一种用于pt1000温度传感器的测量电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于柴油机监控技术领域，公开一种用于PT1000温度传感器的测量电路，包括：系统外部温度传感器采集输入电路Part_A、8选1多路复用电子开关电路和精密运算放大器，所述的8选1多路复用电子开关电路的输入端Sa?Sb与系统外部温度传感器采集输入电路Part_A输出端相连；8选1多路复用电子开关电路的输出端Da?Db与精密运算放大器输入端相连。本实用新型解决了传感器供电电压、A/D转换器基准参考电压其设计值与实际值误差从而引起温度测量误差的问题，能够使在0至200℃的测温范围将误差控制在±1℃以内，达到了柴油机监控系统对冷却水、滑油等介质温度信号测量的精度要求，同时简化了电路设计。
【专利说明】
一种用于PT1000温度传感器的测量电路
技术领域
[0001] 本实用新型属于柴油机监控技术领域。主要涉及用于柴油机冷却水、滑油、进机空 气等介质温度信号测量的一种用于PT1000温度传感器的测量方法及测量电路，本实用新型 也可推广应用于其它动力装备的监控系统中。
【背景技术】
[0002] 温度信号测量是工业自动化控制中常用的技术手段，根据应用场合、测温范围、精 度要求、应用成本及柴油机功率等级等因素所选取的温度传感器类型各不相同。目前柴油 机监控常用的温度传感器类型有Cu50、PT100、PT1000等，其工作特性、制造工艺、造价等方 面存在一定差别。PT1000传感器较Cu50传感器有更好的温度电阻线性关系，较PT100有更宽 的电阻变化范围更容易被检测，因此在高速大功率柴油机监控系统中采用PT1000传感器作 为冷却水、滑油、进机空气等介质的温度信号检测是一种很好的方式。与之配套的传感器测 量电路也是影响测量精度等因素的重要环节，目前PT1000、PT100铂电阻温度传感器的检测 电路多采取惠思顿电桥取样加运算放大再进行A/D转换的方式，此种方式电桥供电电压及 A/D转换器基准参考电压的设计值与实际值之间误差将引起温度测量误差增大。 【实用新型内容】
[0003] 为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种用于PT1000温度传感器的测 量方法及测量电路。
[0004] 本实用新型为完成其实用新型任务采用如下技术方案：
[0005] -种用于PT1000温度传感器的测量电路，包括：系统外部温度传感器PT1000采集 输入电路Part_A、8选1多路复用电子开关电路和精密运算放大器，所述的8选1多路复用电 子开关电路的输入端Sa-Sb与系统外部温度传感器PT1000采集输入电路出端相 连;8选1多路复用电子开关电路的输出端Da-Db与精密运算放大器输入端相连。
[0006] -种用于PT1000温度传感器的测量电路，所述系统外部温度传感器PT1000采集输 入电路Par t_A由温度传感器PT1000与阻容滤波电路电连接组成。
[0007] 一种用于PT1000温度传感器的测量电路，所述8选1多路复用电子开关电路由集成 电路ADG507构成，8选1多路复用电子开关电路的输入端为Sa-Sb，输出端分别为Da-Db。
[0008] 一种用于PT1000温度传感器的测量电路，所述精密运算放大器电路Part_B由两路 运放器U2、U3并联组成，并联的两路运放器U2、U3的输入端正极分别与8选1多路复用电子开 关电路的输出端Da-Db相连;并联的两路运放器U2、U3的输入端负极分别与两路运放器U2、 U3的输出端A、输出端B相连;并联的两路运放器U2、U3的输出端A、输出端B分别通过电阻与 运放器U4相连;并联的两路运放器U2、U3的输出端A与输出端B间连接的分压电阻的分压端C 与运放器U5相连。
[0009] 一种用于PT1000温度传感器的测量电路，所述的运放器1]2、1]3、1]4、1]5型号为集成 电路 AD8608。
[0010] 由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：
