CN203908700U - 一种铂电阻测量温度电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种铂电阻测量温度电路，包括：2个输出电流相同的恒流源，分别为第一恒流源和第二恒流源；所述第一恒流源与一铂电阻、第一引线的线路电阻、和第三引线的线路电阻串联，构成第一回路；所述第二恒流源与一配置电阻、第二引线的线路电阻、和所述第三引线的线路电阻串联，构成第二回路；所述第一恒流源的负极为所述铂电阻测量温度电路的第一输出电势，所述第二恒流源的负极为所述铂电阻测量温度电路的第二输出电势；所述第一引线、第二引线和第三引线的线路电阻均相同。本实用新型采用了恒流供电形式的基本电路，解决了铂电阻引线因环境温度变化带来的影响使不平衡电桥电路无法满足高精度测量温度的要求的问题。

Description

一种铂电阻测量温度电路

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，涉及一种测温电路，特别是涉及一种铂电阻测量温度电路。

背景技术

金属中有大量的自由电子，温度越高，电子热运动越明显，阻碍作用就越大。试想，在人流量很大的步行街，你从这边跑到那边，是不是比没有人的时候跑的慢？金属就是步行街，人就是自由电子。这样测量金属的电阻就可以知道它的温度。通常用线性比较好的铂丝、铜丝作测温的电阻，称为热电阻。工业用热电阻一般采用Pt100，Pt10，Pt1000，Cu50，Cu100。铂热电阻测温的范围一般为零下200-800摄氏度，铜热电阻为零下40到140摄氏度。如用铂丝做成的热电阻，其分度号称Pt100，就是说它的阻值在0度时为100欧姆，负200度时为18.52欧姆，200度时为175.86欧姆，800度时为375.70欧姆。

现有的铂电阻测量温度当然是能消除引线影响的电路为最佳方案，但对工业现场而言，尤其是多路测温时，成本太高。工业上一般采用折衷的三线制铂电阻测量温度方案。当测量电路为不平衡电桥时，虽然现在对不平衡电桥的非线性有较多的线性化处理方法，如硬件方法、软件方法，但是引线电阻的影响依然存在，尤其是不平衡电桥固有的“非线性”加之引线电阻所处复杂环境温度影响，其阻值难以标定，其线性化电阻难以调整。图1为三线制铂电阻测量温度电桥电路，由图可知：

$U_0=\frac{U_i}{2}\×\frac{R_t-R_B}{R_t+R_B+{2r}_t}---(1-1)$

式(1)中，R_t为温度为t时铂电阻的阻值；R_B为初始温度t₀时铂电阻阻值。r_t为铂电阻引线电阻。当r_t因为环境温度影响变化为时有：

${U_0}^{\′}=\frac{U_i}{2}\×\frac{R_t-R_B}{R_t+R_B+{2r}_{t_1}}---(1-2)$

$\frac{{\mathrm{\ΔU}}_0}{U_0}=\frac{{U_0}^{\′}-U_0}{U_0}=\frac{2(r_{t_1}-r_t)}{R_t+R_B+{2r}_{t_1}}---(1-3)$

从式(3)可以看出，显然不论用硬件还是软件线性化处理，铂电阻引线因环境温度变化带来的影响使不平衡电桥电路无法满足高精度测量温度的要求。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种铂电阻测量温度电路，用于解决现有技术中铂电阻引线因环境温度变化带来的影响使不平衡电桥电路无法满足高精度测量温度的要求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种铂电阻测量温度电路，所述铂电阻测量温度电路包括：2个输出电流相同的恒流源，分别为第一恒流源和第二恒流源；所述第一恒流源与一铂电阻、第一引线的线路电阻、和第三引线的线路电阻串联，构成第一回路；所述第二恒流源与一配置电阻、第二引线的线路电阻、和所述第三引线的线路电阻串联，构成第二回路；所述第一恒流源的负极为所述铂电阻测量温度电路的第一输出电势，所述第二恒流源的负极为所述铂电阻测量温度电路的第二输出电势；所述第一引线、第二引线和第三引线的线路电阻均相同。

优选地，所述恒流源的输出电流包括200μA。

优选地，所述配置电阻包括100Ω。

优选地，所述铂电阻包括Pt100，Pt10，或Pt1000。

如上所述，本实用新型所述的铂电阻测量温度电路，具有以下有益效果：

本实用新型采用了恒流供电形式的基本电路，解决了铂电阻引线因环境温度变化带来的影响使不平衡电桥电路无法满足高精度测量温度的要求的问题，此外不但克服了铂电阻随温度变化后的“动态功率”影响，还使得“回路干扰”最小。

