專利名稱：三線制Pt100熱電阻溫度變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型一種三線制Ptl00熱電阻溫度變送器，屬于溫度檢測器領(lǐng)域。 技術(shù)背景
三線制PtlOO熱電阻傳感器，作為一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)化工、冶金、釀造、制藥及器械
等多種行業(yè)的低溫區(qū)溫度傳感器，有著其獨到的特殊的優(yōu)勢其一，在低溫度區(qū)域進行的溫
度測量，可以避免由于熱電偶因為補償導(dǎo)線補償不準(zhǔn)的弊病，熱電偶往往因為冷端補償不準(zhǔn)， 從而引入新的附加誤差，在熱電阻傳感器中由于不需要補償導(dǎo)線，因此可以消除該問題對測
量精度的影響；另一方面，熱電偶的補償導(dǎo)線相對于三線制PtlOO熱電阻傳感器的引線來講， 補償導(dǎo)線則需要特殊類型的材料，成本相對于三線制PtlOO傳感器的引線來說，是明顯高;P :三線制Ptl00的。其二，在400'C以下的溫度測量中，三線制PtlOO更容易獲得精確的測量 效果，不像熱電偶的相對溫度測量，是一種絕對溫度測量，不需要進行冷端溫度補償。
如今，各行各業(yè)的測量中雖說三線制Pt100已經(jīng)在大量應(yīng)用，其應(yīng)用方式也是多種多樣， 呈現(xiàn)五花八門。在一些特殊應(yīng)用場合下，對于三線制Pt100溫度/電壓信號的處理，至今還 有很多的問題需要解決三線制PtlOO熱電阻的在使用的時候檢測精度和線性不是很好，熱 電阻引線電阻的影響大，配套的信號放大對稱電源不穩(wěn)定，經(jīng)常需要在檢測設(shè)備上設(shè)置大量 電路，占用空間大，不利于安裝使用。
實用新型內(nèi)容
根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種精確性高，
抗干擾能力強的三線制Pt100熱電阻溫度變送器。
本實用新型解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是三線制PtlOO熱電阻溫度變送器， 其特征在于包括熱電阻接口電路、信號放大校正電路、放大電路和對稱電源電路，熱電阻 接口電路的輸出端連接信號放大校正電路的輸入端，信號放大校正電路的輸出端連接放大電 路的輸入端，熱電阻接口電路、信號放大校正電路和放大電路與對稱電源電路電聯(lián)接。
使用時，對稱電源電路提供電源支持，熱電阻接口電路的輸入端連接三線制PtlOO熱電
阻傳感器，取得與溫度成一定比例關(guān)系的電信號，并且將此電信號輸入信號放大校正電路進
行放大和線性補償，使得該信號與溫度成線性正比關(guān)系，最后經(jīng)過放大電路的放大提供一定 的電壓增益和電流增益，由此放大電路作為末級輸出。 其中優(yōu)選方案是-
所述的熱電阻接口電路包括接口 SX3、電阻R5-R7和電位器RW1，接口 SX3的1腳通過 電阻R5連接+12V， 3腳接地，2腳通過電阻R7連接電位器RW1的一端，電位器RW1的另一 端通過電阻R6連接+ 12V。使用時，三線制Pt100熱電阻傳感器三根引線分別連接在接口 SX3 的1腳、2腳、3腳之間(其中2、 3腳引線的顏色相同，另外一根接l腳)，熱電阻接[J電 路與三線制PtlOO熱電阻傳感器組成不平衡電橋，采集溫度信號，輸出與溫度信號成一次線 性關(guān)系的電信號。
所述的信號放大校正電路包括電阻R8-R12、 R14-R16，電容C14、 C15，電位器RW3和運 算放大器IC4A、 IC4B、 IC4D,運算放大器IC4A的正相輸入端通過電容C15接地，反相輸入 端和輸出端之間連接電阻R15，反相輸入端還通過串聯(lián)的電阻R12和電位器RW3連接運算放 大器IC4B的反相輸入端，運算放大器IC4A的輸出端通過電阻R14連接運算放大器IC4D的 反相輸入端，運算放大器IC4B的正相輸入端通過電容C14接地，反相輸入端和輸出端之間 連接電阻R8，輸出端通過電阻R11連接運算放大器IC4D的正相輸入端，運算放大器IC4D的 正相輸入端通過電阻R10接地，反相輸入端和輸出端之間連接電阻R16,輸出端連接放大電 路的輸入端，運算放大器IC4D的輸出端還通過串聯(lián)的電阻R9和電位器RW2連接運算放大器 IC4B的正相輸入端，運算放大器IC4B的正相輸入端和運算放大器IC4A的正相輸入端連接熱 電阻接口電路的輸出端。