[0011] 本实用新型所述PT1000温度传感器的测量方法及测量电路，解决了因传感器供电 电压、A/D转换器基准参考电压其设计值与实际值误差从而引起温度测量误差的问题，硬件 电路的采样误差消除措施配合软件数据的滤波算法，使在〇至200 °C的测温范围将误差控制 在±rc以内，达到了柴油机监控系统对冷却水、滑油等介质温度信号测量的精度要求，同 时简化了电路设计。
【附图说明】
[0012] 图1为用于PT1000温度传感器的测量电路图；
[0013] 图2为电阻值-温度修正值的分度表示意图。
【具体实施方式】
[0014] 结合附图和具体实施例对本实用新型加以说明：
[0015] 如图1、2所示，一种用于PT1000温度传感器的测量电路，包括：系统外部温度传感 器PT1000采集输入电路Part_A、8选1多路复用电子开关电路和精密运算放大器，所述的8选 1多路复用电子开关电路的输入端Sa-Sb与系统外部温度传感器PT1000采集输入电路Part_ A输出端相连;8选1多路复用电子开关电路的输出端Da-Db与精密运算放大器输入端相连。
[0016] 所述系统外部温度传感器PT1000采集输入电路Part_A由温度传感器PT1000与阻 容滤波电路电连接组成。
[0017]所述8选1多路复用电子开关电路由集成电路ADG507构成，8选1多路复用电子开关 电路的输入端为Sa-Sb，输出端分别为Da-Db。
[0018]所述精密运算放大器电路Part_B由两路运放器U2、U3并联组成，并联的两路运放 器U2、U3的输入端正极分别与8选1多路复用电子开关电路的输出端Da-Db相连;并联的两路 运放器U2、U3的输入端负极分别与两路运放器U2、U3的输出端A、输出端B相连;并联的两路 运放器U2、U3的输出端A、输出端B分别通过电阻与运放器U4相连;并联的两路运放器U2、U3 的输出端A与输出端B间连接的分压电阻的分压端C与运放器U5相连。所述的运放器U2、U3、 U4、U5型号为集成电路AD8608;此电路原理如图1所示，该电路主要器件包括8选1多路复用 电子开关ADG507和精密运算放大器AD8608。
[0019] 图1中左侧实线框内表示外部PT1000温度传感器的连接方法;为了使电路简洁便 于理解，这里仅画出1路PT1000采集的输入电路即局部电路Part_A。实际电路板含有8路 PT1000采集输入电路，即使用了相同的共8个Part_A电路，其对应的输出Sa、Sb依次接入 ADG507的输入端口 Sla~S8a和Sib~S8b。局部电路Part_A和局部电路Part_B间通过ADG507 相连。MCU输出控制信号]?〇]-厶0、]\1〇]-厶1、]\1〇]-厶2和]\1〇]41用以控制厶06507从8路?1'1000输 入电路中选择希望采集的1路信号送入Part_B，并最终输出Output-MCU-ADl和Output-MCU-AD2至MCU。
[0020] 为便于说明整个电路的工作原理，这里以Sa、Sb信号经过ADG507送入Da、Db的情况 为例加以说明。
[0021] -种用于PT1000温度传感器的测量方法，其步骤如下：
[0022] 1)、通过PT1000测量电路的PT1000温度传感器采集的电信号传输至处理器MCU输 入端；是采用PT1000测量电路完成对PT1000温度传感器信号的转换、校准和采样；即将 PT1000的电阻值转换为电压值信号，并将其与供电参考电压一起送入处理器MCU;MCU输出 控制信号]?〇]-厶0、]\〇]-厶1、]\1〇]-厶2和]\〇]41用以控制厶06507从8路?1'1000输入电路中选择 希望采集的1路信号送入Part_B，并最终输出Output-MCU-ADl和0utput-MCU-AD2至MCU; [0023] 2)、处理器MCU对送入的电压信号进行AD转换后，根据电压值计算出电阻值，并根 据传感器电阻与温度的推算公式计算出温度值；
[0024]当系统外部温度传感器PT1000采集输入电路Part_A采集的电信号经8选1多路复 用电子开关电路的输入端Sa-Sb进入集成电路ADG507处理送入精密运算放大器电路Part_B 的输入端Da、Db的情况：
[0025]处理器M⑶对Uoutl进行12位采样精度的AD转换，有
[0027]运放U4作为差分放大器使用，有
