一种Pt100电阻线性化测温处理电路的制作方法

文档序号:12561236阅读:708来源:国知局

本实用新型属于Pt100电阻测温电路技术领域,具体是涉及一种Pt100电阻线性化测温处理电路。



背景技术:

传统的Pt100电阻测温方法主要有两种,一种是设计一个恒流源通过Pt100热电阻,通过检测Pt100上电压的变化来换算出温度;另外一种是采用电桥法,电桥的四个电阻中三个是恒定的,第四个用Pt100热电阻,当Pt100电阻值变化时,测试端产生一个电势差,由此电势差换算出温度。此两种方案的区别只在于信号获取电路的不同,其原理上基本一致的。大多数情况下,该电路都没有考虑PT100的非线性,要对温度进行准确测量,必须再加配微处理器,通过查表法才能准确测量温度,所以设计成本较高。

金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性,利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器,通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω,电阻变化率为0.3851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高,稳定性好,应用温度范围广,是中低温区(-200~650℃)最常用的一种温度检测器,不仅广泛应用于工业测温,而且被制成各种标准温度计(涵盖国家和世界基准温度)供计量和校准使用。

Pt100电阻的阻值随温度变化而变化计算公式为:0<t<650℃,Rt=R0(1+At+Bt2),式中,Rt为Pt100电阻在t℃时的电阻值,R0为Pt100铂电阻在0℃时的电阻值,A、B、为系数,A=3.90802×10-3-1;B=-5.802×10-7-2。从式中可以看出,Pt100电阻的阻值随温度的变化关系并非线性,传统的恒流源电路和电桥处理电路均不能很好的解决Pt100铂电阻测温的非线性问题。



技术实现要素:

本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题,提供了一种Pt100电阻线性化测温处理电路。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种Pt100电阻线性化测温处理电路,包括电源部分、零点温度校准部分、非线性反馈补偿部分,所述电源部分由电源正端V+、电阻R8、电解电容C2、电容C3和稳压管DW1构成,其中电解电容C2、电容C3和稳压管DW1并联,电解电容C2的负端、电容C3的一端和稳压管DW1的正端三者汇接后接地,电解电容C2的正端、电容C3的另一端和稳压管DW1的负端三者汇接后串接电阻R8,电阻R8连接到电源正端V+,Pt100电阻Rt与电容C1并联,Pt100电阻Rt、电容C1和放大器V1的-in脚三者汇接后串接电阻R1,电阻R1连接到电解电容C2、电容C3、稳压管DW1和电阻R8四者的汇接端,Pt100电阻Rt、电容C1和放大器V1的out脚三者汇接后串接电阻R5,放大器V1的v+脚分别连接到电源正端V+和电容C12,电容C12接地,放大器V1的v-脚分别连接到电源负端V-和电容C13,电容C13接地,放大器V1的+in脚接地,由电源部分的稳压管DW1为测温电路提供精密电压基准,利用放大器V1将Pt100电阻Rt转化为与电阻R1成比例的电压输出Va,Va为Pt100电阻Rt、电容C1、放大器V1的out脚和电阻R5四者汇接端的电压;所述零点温度校准部分由电阻R6串接可调电阻RW2构成,电阻R6的另一端连接到电阻R1、电解电容C2、电容C3、稳压管DW1和电阻R8五者的汇接端,可调电阻RW2的另一端连接到电阻R5的另一端,通过调节可调电阻RW2对Pt100电阻Rt作零点温度校准;所述非线性反馈补偿部分由电阻R2、电阻R3、电阻R4、可调电阻RW1和放大器V2构成,其中电阻R4串接可调电阻RW1后分别连接到电阻R2和放大器V2的out脚,电阻R2的另一端与放大器V2的-in脚汇接后串接电阻R3,电阻R4的另一端连接到Pt100电阻Rt、电容C1、放大器V1的-in脚和电阻R1四者的汇接端,电阻R3的另一端连接到Pt100电阻Rt、电容C1、放大器V1的out脚和电阻R5四者的汇接端,放大器V2的v+脚分别连接到电源正端V+和电容C15,电容C15接地,放大器V2的v-脚串接电容C14后接地,放大器V2的+in脚接地,通过调节可调电阻RW1对Pt100电阻Rt作非线性反馈补偿。

作为优选,所述处理电路还包括增益校准部分,由电阻R7、可调电阻RW3、放大器V3和电阻R9构成,其中电阻R7串接可调电阻RW3分别连接到放大器V3的out脚和电阻R9,电阻R9的另一端为输出端Vo,电阻R7的另一端与放大器V3的-in脚汇接后连接到电阻R5和可调电阻RW2的汇接端,放大器V3的v+脚分别连接到电源正端V+和电容C16,电容C16接地,放大器V3的v-脚分别连接到电源负端V-和电容C17,电容C17接地,放大器V3的+in脚接地,放大器V3对系统整体增益校准,增益大小由电阻R7和可调电阻RW3控制,通过调节可调电阻RW3使系统输出10mV/℃的变量。