通過采用典型的三運放放大器結(jié)構(gòu)，經(jīng)過放大后的信號已經(jīng)具有足 夠的幅度，但由f熱電阻的阻值變化與溫度變化之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系，其阻值變化與溫度的 升高，呈現(xiàn)單調(diào)衰減的現(xiàn)象，故從運算放大器IC4D的輸出腳到運算放大器IC4B的正相輸入 端之間，引入正反饋支路。
所述的對稱電源電路包括接口 SX1、 二極管VD1-VD6、電阻Rl-R3、電容Cl-C13、穩(wěn)壓 器IC1-IC3和變壓器T1，接口 SX1的1腳通過二極管VD1連接穩(wěn)壓器IC1的6腳，2腳接地， 二極管VD1的負(fù)極和地之間連接并聯(lián)的電容C1、 C2，穩(wěn)壓器IC1的6腳和7腳之間連接電阻 R2， 7腳連接變壓器Tl的7腳，穩(wěn)壓器IC1的7腳和8腳之間連接電阻Rl， 5腳通過電阻 R3接地，5腳還通過串聯(lián)的電阻R4和二極管VD6連接變壓器T1的5腳，4腳接地，4腳和3 腳之間連接有電容C3， 2腳接地，1腳連接變壓器T1的6腳，變壓器T1的二次側(cè)1腳-3腳 連接由二極管VD2-VD5，穩(wěn)壓器IC2、 IC3和電容C4、 C5、 C7-C12組成的對稱整流濾波穩(wěn)壓 電路，變壓器T1的二次側(cè)的IO腳接地，二極管VD6的負(fù)極通過并聯(lián)的電容C6、 C13接地。 對稱電源電路給運算放大器提供對稱性好的、穩(wěn)定性高的、脈動系數(shù)盡可能小的雙電源。 所述的穩(wěn)壓器IC1采用MC34063穩(wěn)壓器。
本實用新型三線制Pt100熱電阻溫度變送器所具有的有益效果是通設(shè)置熱電阻接口電 路、信號放大校正電路和放大電路與對稱電源電路電聯(lián)接，簡化了上位設(shè)備采集溫度數(shù)據(jù)時 需要設(shè)置的復(fù)雜系統(tǒng)，簡化了供電電源方式，并且有良好的抗干擾性能，消除熱電阻引線電 阻的影響。該變送器的由電路結(jié)構(gòu)決定，選用價格低廉的常規(guī)通用器件，可以獲得比較優(yōu)良 的信號處理性能，并且具有很高的精度和穩(wěn)定性，在工業(yè)產(chǎn)品的配套中，以及工業(yè)控制過程 中，具有很強的實用性。

圖1是本實用新型實施例原理方框圖。
圖2是本實用新型實施例熱電阻接口電路、信號放大校正電路和放大電路的電路原理圖。 圖3是本實用新型實施例對稱電源電路的電路原理圖。
圖中SX1-SX3、接口 Rl-R18、電阻Cl-C16、電容RW1-RW3、電位器VD1-VD6、 二極管 IC1-IC3、穩(wěn)壓器 IC4、集成運算放大器Tl、變壓器。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述
如圖l所示，熱電阻接口電路的輸出端連接信號放大校正電路的輸入端，信號放大校正 電路的輸出端連接放大電路的輸入端，熱電阻接口電路、信號放大校正電路和放大電路與對 稱電源電路電聯(lián)接。
使用時，對稱電源電路提供電源支持，熱電阻接口電路的輸入端連接三線制PtlOO熱電 阻傳感器，取得與溫度成一定比例關(guān)系的電信號，并且將此電信號輸入信號放大校正電路進 行放大和線性補償，使得該信號與溫度成線性正比關(guān)系，最后經(jīng)過放大電路的放大提供一定 的電壓增益和電流增益，由此放大電路作為末級輸出。
如圖2所示，熱電阻接口電路包括接口 SX3、電阻R5-R7和電位器RW1，接口 SX3的1 腳通過電阻R5連接+12V， 3腳接地，2腳通過電阻R7連接電位器RW1的一端，電位器RW1 的另一端通過電阻R6連接+12V。
使用時，三線制Pt100熱電阻傳感器的三根引線分別連接在接口 SX3的1腳、2腳、3 腳之間(其中2、 3腳引線的顏色相同，另外一根接l腳)，熱電阻接口電路與三線制Pt100 熱電阻傳感器組成不平衡電橋，采集溫度信號，輸出與溫度信號成一次線性關(guān)系的電信號。 電阻R5構(gòu)成了電橋的第一個橋臂，電阻R6和電位器RW1的上半部分構(gòu)成了電橋的第二