[0029]运放U2、U3作为同相缓冲器使用，结合ADG507的信号转接作用有：
[0033] 故将公式(5)、（2)代入（1)中，且M =及2,则有
[0035]根据设计，理想情况下AD采样的基准电压Uref与采样电路供电电压U相等为5V，公 式(6)可以简化为
[0037] M⑶直接按照公式(7)即可计算出所需的传感器电阻值。但实际情况，Uref和U与设 计电压值并不完全一致，经实际测试，Uref在4.97V~5.03V之间，U在4.96V~5.05V之间。如 果仍然使用公式(7)，由此对待测温度值引入的最大误差可达13°C左右。为解决此问题，电 路设计时，在C点引出一个供电参考电压UC送入MCUJCU对Uout2进行12位采样精度的AD转 换，则有
[0039]运放U5作为同相缓冲器使用，有 [0040] (9)
[0041 ] 由电路图可知
[0045]考虑到及:1 =身2，JS7 = ，将公式(9)、（ 10)、（ 11)、（ 12)代入(8)中，有
[0047] 将公式（13)代入(6)得到
[0049] M⑶按照公式（14)即可计算出所需传感器电阻值。通过引入供电参考电压UC的AD 采样值D2,可以在计算传感器电阻值的过程中使用D2代替比例因子
，消除了由M⑶AD 转换器的基准电压Uref与采样电路供电电压U不一致带来的误差。使用Rpt根据下面的公式 即可计算出温度值。
[0051] PT1000在温度测量时存在非线性误差，对其进行线性化校正可以使测量结果更加 准确。因此，在向外输出待测温度前，MCU会采用分段查表和线性插值的方法对温度值Tr进 行线性化校正。具体方法如下:首先在MCU中建立一个电阻值-温度修正值的分度表，然后根 据Rpt所在区域用插值法确定温度修正值Tc，如公式（16)所示
[0053]最后根据温度修正值Tc对温度值Tr进行修正后输出待测温度值T，如公式（17)所 示
[0054] T = Tr+Tc (17)
[0055] 该电路解决了转换器MCU-AD的基准电压与采样电路供电电压不一致造成的测量 结果不准确的问题，同时，在仅占用2个转换器MCU-AD采样通道的情况下实现了对8路 PT1000信号的分时复用采集，完成了对PT1000温度传感器信号的转换、校准和采样。
【主权项】
1. 一种用于PTlOOO温度传感器的测量电路，其特征是：包括：系统外部温度传感器 PT1000采集输入电路Part_A、8选1多路复用电子开关电路和精密运算放大器，所述的8选1 多路复用电子开关电路的输入端Sa-Sb与系统外部温度传感器PT1000采集输入电路Part_A 输出端相连;8选1多路复用电子开关电路的输出端Da-Db与精密运算放大器输入端相连。2. 根据权利要求1所述的一种用于PT1000温度传感器的测量电路，其特征是:所述系统 外部温度传感器PT1000采集输入电路Part_A由温度传感器PT1000与阻容滤波电路电连接 组成。3. 根据权利要求1所述的一种用于PT1000温度传感器的测量电路，其特征是:所述8选1 多路复用电子开关电路由集成电路ADG507构成，8选1多路复用电子开关电路的输入端为 Sa-Sb，输出端分别为Da-Db。4. 根据权利要求1所述的一种用于PT1000温度传感器的测量电路，其特征是:所述精密 运算放大器电路Par t_B由两路运放器U2、U3并联组成，并联的两路运放器U2、U3的输入端正 极分别与8选1多路复用电子开关电路的输出端Da-Db相连;并联的两路运放器U2、U3的输入 端负极分别与两路运放器U2、U3的输出端A、输出端B相连;并联的两路运放器U2、U3的输出 端A、输出端B分别通过电阻与运放器U4相连;并联的两路运放器U2、U3的输出端A与输出端B 间连接的分压电阻的分压端C与运放器U5相连。5. 根据权利要求4所述的一种用于PT1000温度传感器的测量电路，其特征是:所述的运 放器1]2、1]3、1]4、1]5型号为集成电路六08608。
【文档编号】G01K7/21GK205562066SQ201620112010
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】杨迅
【申请人】河南柴油机重工有限责任公司