本实用新型采用三个放大器对PT100电阻进行零点温度校准调节、非线性反馈补偿调节以及增益校准调节,使电路模块将Pt100电阻随温度变化的电阻值转化为标准的10mV/℃线性化变化电压。将本实用新型的输出Vo与标准的3位半2V的电压表相连,即可实现温度的准确测量,可以对0-200℃范围内的温度进行准确测量,测量分辨率达到0.1℃,测温准确度±0.2℃,电路简单、使用和调节方便、可以广泛应用于对温控精度要求较高的场所。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例:参看图1,本实用新型电源部分由电源正端V+、电阻R8、电解电容C2、电容C3和稳压管DW1构成,其中电解电容C2、电容C3和稳压管DW1并联,电解电容C2的负端、电容C3的一端和稳压管DW1的正端三者汇接后接地,电解电容C2的正端、电容C3的另一端和稳压管DW1的负端三者汇接后串接电阻R8,电阻R8连接到电源正端V+,Pt100电阻Rt与电容C1并联,Pt100电阻Rt、电容C1和放大器V1的-in脚三者汇接后串接电阻R1,电阻R1连接到电解电容C2、电容C3、稳压管DW1和电阻R8四者的汇接端,Pt100电阻Rt、电容C1和放大器V1的out脚三者汇接后串接电阻R5,放大器V1的v+脚分别连接到电源正端V+和电容C12,电容C12接地,放大器V1的v-脚分别连接到电源负端V-和电容C13,电容C13接地,放大器V1的+in脚接地,由电源部分的稳压管DW1为测温电路提供精密电压基准,利用放大器V1将Pt100电阻Rt转化为与电阻R1成比例的电压输出Va,Va为Pt100电阻Rt、电容C1、放大器V1的out脚和电阻R5四者汇接端的电压;所述零点温度校准部分由电阻R6串接可调电阻RW2构成,电阻R6的另一端连接到电阻R1、电解电容C2、电容C3、稳压管DW1和电阻R8五者的汇接端,可调电阻RW2的另一端连接到电阻R5的另一端,通过调节可调电阻RW2对Pt100电阻Rt作零点温度校准;所述非线性反馈补偿部分由电阻R2、电阻R3、电阻R4、可调电阻RW1和放大器V2构成,其中电阻R4串接可调电阻RW1后分别连接到电阻R2和放大器V2的out脚,电阻R2的另一端与放大器V2的-in脚汇接后串接电阻R3,电阻R4的另一端连接到Pt100电阻Rt、电容C1、放大器V1的-in脚和电阻R1四者的汇接端,电阻R3的另一端连接到Pt100电阻Rt、电容C1、放大器V1的out脚和电阻R5四者的汇接端,放大器V2的v+脚分别连接到电源正端V+和电容C15,电容C15接地,放大器V2的v-脚串接电容C14后接地,放大器V2的+in脚接地,通过调节可调电阻RW1对Pt100电阻Rt作非线性反馈补偿;增益校准部分由电阻R7、可调电阻RW3、放大器V3和电阻R9构成,其中电阻R7串接可调电阻RW3分别连接到放大器V3的out脚和电阻R9,电阻R9的另一端为输出端Vo,电阻R7的另一端与放大器V3的-in脚汇接后连接到电阻R5和可调电阻RW2的汇接端,放大器V3的v+脚分别连接到电源正端V+和电容C16,电容C16接地,放大器V3的v-脚分别连接到电源负端V-和电容C17,电容C17接地,放大器V3的+in脚接地,放大器V3对系统整体增益校准,增益大小由电阻R7和可调电阻RW3控制,通过调节可调电阻RW3使系统输出10mV/℃的变量。

本实用新型采用三个放大器对PT100电阻进行零点温度校准调节、非线性反馈补偿调节以及增益校准调节,使电路模块将Pt100电阻随温度变化的电阻值转化为标准的10mV/℃线性化变化电压。将本实用新型的输出Vo与标准的3位半2V的电压表相连,即可实现温度的准确测量,可以对0-200℃范围内的温度进行准确测量,测量分辨率达到0.1℃,测温准确度±0.2℃,电路简单、使用和调节方便、可以广泛应用于对温控精度要求较高的场所。

最后,应当指出,以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然,本实用新型不限于上述实施例,还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均应认为属于本实用新型的保护范围。

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