附图说明

图1为传统的三线制铂电阻测量温度电路的结构示意图。

图2为本实用新型所述的铂电阻测量温度电路的结构示意图。

元件标号说明

210   第一回路

211   第一恒流源

220   第二回路

221   第二恒流源

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例

本实施例提供一种铂电阻测量温度电路，如图2所示，所述铂电阻测量温度电路包括：2个输出电流相同的恒流源，分别为第一恒流源211和第二恒流源221。所述第一恒流源211与一铂电阻R_t、第一引线的线路电阻r₁、和第三引线的线路电阻r₃串联，构成第一回路210；所述第二恒流源221与一配置电阻R、第二引线的线路电阻r₂、和所述第三引线的线路电阻r₃串联，构成第二回路220；所述第一恒流源211的负极为所述铂电阻测量温度电路的第一输出电势U_A，所述第二恒流源221的负极为所述铂电阻测量温度电路的第二输出电势U_B；所述第一引线、第二引线和第三引线的线路电阻均相同，即r₁＝r₂＝r₃。

进一步，所述恒流源的输出电流包括但不限于200μA。所述配置电阻R包括但不限于100Ω。所述铂电阻R_i包括但不限于Pt100，Pt10，或Pt1000。

本实施例设配置电阻R为100Ω，恒流源的输出电流为200μA，则图2中，流过铂电阻R_i，第一引线的线路电阻r₁，配置电阻R，第二引线的线路电阻r₂上的电流都是200μA，流过第一引线的线路电阻r₃的电流则为400μA，所以在R_t，R，r₁，r₂，r₃上的电压分别为200R_tμV，200RμV，200r₁μV，200r₂μV，400r₃μV。

因此可得：

U_A＝400r₃+200(r₁+R_t)    (2-1)

U_B＝400r₃+200(r₂+R)    (2-2)

由(2-1)式减(2-2)式可得：

U_A-U_B＝400r₃+200(r₁+R_t)-[400r₃+200(r₂+R)]

＝200(R_t-R+r₁-r₂)

由于r₁＝r₂，所以有：

U_A-U_B＝200(R_t-R)＝200(R_t-100)    (2-3)

式(2-3)即为所求的温度测量电路的输出电压。

因此，根据式(2-3)可知在本实用新型所述的三线制铂电阻温度测量电路中输出电压与测量电路的引线电阻及其变化无关，且无非线性。同时此电路结构简单，而且成本低，非常实用。

本实用新型采用了恒流源——电阻——电压转换的三线制铂电阻温度测量电路，其基于引线补偿的三线制铂电阻测量电路，用比例法测量铂电阻的阻值，再由软件计算温度值的方法能实现高精度测量温度。相对于采用四线制的多路测量方案，由于每一路可减少一根引线，且对电路参数的调试要求不高，补偿了环境温度对测量的影响，而测量电路所用器件均为普通的元器件。因此本电路在实现高精度测量的同时可以显著地降低成本，而且稳定性、抗干扰能力都很好。所以它有很强的实用性，可适用于很多测量温度的场合。

本实用新型采用了恒流供电形式的基本电路，解决了铂电阻引线因环境温度变化带来的影响使不平衡电桥电路无法满足高精度测量温度的要求的问题，此外不但克服了铂电阻随温度变化后的“动态功率”影响，还使得“回路干扰”最小。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种铂电阻测量温度电路，其特征在于，所述铂电阻测量温度电路包括：

2个输出电流相同的恒流源，分别为第一恒流源和第二恒流源；

所述第一恒流源与一铂电阻、第一引线的线路电阻、和第三引线的线路电阻串联，构成第一回路；

所述第二恒流源与一配置电阻、第二引线的线路电阻、和所述第三引线的线路电阻串联，构成第二回路；

所述第一恒流源的负极为所述铂电阻测量温度电路的第一输出电势，所述第二恒流源的负极为所述铂电阻测量温度电路的第二输出电势；所述第一引线、第二引线和第三引线的线路电阻均相同。

2.根据权利要求1所述的铂电阻测量温度电路，其特征在于：所述恒流源的输出电流包括200μA。

3.根据权利要求1所述的铂电阻测量温度电路，其特征在于：所述配置电阻包括100Ω。

4.根据权利要求1所述的铂电阻测量温度电路，其特征在于：所述铂电阻包括Pt100，Pt10，或Pt1000。