一种PT温度传感器规格识别及其温度测量的电路及方法与流程

一种pt温度传感器规格识别及其温度测量的电路及方法
技术领域
1.本发明涉及柴油机冷却介质温度检测技术领域，具体为一种pt温度传感器规格识别及其温度测量的电路及方法。


背景技术：

2.pt铂电阻温度传感器主要用于对柴油机淡水、海水、机油等冷却介质的温度测量，随着pt温度传感器制造技术的不断提升，及高速大功率柴油机对温度信号测量精度提出更高要求，为增强监控系统对不同规格pt温度传感器的适应，更好的满足不同应用场景，亟需一种对pt温度传感器精准测量介质温度的电路。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种pt温度传感器规格识别及其温度测量的电路及方法，可以自动识别铂电阻温度传感器的规格，通过单片机软件中选择不同传感器的数学模型，实现-40～200℃温度范围的信号测量，最终完成监控系统与温度信号相关的各项逻辑处理工作，可以有效解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种pt温度传感器规格识别及其温度测量的电路，包括pt温度传感器接入电路、第一级差分放大电路、第二级同相放大电路、多通道电子开关电路和mcu模数转换电路，所述pt温度传感器接入线路的两个输出端分别与第一级差分放大电路的两个输入端连接，所述第一级差分放大电路的输出端一路与多通道电子开关的s0接口连接，另一路与第二级同相放大电路的输入端连接，再通过第二级同相放大电路的输出端与多通道电子开关的s1接口连接，所述多通道电子开关电路的输出端与mcu模数转换电路的输入端连接。
5.作为本发明的一种优选技术方案，当测量电路连接pt温度传感器线路时，信号通过第一级差分放大电路、第二级同相放大电路、多通道电子开关电路后进入mcu模数转换电路，mcu模数转换电路通过对获取的ad转换数值所处于的区间进行判断，从而识别pt温度传感器的规格。
6.作为本发明的一种优选技术方案，所述pt温度传感器规格为pt1000或pt100。
7.作为本发明的一种优选技术方案，当pt温度传感器规格通过单片机被识别后，计算出pt温度传感器的电阻值，然后根据pt温度传感器在温度范围内所对应的电阻值范围，通过分段线性差值计算的方法，最终计算出被测温度值。
8.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本pt温度传感器规格识别及其温度测量的电路及方法通过设置第一级差分放大电路、第二级同相放大电路、多通道电子开关电路和mcu模数转换电路，首先根据pt温度传感器接入电路传递的信号经第一级差分放大电路和第二级同相放大电路后，通过mcu模数转换电路对获取的ad转换数值所处的区间进行传感器规格的判断，然后根据公式计算出对应传感器的阻值，根据阻值与温度的对应关系，进而得到介质的精准温度，实现了系统对pt铂电阻温度传感器的自动识别与温度测量，增强
了柴油机监控系统对不同铂电阻温度传感器的适应性，提高了监测的灵敏性和数值的准确性。
附图说明
9.图1为pt1000和pt100型号在不同温度下信号伏值与ad值的对应关系；
10.图2为pt1000和pt100型号工作状态与ad值、温度的对应关系；
11.图3为本发明的电路原理图。
12.图中：1pt温度传感器接入电路、2第一级差分放大电路、3第二级同相放大电路、4多通道电子开关电路、5mcu模数转换电路。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
