到放 大电珏
，经过计算得到铂热电阻PT100的阻值 后，可根据铂热电阻PT100与温度的线性关系，求出相对应的温度值。
[0022] 以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述 描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种三线式铂热电阻PT100测温电路，其特征在于:包括基准源D1、采样电路和差分 信号放大电路； 电源经电阻R1与基准源D1的3脚相连接，基准源D1的1脚和3脚之间连接有电阻R4,基准 源D1的1脚和2脚之间连接有电阻R10,基准源D1的2脚接地、1脚产生一个参考电压，基准源 D1的输出电压接入采样电路作为采样电路的输入电压； 采样电路采用惠斯通电桥，电阻R6、R7、R13和铂热电阻PT100组成惠斯通电桥的4个桥 臂，电阻R6与铂热电阻PT100串联，电阻R7与电阻R13串联，两个串联电路再并联;所述铂热 电阻PT100为三线式，铂热电阻PT100的一端引出一根导线通过端子J1的1脚与电阻R6相连 接、另一端引出两根导线分别通过端子J1的2脚和3脚与电阻R13和电源地相连接，采样电路 产生的采样信号接入差分信号放大电路； 差分信号放大电路包括放大器U1A、放大器U1B和放大器U1C，铂热电阻PT100通过电阻R2与放大器U1A的同相输入端相连接，电阻R7通过电阻R17与放大器U1B的同相输入端连接， 电阻R9和电阻R12串联在放大器U1A的反向输入端和放大器U1B的反相输入端之间，放大器 U1A的反向输入端和输出端之间连接有反馈电阻R8,放大器U1B的反向输入端和输出端之间 连接有反馈电阻R14,放大器U1A的输出端经电阻R3和电阻R5接电源地，电阻R3和电阻R5的 分压与放大器U1C的同相输入端相连接，放大器U1B的输出端通过电阻R15与放大器U1C的反 向输入端相连接，放大器U1C的反向输入端和输出端之间连接有反馈电阻R16,放大器U1C的 输出端经电阻R11以及并联接地的二极管D2和电容C1输出一个与铂热电阻PT100阻值相关 的电压信号。2. 根据权利要求1所述的测温电路，其特征在于:所述铂热电阻PT100的三根导线采用 等长度、等横截面积、等材质的导线。3. 根据权利要求1所述的测温电路，其特征在于:所述基准源D1为TL431;电阻R6、R7和 R13采用低温漂精密电阻;差分信号放大电路采用四运放集成电路LM324。
【专利摘要】本实用新型三线式铂热电阻PT100测温电路，包括基准源D1、采样电路和差分信号放大电路，基准源D1的输出电压接入采样电路作为采样电路的输入电压，采样电路采用惠斯通电桥，其产生的采样信号接入差分信号放大电路，差分信号放大电路输出一个与铂热电阻PT100阻值相关的电压信号从而测得相应的温度值。本实用新型采用三线式铂热电阻PT100测温电路，解决了导线电阻对测量结果造成的影响，提高了测温的精度，尤其解决远距离测温测不准的问题。另外，基准源电路，隔绝了外部电源噪声对测量结果的影响；差分信号放大电路，采用高输入阻抗和低输出阻抗的放大器，实现电压精确放大，抗干扰能力强，可以较好的适应工艺现场的需求。
【IPC分类】G01K7/21
【公开号】CN205102947
【申请号】CN201520919520
【发明人】姜晓宁, 单洪朋, 牛慧卓
【申请人】山东神戎电子股份有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月18日