溫度變送器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種溫度變送器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的PT100溫度變送器主要有兩種實現(xiàn)方式:一是采用電阻分壓原理搭建電路，這種溫度變送器受外部干擾影響較大，抗干擾能力較差，使用過程中會出現(xiàn)采集溫度異常波動問題；二是通過穩(wěn)壓芯片提供基準電壓，再經(jīng)信號調(diào)制得出V/I信號，雖然其抗干擾能力不錯，但成本較高，容易造成資源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實施例中提供一種溫度變送器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中溫度變送器受外部干擾影響較大，電路穩(wěn)定性差的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種溫度變送器，包括:恒流源電路；PT100鉑電阻傳感器，連接至恒流源電路的輸出端；差分電路，連接至PT100鉑電阻傳感器的輸出端；信號處理和濾波電路，連接在差分電路的輸出端；恒流源電路包括:恒壓源；第一運算放大器，恒壓源連接至第一運算放大器的同相輸入端；負反饋電路，連接至第一運算放大器的反相輸入端，負反饋電路接入第一運算放大器的反相輸入端的電壓跟隨PT100鉑電阻傳感器的阻值變化而變化；開關(guān)元件，連接在第一運算放大器的輸出端和恒流源電路的輸出端之間，并由負反饋電路控制通斷。
[0005]作為優(yōu)選，負反饋電路包括第一電阻，PT100鉑電阻傳感器的第二接線端子與第一電阻共同連接至第一運算放大器的反相輸入端，PTlOO鉑電阻傳感器的第一接線端子連接至開關(guān)元件的輸出端。
[0006]作為優(yōu)選，開關(guān)元件為三極管，三極管的基極連接至第一運算放大器的輸出端，三極管的集電極連接至驅(qū)動電源，三極管的發(fā)射極連接至PTlOO鉑電阻傳感器的第一接線端子。
[0007]作為優(yōu)選，第一運算放大器的反相輸入端連接有第一電壓跟隨器，開關(guān)元件的輸出端連接有第二電壓跟隨器。
[0008]作為優(yōu)選，第一電壓跟隨器的輸入端連接有第一濾波電路，第二電壓跟隨器的輸入端連接有第二濾波電路。
[0009]作為優(yōu)選，恒壓源的輸出端連接有第三濾波電路。
[0010]作為優(yōu)選，差分電路包括:第二運算放大器，第二運算放大器的同相輸入端連接至第一電壓跟隨器的輸出端；第三運算放大器，第三運算放大器的同相輸入端連接至第二電壓跟隨器的輸出端；第四運算放大器，第二運算放大器的輸出端連接至第四運算放大器的同相輸入端，第三運算放大器的輸出端連接至第四運算放大器的反相輸入端。
[0011]作為優(yōu)選，第二運算放大器的反相輸入端連接至第三運算放大器的反相輸入端，第二運算放大器的反相輸入端和第三運算放大器的反相輸入端之間串聯(lián)有第二電阻。
[0012]作為優(yōu)選，差分電路還包括第三電壓跟隨器，連接至第四運算放大器的輸出端。
[0013]作為優(yōu)選，第三電壓跟隨器的輸入端設(shè)置有第四濾波器。
[0014]作為優(yōu)選，恒壓源為TL431。
[0015]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，溫度變送器包括:恒流源電路；PT100鉑電阻傳感器，連接至恒流源電路的輸出端；差分電路，連接至PTlOO鉑電阻傳感器的輸出端；信號處理和濾波電路，連接在差分電路的輸出端；恒流源電路包括:恒壓源；第一運算放大器，恒壓源連接至第一運算放大器的同相輸入端；負反饋電路，連接至第一運算放大器的反相輸入端，負反饋電路接入第一運算放大器的反相輸入端的電壓跟隨PT10鉑電阻傳感器的阻值變化而變化；開關(guān)元件，連接在第一運算放大器的輸出端和恒流源電路的輸出端之間，并由負反饋電路控制通斷。該溫度變送器的負反饋電路的電壓隨PTlOO鉑電阻傳感器的阻值變化而變化，可以使第一運算放大器的反向輸入端的電壓隨PT10鉑電阻傳感器的阻值變化而變化，進而調(diào)節(jié)開關(guān)元件的開斷，以此保證流經(jīng)PTlOO鉑電阻傳感器的電路保持恒定，從而為PTlOO鉑電阻傳感器提供穩(wěn)定的恒流源，電路穩(wěn)定性較好。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例的溫度變送器的電路原理圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實施例的溫度變送器的恒流源電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實施例的溫度變送器的差分電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0020]參見圖1至圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例，溫度變送器包括:恒流源電路；ΡΤ100鉑電阻傳感器，連接至恒流源電路的輸出端；差分電路，連接至PTlOO鉑電阻傳感器的輸出端；信號處理和濾波電路，連接在差分電路的輸出端。