橋臂，熱電阻構(gòu)成了電橋的第三橋臂，電位器RW1的下半部分與電阻R7構(gòu)成了電橋的第四 個橋臂，這種情況的電橋定義為不平衡電橋。
信號放大校正電路包括電阻R8-R12、 R14-R16，電容C14、 C15，電位器RW3和運算放大 器IC4A、 IC4B、 IC4D，運算放大器IC4A的正相輸入端通過電容C15接地，反相輸入端和輸 出端之間連接電阻R15，反相輸入端還通過串聯(lián)的電阻R12和電位器RW3連接運算放大器1C4B 的反相輸入端，運算放大器IC4A的輸出端通過電阻R14連接運算放大器IC4D的反相輸入端， 運算放大器IC4B的正相輸入端通過電容C14接地，反相輸入端和輸出端之間連接電阻R8， 輸出端通過電阻Rll連接運算放大器IC4D的正相輸入端，運算放大器:[C4D的正相輸入端通 過電阻R10接地，反相輸入端和輸出端之間連接電阻R16，輸出端連接放大電路的輸入端， 運算放大器IC4D的輸出端還通過串聯(lián)的電阻R9和電位器RW2連接運算放大器1C4B的正相 輸入端，運算放大器IC4B的正相輸入端和運算放大器IC4A的正相輸入端連接熱電阻接口電 路的輸出端。
電橋輸出的信號雖然能夠正比例的反應(yīng)溫度的變化，但是其幅度與強度仍極非常弱小不 足以適應(yīng)上位采集的要求，因此還需要對其進行放大。通過采用了典型的三運算放大器結(jié)構(gòu)， 經(jīng)過放大后的信號己經(jīng)具有足夠的幅度，但由于熱電阻的阻值變化與溫度變化之間呈現(xiàn)非線 性關(guān)系，其阻值變化與溫度的升高，呈現(xiàn)單調(diào)衰減的現(xiàn)象，故從運算放大器IC4D的輸出腳 14腳到電橋的輸出端點之間，引入正反饋支路，改變反饋的量來彌補熱電阻在溫度升高時， 其阻值的單調(diào)衰減。從而實現(xiàn)線性補償，在O"20(TC的量程內(nèi)，可以補償?shù)讲怀^0.3'C的
程度。實際調(diào)試的結(jié)果表明，補償?shù)竭@種程度時的非線性精度可以達(dá)至1」=^乂100%=0. 15%。
200
放大電路包括運算放大器IC4C，電阻R13、 R17、 R18，電容C16和接口SX2，運算放大 器IC4C的正相輸入端通過電阻R13連接信號放大校正電路的輸出端，反相輸入端通過電阻 R18接地，反相輸入端還通過電阻R17連接運算放大器IC4C的輸出端，運算放大器IC4C的 輸出端連接接口SX2的1腳，輸出端還通過電容C16接地。接口SX2的2腳接地。
集成運算放大器IC4為4個運算放大器，它的最后一個單元，組成一個典型的同相比例 放大器，既可以提供一定的電壓增益，又可以提供一定的電流增益，由此單元作為末級輸出， 既可以獲得較高的功率增益，降低輸出阻抗，又提高了帶負(fù)載能力，從而提供電路的穩(wěn)定性。
如圖3所示，對稱電源電路包括接口 SX1、 二極管VD1-VD6、電阻R1-R3、電容C1-C13、 穩(wěn)壓器IC1-IC3和變壓器Tl，接口 SX1的1腳通過二極管VD1連接穩(wěn)壓器IC1的6腳，2腳 接地，二極管VD1的負(fù)極和地之間連接并聯(lián)的電容C1、 C2，穩(wěn)壓器IC1的6腳和7腳之間連
接電阻R2， 7腳連接變壓器T1的7腳，穩(wěn)壓器IC1的7腳和8腳之間連接電阻R1， 5腳通 過電阻R3接地，5腳還通過串聯(lián)的電阻R4和二極管VD6連接變壓器T1的5腳，4腳接地， 4腳和3腳之間連接有電容C3， 2腳接地，1腳連接變壓器Tl的6腳，變壓器Tl的二次側(cè)1 腳-3腳連接由二極管VD2-VD5，穩(wěn)壓器IC2、 IC3和電容C4、 C5、 C7-C12組成的對稱整流濾 波穩(wěn)壓電路，變壓器T1的二次側(cè)的10腳接地，二極管VD6的負(fù)極通過并聯(lián)的電容C6、 C13 接地。
穩(wěn)壓器IC1采用MC34063穩(wěn)壓器。二極管VD2-VD5，穩(wěn)壓器IC2、 IC3和電容C4、 C5、 C7-C12組成的對稱整流濾波穩(wěn)壓電路為普通技術(shù)人員所掌握，提供+ 12V和一12V電源。