14.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种pt温度传感器规格识别及其温度测量的电路，包括pt温度传感器接入电路1、第一级差分放大电路2、第二级同相放大电路3、多通道电子开关电路4和mcu模数转换电路5，pt温度传感器rt两端分别连接至电阻r1、r2的一端，和第一级差分放大电路2中电阻r3、r4一端，电阻r1另一端连接5v电源，电阻r2另一端连接gnd，电阻r3另一端连接至第一级差分放大器的同相输入端，同时连接反馈电阻r5，电阻r5另一端连接至gnd，电阻r4另一端连接至第一级差分放大器的反向输入端，同时连接反馈电阻r6，电阻r6另一端连接至第一级差分放大器输出端，第一级差分放大器分别连接第二级同相放大器的同相输入端和多通道电子开关电路4的s0接口，第二级同相放大器的反向输入端连接电阻r7、r8一端，电阻r7另一端连接至第二级同相放大器的输出端，电阻r8另一端连接至gnd，第二级同相放大器的输出端连接至多通道电子开关电路4的s1接口，多通道电子开关电路4的输出端口dout连接至mcu模数转换电路5的输入端口a/d，同时多通道电子开关电路4的en、a0、a1输入端口分别连接至mcu模数转换电路5的do0、do1、do2输出端口，mcu模数转换电路的模数转换基准电压端口vref连接至5v电源，第一级差分放大电路2和第二级同相放大电路3中的放大器工作电源均为5v；
15.以常用的pt温度传感器型号pt1000和pt100为例，电阻r1、r2选择为3kω，电阻r3、r5相等，电阻r4、r6相等，第一级差分放大电路2的放大倍数为四倍，第二级同相放大电路3的放大倍数为八倍，pt1000在-40℃时阻值为842.707ω，传感器两端信号伏值为0.6158v，信号经第一级四倍放大后伏值为2.4631v，信号经第二级八倍放大后，受运放工作电压限制被钳制为5v，当pt1000在200℃时阻值为1758.56ω，传感器两端信号伏值为1.1333v，经第一级四倍放大后信号伏值为4.5332v，信号经第二级八倍放大后，受运放工作电压限制被钳制为5v；
16.pt100在-40℃时阻值为84.27ω，传感器两端信号伏值为0.0693v，经第一级四倍放大后信号伏值为0.277v,经第二级八倍放大后伏值为2.2161v，当pt100在200℃时阻值为175.86ω，传感器两端信号伏值为0.1424v，经第一级四倍放大后信号伏值为0.5695v,经第
二级八倍放大后伏值为4.5561v。
17.其中mcu模数转换电路5为12bit，基准参考电压为5v，因此5v对应ad转换值为4095，则上述信号伏值与ad转换值对应关系见图1，由电路工作原理可知，测量电路存在传感器信号开路、传感器信号短路、pt1000传感器信号正常、pt100传感器信号正常四种工作状态，对应存在四种ad转换值范围，传感器信号开路时，第一级放大后信号ad值为4095，第二级放大后信号ad值为4095；传感器信号短路时，第一级放大后信号ad值为0，第二级放大后信号ad值为0；pt1000传感器信号正常时，第一级放大后信号ad值范围为2018～3714，第二级放大后信号ad值为4095；pt100传感器信号正常时，第一级放大后信号ad值范围为227～467，第二级放大后信号ad值范围为1845～3732；如图2所示，电路实际工作时，mcu模数转换电路5通过将实时采集到的第一级放大信号ad值和第二级放大信号ad值，与上述四种状态对应的ad值范围进行对比判断，可以有效识别出pt温度传感器规格和信号开路及短路情况。
18.在pt温度传感器规格被识别的条件下，mcu模数转换电路5将pt1000传感器的第一级放大信号对应ad值转入对应数学模型进行处理，用于计算被测pt电阻值，计算公式为：
19.mcu将pt100传感器的第二级放大信号对应ad值转入对应数学模型进行处理，用于计算被测pt电阻值，计算公式为：
[0020][0021]
公式中参数6000为r1、r2电阻值累加和，参数5为电路工作基准电压值，参数4为第一级差分放大电路放大倍数，参数8为第二级同相放大电路放大倍数，当mcu计算出传感器电阻值后，按照pt1000或pt100传感器在-40～200℃温度范围所对应的电阻值范围，通过分段线性差值计算的方法，最终计算出被测冷却介质的准确温度。
[0022]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。