[0021]其中恒流源電路包括:恒壓源；第一運算放大器U8-A，恒壓源連接至第一運算放大器U8-A的同相輸入端3 ;負反饋電路，連接至第一運算放大器U8-A的反相輸入端，負反饋電路接入第一運算放大器U8-A的反相輸入端的電壓跟隨ΡΤ100鉑電阻傳感器(下面簡稱為ΡΤ100)的阻值變化而變化；開關(guān)元件，連接在第一運算放大器U8-A的輸出端和恒流源電路的輸出端之間，并由負反饋電路控制通斷。
[0022]ΡΤ100在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度與阻值成線性變化，因此可將ΡΤ100看成一個可變的電阻接入溫度變送器內(nèi)。恒流源用以提供電路恒定的電流，恒定電流流經(jīng)ΡΤ100，輸出一個隨ΡΤ100阻值變化的電壓，得到的此電壓經(jīng)過差分電路，信號處理和濾波電路，最終得到所需要的信號，這個信號是和PT10的溫度一一對應(yīng)的。
[0023]在該溫度變送器工作時，可以通過恒壓源輸出恒定電壓至第一運算放大器U8-A，根據(jù)運算放大器的虛短虛斷的原理，一般情況下第一運算放大器U8-A的同相輸入端3電壓與反相輸入端的電壓相同。在接入ΡΤ100之后，由于ΡΤ100的阻止會跟隨溫度變化而變化，當ΡΤ100的阻值發(fā)生變化時，會影響到負反饋電路接入第一運算放大器U8-A的反相輸入端的電壓，此時第一運算放大器U8-A的反相輸入端電壓會發(fā)生變化，控制開關(guān)元件開斷來控制負反饋電路接入第一運算放大器U8-A的反相輸入端的電壓，直至第一運算放大器U8-A的反相輸入端電壓與同相輸入端3電壓再次保持一致。通過這種方式，可以使流經(jīng)PTlOO的電流值不斷動態(tài)調(diào)整，并始終保持在一個恒定電流值，使流經(jīng)PT100的電流值實現(xiàn)動態(tài)平衡，保持整個溫度變送器工作時電路的穩(wěn)定性。在本實施例中，恒壓源選用TL431。
[0024]負反饋電路包括第一電阻R19，PT100的第二接線端子PT100_2與第一電阻R19共同連接至第一運算放大器U8-A的反相輸入端，ΡΤ100的第一接線端子ΡΤ100_1連接至開關(guān)元件的輸出端，第一電阻R19接地。當?shù)谝贿\算放大器U8-A的反相輸入端電壓小于第一運算放大器U8-A的同相輸入端3的電壓時，第一運算放大器U8-A輸出為正，開關(guān)元件連通，經(jīng)過第一電阻R19的電流增大，使得第一運算放大器U8-A的反相輸入端電壓增大，直至與第一運算放大器U8-A的同相輸入端3的電壓一致。當?shù)谝贿\算放大器U8-A的反相輸入端電壓大于第一運算放大器U8-A的同相輸入端3的電壓時，第一運算放大器U8-A輸出為負，開關(guān)元件斷開，經(jīng)過第一電阻R19的電流變小，使得第一運算放大器U8-A的反相輸入端電壓減小，直至與第一運算放大器U8-A的同相輸入端3的電壓一致。優(yōu)選地，在第一電阻R19的兩端并聯(lián)有電容C31和電容C32，電容C31和電容C32并聯(lián)設(shè)置。電容C31和電容C32可以對第一電阻R19上的電壓起到濾波和穩(wěn)壓的作用。
[0025]在ΡΤ100的兩個接線端子上并聯(lián)有電容C30和電容C33，可以對ΡΤ100所輸出的電壓進行濾波和穩(wěn)壓，提高PT10所輸出電壓的穩(wěn)定性和抗干擾性。
[0026]優(yōu)選地，開關(guān)元件為三極管Q2，三極管Q2的基極連接至第一運算放大器U8-A的輸出端，三極管Q2的集電極連接至驅(qū)動電源，三極管Q2的發(fā)射極連接至ΡΤ100的第一接線端子ΡΤ100_1。在第一運算放大器U8-A的輸出端和三極管Q2的基極之間設(shè)置有電阻R10，在三極管Q2的集電極與驅(qū)動電源之間的電路上串聯(lián)有電阻R31。
[0027]在本實施例中，TL431提供恒定的2.4V電壓，此電壓接入第一運算放大器U8-A的同相輸入端。據(jù)運放虛短虛斷原理，一般情況下第一運算放大器U8-A的反相輸入端的電壓也為2.4V。為了盡可能地得到恒定的電流，可以利用負反饋電路控制三極管Q2開/斷達到電流動態(tài)平衡。以恒定電流為ImA為例，當三極管Q2的集電極電流> ImA時，流經(jīng)第一電阻R19的電流增大，第一電阻R19的電壓也隨之增加，即第一運算放大器U8-A的反相輸入端電壓> 2.4V，第一運算放大器U8-A輸出為負，三極管Q2關(guān)斷，使輸出電流減小，最終達到2.4V。反之，當三極管Q2的集電極電流< ImA時，第一運算放大器U8-A的輸出為正，三極管Q2導(dǎo)通，使三極管Q2的集電極電流增大，最終達到2.4V。這樣，流經(jīng)ΡΤ100的電流就能夠動態(tài)保持在1mA。
[0028]優(yōu)選地，第一運算放大器U8-A的反相輸入端連接有第一電壓跟隨器Ul-Α，開關(guān)元件的輸出