一种三线制热电阻的高精度采样处理电路的制作方法

本技术涉及温度测量采集，尤其涉及一种三线制热电阻的高精度采样处理电路。

背景技术：

1、温度量是工业场合用到最多的物理量之一，热电阻是一种常用的温度传感器，其特点是：准确度高、有线性度好、性能稳定。按接线方式划分，热电阻有以下三种：二线制热电阻、三线制热电阻、四线制热电阻。由于二线制热电阻测量准确度受线电阻影响太大，因此实际应用中往往采用三线制或四线制热电阻。三线制热电阻成本较低，接线较方便，是目前最常见的一种方式。

2、现有技术中三线制热电阻的采样处理电路存在以下缺陷：

3、（1）大多数三线制热电阻的采样处理电路采用的是主控芯片mcu内置的adc采集处理，内置adc采样处理，精度上在全范围内线性精度不是很高，例如，对于热电阻pt100，此方案不能做到全温度范围的一致性精度。

4、（2）部分三线制热电阻的采样处理电路采用外置adc采样处理，adc多为高精度双通道类型，对于兼容热电阻二线制采样类型，adc其中一路只能做空闲处理，是资源的浪费。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，实现全范围高精度，实现对热电阻的三线制和二线制兼容，避免资源浪费。

2、本实用新型的目的是这样实现的：

3、一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，它包括基准电路、采样电路、第一模数转换芯片、第二模数转换芯片和mcu单片机，所述基准电路分别连接第一模数转换芯片和第二模数转换芯片，所述采样电路分别连接第一模数转换芯片和第二模数转换芯片，所述基准电路还与采样电路连接，所述第一模数转换芯片和第二模数转换芯片分别连接mcu单片机；所述基准电路包括电源基准芯片u3，所述电源基准芯片u3输出的基准电压给两个模拟转换芯片u1和u2提供参考基准，并给采样电路提供精确的电压源用于热电阻采样；

4、所述采样电路包括并联的电阻r3、 电阻r5和电阻r7，通过电阻r2、热电阻tr和电阻r8构成回路；所述热电阻tr的线长的线阻为线阻r，所述热电阻tr分别连接电阻r3、电阻r5和电阻r7；所述热电阻tr与电阻r3的接点为vth1，与电阻r5的接点为vth2，与电阻r7的接点为vth3，vth1、vth2和vth3表示热电阻与采样电路三个接点对地的电压；所述第一模数转换芯片为模数转换芯片u1，接点电压vth1、vth2通过一介rc滤波后接入模拟转换芯片u1；所述第二模数转换芯片为模数转换芯片u2，接点电压vth2、vth3通过一介rc滤波后接入模拟转换芯片u2。

5、进一步地，所述电阻r3和电阻r5之间连接有电容器c4，电阻r5和电阻r7之间连接有电容器c7，所述电阻r7连接电容器c9。

6、进一步地，所模数转换芯片u1为32位模数转换芯片，用于对热电阻高精度采样处理，模拟转换芯片u1属于差分输入类型，则模数转换芯片u1处理后得到的结果是热电阻tr和一个热电阻的线阻r的电压，即δu1= vth1- vth2。

7、进一步地，模拟转换芯片u2为24位模数转换芯片，用于对热电阻的线阻的测量，模数转换芯片u2属于差分输入类型，则模数转换芯片u2处理后得到的是一个热电阻tr的线阻r的电压，即δu2= vth2- vth3。

8、进一步地，热电阻tr和一个热电阻的线阻r的电压δu1= vth1- vth2，一个热电阻tr的线阻r的电压δu2= vth2- vth3，热电阻tr的电压=δu1-δu2。

9、进一步地，所述模拟转换芯片u1分别连接电感l1和电感l2，把电源和地的做了隔离。

10、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

11、（1）本实用新型提供一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，实现全范围高精度，如热电阻pt100全范围温度区间-200℃~850℃，该三线制热电阻的高精度采样处理电路可以实现全范围内0.2℃的转换精度。

12、（2）本实用新型提供一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，使用两个模数转换芯片可以实现对热电阻的三线制和二线制兼容，并对其中一个模数转换芯片进行选贴使用，避免了资源浪费。

技术特征：

1.一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，其特征在于：它包括基准电路（1）、采样电路（2）、第一模数转换芯片（3）、第二模数转换芯片（4）和mcu单片机，所述基准电路（1）分别连接第一模数转换芯片（3）和第二模数转换芯片（4），所述采样电路（2）分别连接第一模数转换芯片（3）和第二模数转换芯片（4），所述基准电路（1）还与采样电路（2）连接，所述第一模数转换芯片（3）和第二模数转换芯片（4）分别连接mcu单片机；所述基准电路（1）包括电源基准芯片u3，所述电源基准芯片u3输出的基准电压给两个模拟转换芯片u1和u2提供参考基准，并给采样电路提供精确的电压源用于热电阻采样；

2.根据权利要求1所述的一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，其特征在于：所述电阻r3和电阻r5之间连接有电容器c4，电阻r5和电阻r7之间连接有电容器c7，所述电阻r7连接电容器c9。

3.根据权利要求1所述的一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，其特征在于：所模数转换芯片u1为32位模数转换芯片，用于对热电阻高精度采样处理，模拟转换芯片u1属于差分输入类型，则模数转换芯片u1处理后得到的结果是热电阻tr和一个热电阻的线阻r的电压，即δu1= vth1- vth2。

4.根据权利要求1所述的一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，其特征在于：模拟转换芯片u2为24位模数转换芯片，用于对热电阻的线阻的测量，模数转换芯片u2属于差分输入类型，则模数转换芯片u2处理后得到的是一个热电阻tr的线阻r的电压，即δu2=vth2- vth3。

5.根据权利要求1所述的一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，其特征在于：热电阻tr和一个热电阻的线阻r的电压δu1= vth1- vth2，一个热电阻tr的线阻r的电压δu2=vth2- vth3，热电阻tr的电压=δu1-δu2。

6.根据权利要求1所述的一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，其特征在于：所述模拟转换芯片u1分别连接电感l1和电感l2，把电源和地的做了隔离。

技术总结
本技术涉及的一种三线制热电阻的高精度采样处理电路，它包括基准电路、采样电路、第一模数转换芯片、第二模数转换芯片和MCU单片机，所述基准电路分别连接第一模数转换芯片和第二模数转换芯片，所述采样电路分别连接第一模数转换芯片和第二模数转换芯片，所述基准电路还与采样电路连接，所述第一模数转换芯片和第二模数转换芯片分别连接MCU单片机；所述基准电路包括电源基准芯片U3，所述电源基准芯片U3输出的基准电压给两个模拟转换芯片U1和U2提供参考基准，并给采样电路提供精确的电压源用于热电阻采样。本技术实现全范围高精度，实现对热电阻的三线制和二线制兼容，避免资源浪费。

技术研发人员：马君,张洪博,余杰,任霞,陈永杰,王岩,杨祉贤,刘松华,孟国飞,刘益,沈福
受保护的技术使用者：江苏安科瑞电器制造有限公司
技术研发日：20230616
技术公布日：2024/1/15