對稱性好的、穩(wěn)定性高的、脈動系數(shù)盡可能小的雙電源，能夠保證集成運算放大電路獲 得良好的穩(wěn)定性和較高的精度。通過采用電源進行DC-DC轉(zhuǎn)換，既可以實現(xiàn)電源的隔離，乂 得到了對稱的雙電源輸出。
權(quán)利要求1、一種三線制Pt100熱電阻溫度變送器，其特征在于包括熱電阻接口電路、信號放大校正電路、放大電路和對稱電源電路，熱電阻接口電路的輸出端連接信號放大校正電路的輸入端，信號放大校正電路的輸出端連接放大電路的輸入端，熱電阻接口電路、信號放大校正電路和放大電路與對稱電源電路電聯(lián)接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三線制Ptl00熱電阻溫度變送器，其特征在于熱電阻接口電 路包括接口SX3、電阻R5-R7和電位器RW1，接口 SX3的1腳通過電阻R5連接+12V， 3腳接 地，2腳通過電阻R7連接電位器RW1的一端，電位器RW1的另一端通過電阻R6連接+ 12V。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三線制Pt100熱電阻溫度變送器，其特征在于信號放大 校正電路包括電阻R8-R12、 R14-R16，電容C14、 C15，電位器RW3和運算放大器IC4A、 IC4B、 IC4D,運算放大器IC4A的正相輸入端通過電容C15接地，反相輸入端和輸出端之間連接電 阻R15，反相輸入端還通過串聯(lián)的電阻R12和電位器RW3連接運算放大器IC4B的反相輸入端， 運算放大器IC4A的輸出端通過電阻R14連接運算放大器IC4D的反相輸入端,運算放大器]C4B 的正相輸入端通過電容C14接地，反相輸入端和輸出端之間連接電阻R8，輸出端通過電阻 Rll連接運算放大器IC4D的正相輸入端，運算放大器IC4D的正相輸入端通過電阻R10接地， 反相輸入端和輸出端之間連接電阻R16,輸出端連接放大電路的輸入端，運算放大器IC4D的 輸出端還通過串聯(lián)的電阻R9和電位器RW2連接運算放大器IC4B的正相輸入端，運算放大器 IC4B的正相輸入端和運算放大器IC4A的正相輸入端連接熱電阻接口電路的輸出端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三線制Pt100熱電阻溫度變送器，其特征在于對稱電源電路 包括接口 SX1、 二極管VD1-VD6、電阻R1-R3、電容C1-C13、穩(wěn)壓器IC1-IC3和變壓器Tl ， 接口 SX1的1腳通過二極管VD1連接穩(wěn)壓器IC1的6腳，2腳接地，二極管VD1的負(fù)極和地 之間連接并聯(lián)的電容Cl、 C2，穩(wěn)壓器IC1的6腳和7腳之間連接電阻R2, 7腳連接變壓器 Tl的7腳，穩(wěn)壓器IC1的7腳和8腳之間連接電阻R1， 5腳通過電阻R3接地，5腳還通過 串聯(lián)的電阻R4和二極管VD6連接變壓器T1的5腳，4腳接地，4腳和3腳之間連接有電容 C3,2腳接地，1腳連接變壓器Tl的6腳，變壓器Tl的二次側(cè)1腳-3腳連接由二極管VD2-VD5， 穩(wěn)壓器IC2、 1C3和電容C4、 C5、 C7-C12組成的對稱整流濾波穩(wěn)壓電路，變壓器Tl的二次 側(cè)的10腳接地，二極管VD6的負(fù)極通過并聯(lián)的電容C6、 C13接地。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三線制Pt100熱電阻溫度變送器，其特征在于穩(wěn)壓器IC1采 用MC34063穩(wěn)壓器。
專利摘要本實用新型涉及一種三線制Pt100熱電阻溫度變送器，屬于溫度檢測器領(lǐng)域，包括熱電阻接口電路、信號放大校正電路、放大電路和對稱電源電路，熱電阻接口電路的輸出端連接信號放大校正電路的輸入端，信號放大校正電路的輸出端連接放大電路的輸入端，熱電阻接口電路、信號放大校正電路和放大電路與對稱電源電路電聯(lián)接。精確性高，抗干擾能力強并且性價比較高，具有廣泛的應(yīng)用空間。
文檔編號G01K7/18GK201060062SQ20072002502
公開日2008年5月14日 申請日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者鐵 孫 申請人:山東新華醫(yī)療器械股份有限公司