一种恒流源驱动的铂电阻温度测量电路的制作方法

本实用新型涉及工业生产过程检测领域，特别是涉及一种恒流源驱动的铂电阻温度测量电路。

背景技术：

在现代社会中，温度测量广泛应用于工农业生产、科学实验以及日常生活中。当前测温技术中广泛使用的AD590、DS18B20等数字温度传感器虽然简单便捷，但是其不能满足高精度测温的要求。铂电阻测温传感器主要的引线方式有两线制、三线制和四线制三种。两线制虽然配线简单，但是其带入了引线电阻的误差。三线制和四线制引线电阻误差较小，尤其是四线制，由于它的电路回路和电压测量回路相互独立，使其具有更高的精度。

在铂电阻测温中，常用的电路连接方法有电桥法和恒流源法。由于电桥法存在着非线性，该方法要想达到很高的精度需要进行非常复杂的处理；而恒流源大小基本不受外界环境变化的影响，它的抗干扰程度高于电桥法。但是恒流源电流过大时，会引起电阻等器件发热，产生自热效应，引起误差；恒流源电流过小时，信噪比又难以保证。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种恒流源驱动的铂电阻温度测量电路。采用0.4mA恒定电流，同时驱动四线制铂电阻和精密电阻的测温系统，以解决高精度测温中的引线电阻和自热效应这两个难点。

技术实现要素：

本实用新型所采用的技术方案是：

测量电路由恒流源电路、四线制铂电阻PT1000、1000Ω精密电阻、信号调理电路、内置差分放大器的A/D采样电路、供电系统和单片机构成。

(1)恒流源电路的核心器件是REF200芯片

REF200芯片的4、7、8脚相连接，1、2、5脚相连接，6脚接+4V电压。此连接方式下REF200的3脚输出电流是恒定的0.4mA。将REF200的3脚输出的电流加到相串联的1000Ω精密电阻和四线制铂电阻PT1000两端，分别在精密电阻和铂电阻两端得到两个电压信号U₁和U₂。

(2)信号调理电路由2个OP07放大器和4个10K的电阻构成

2个OP07放大器分别对精密电阻电压信号U₁和铂电阻电压信号U₂进行放大，U₁放大后的信号V_INN输入到A/D采样芯片AD7712通道1的反向输入端，U₂的放大后的信号V_INP输入到A/D采样芯片AD7712通道1的正向输入端。

(3)内置差分放大器的A/D采样电路由24位的低功耗模数转换芯片AD7712构成

通过AD7712的内部差分放大器对电压信号的变化量V_INP-V_INN进行放大并进行模数转换，并将转换后的数字信号通过串口输入到单片机。

(4)供电系统由稳压电路构成，为恒流源电路提供+4VDC提供稳压电源，为信号调理电路、A/D采样电路和单片机提供+5VDC和-5VDC稳压电源。

(5)单片机控制A/D采样并通过串口接受A/D转换后的数字信号。

工作过程是：REF200提供的0.4mA的恒定电流加到四线制的铂电阻PT1000和1000Ω精密电阻的两端。当温度发生变化时，PT1000的阻值发生变化，精密电阻的阻值保持不变，由于在其两端加恒定不变的电流，所以可以得到与温度变化相对应的电压信号。然后通过两个放大倍数相同的差分放大器分别提取铂电阻传感器和精密电阻两端的电压信号，将其分别输入AD7712内置差分放大器的两个输入端，这样差分放大器的输入信号便是与温度变化相对应的电压信号的变化量。通过AD7712的内部差分放大器对电压信号的变化量进行放大并进行模数转换，并将转换后的数字信号通过串口输入到单片机。最后在单片机中用最小二乘法对铂电阻的非线性进行补偿，在测温范围内对其进行算法拟合。

本实用新型的有益技术效果是：电路稳定可靠，其随机误差和系统误差均小于0.1℃，可实现高精度温度测量。

附图说明

图1是温度测量电路示意图。

图2是恒流源电路示意图。

图3是信号调理电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型装置的具体实施方式做进一步说明。

恒流源部分位于电路的最前级，其稳定性和精度影响到整个系统的精度。REF200内部由两个100μA的电流源和一个镜像电流源组成，且这三部分相互独立，具有很强的抗干扰能力。该芯片温度系数低于±25ppm/℃，具有很低的温漂，其输出电流的值受外界温度变化的影响很小。如图2所示，REF200芯片的4、7、8脚相连接，1、2、5脚相连接，6脚接+4V电压。根据REF200所加电压跟其输出电流的特性，可知当该芯片所加电压的范围为2.5V～0V时，其输出电流的精度和稳定性都很高。该电路连接方式的REF200的输出电流是恒定的0.4mA，电流由引脚3流出。将3脚输出的电流加到相串联的1000Ω的精密电阻和温度传感器PT1000两端，可以分别在精密电阻和传感器两端得到两个电压信号U1和U2，由于1000Ω的精密电阻所表示的是0℃时的电阻，所以这两个电压信号之差恰好是PT1000传感器跟0℃相比所产生的电压变化量。A/D转换后的数字信号通过串口输入到单片机，最后在单片机中用最小二乘法对铂电阻的非线性进行补偿，在测温范围内对其进行算法拟合。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。