測溫電路的製作方法
2023-05-24 13:24:21 4
專利名稱:測溫電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種測溫電路，包括：第一基準電源和第二基準電源：恆流源，與所述第一基準電源連接；模擬開關電路，與所述恆流源連接；減法電路，分別與所述模擬開關電路連接和所述第二基準電源連接；鉑電阻，所述鉑電阻的一端接地，另外一端分別與所述模擬開關電路和所述減法電路連接；檢測電阻，所述檢測電阻的一端接地，另外一端分別與模擬開關電路和所述減法電路連接。根據本實用新型的測溫電路，能夠儘量避免線路電阻對測量方法造成的誤差影響，從而使得測溫準確。
【專利說明】測溫電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測溫技術，尤其涉及一種測溫電路。
【背景技術】
[0002]隨著軌道交通車輛的大力發展，人們的出行變得非常方便。這樣，如何保證軌道交通車輛的正常運行成了亟需解決的問題。
[0003]現有技術中，對變流器的溫度的監控成了保證軌道交通車輛正常運行的重要環節，一般採用兩線制的鉑電阻測溫方式對軌道交通車輛中的變流器櫃體內的溫度進行採集，以防止便流體櫃體內的溫度過高，影響軌道交通車輛的正常運行。
[0004]但是，兩線制的鉑電阻測溫方式，由於受線路電阻的影響，其測量結果存在誤差。
實用新型內容
[0005]本實用新型提供一種測溫電路，以解決現有技術中兩線制的鉑電阻測溫方式不準確的問題。
[0006]本實用新型提供一種測溫電路，包括:
[0007]第一基準電源和第二基準電源:
[0008]恆流源，與所述第一基準電源連接；
[0009]模擬開關電路，與所述恆流源連接；
[0010]減法電路，分別與所述模擬開關電路連接和所述第二基準電源連接；
[0011]鉑電阻，所述鉑電阻的一端接地，另外一端分別與所述模擬開關電路和所述減法電路連接；
[0012]檢測電阻，所述檢測電阻的一端接地，另外一端分別與模擬開關電路和所述減法電路連接。
[0013]由上述技術方案可知，本實用新型提供的測溫電路，通過獲取包括鉑電阻的測溫電路的第一電壓以及採用檢測電阻替換鉑電阻之後該測溫電路的第二電壓，進而獲取鉑電阻的當前實際電阻值，進而獲取當前的實際溫度值，能夠儘量避免線路電阻對測量方法造成的誤差影響，從而使得測溫準確。
【附圖說明】
[0014]圖1為根據本實用新型一實施例的測溫方法的流程示意圖；
[0015]圖2為根據本實用新型另一實施例的測溫電路的結構示意圖；
[0016]圖3為根據本實用新型再一實施例的測溫電路的具體實例圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例一
[0018]本實用新型提供一種測溫方法，具體可以用於對軌道交通車輛中的變流器櫃體進行測溫，本實施例的執行主體可以為測溫裝置。如圖1所示，為根據本實施例的測溫方法的流程示意圖。
[0019]步驟101，測量測溫電路的第一電壓值，該測溫電路包括鉑電阻。
[0020]鉑電阻的阻值會隨著溫度的變化而改變。鉑電阻具體有PT100和PT1000等等系列產品，本實施例中可以採用PTlOO型號的鉑電阻。PT後的100即表示它在o°c時阻值為100歐姆，在100°C時它的阻值約為138.5歐姆。PT100鉑電阻的工作原理是:當PT100在O攝氏度的時候鉑電阻的阻值為100歐姆，鉑電阻的阻值會隨著溫度上升，且其阻值是成勻速增漲的。
[0021]測溫電路具體可以如圖2所示，該測溫電路包括第一基準電源201、第二基準電源202、恆流源203、模擬開關電路204、減法電路205、鉑電阻206和檢測電阻207。
[0022]步驟102，採用檢測電阻替換鉑電阻，並測量測溫電路的第二電壓值。
[0023]可選地，檢測電阻的阻值與鉑電阻在0°C時的阻值相等，當選擇PT100的鉑電阻時，本實施例的檢測電阻的值可以為100歐姆。將鉑電阻替換為檢測電阻，並測量出該檢測電阻替換鉑電阻之後的測溫電路的第二電壓值。
[0024]需指出的是，檢測電阻有固定的阻值，即檢測電阻的阻值不會隨周圍的環境變化。
[0025]步驟103，根據第一電壓值和第二電壓值確定鉑電阻的當前實際電阻值，並根據當前實際電阻值確定當前實際溫度。
[0026]第一電壓值與第二電壓值的值即鉑電阻兩端的電壓變化值，相應的可以獲取鉑電阻的阻值變化值，進而獲取鉑電阻的當前實際電阻值。
[0027]步驟103具體可以為:
[0028]根據如下公知獲取鉑電阻當前實際電阻值R:
[0029]R= (U1-U2)/(X 03329+R1，其中，Ul為第一電壓值，U2為第二電壓值，Rl為檢測電阻的阻值；
[0030]根據預設的分度表獲取當前實際溫度值，分度表中包括鉑電阻的阻值與溫度的對應關係。
[0031]由於溫度和鉑電阻的阻值之間存在近似線性對應關係，具體如公式(I)所示，
[0032]R = 0.39T+100 公式(I)
[0033]其中，R為鉑電阻的當前實際阻值，T為當前實際溫度。
[0034]測溫電路中的電壓U與總電阻Rn之間存在如公式(2)的關係:
[0035]U = 0.03329Rn-2.5373 公式(2)
[0036]這樣，Ul= 0.03329 (R+Rs) -2.5373 公式(3)
[0037]其中Rs為測溫電路中線路阻值，即除了鉑電阻的其它電阻的阻值。
[0038]U2 = 0.03329(Rl+Rs)-2.5373 公式(4)
[0039]公式(3)與公式(4)相減即可得到公式⑴。
[0040]本實施例中，採用PT100的鉑電阻時，分度表為PT100鉑電阻對應的分度表。
[0041]根據本實施例的測溫方法，通過獲取包括鉑電阻測溫電路的第一電壓以及採用檢測電阻替換鉑電阻之後該測溫電路的第二電壓，進而獲取鉑電阻的當前實際電阻值，進而獲取當前的實際溫度值，能夠儘量避免線路電阻對測量方法造成的誤差影響，從而使得測溫準確。
[0042]實施例二
[0043]本實施例提供一種測溫電路，用於上述實施例的測溫方法。
[0044]如圖2所示，本實施例的測溫電路包括:第一基準電源201、第二基準電源202、恆流源203、模擬開關電路204、減法電路205、鉑電阻206和檢測電阻207。
[0045]其中，恆流源203與第一基準電源201連接，模擬開關電路204與恆流源203連接，減法電路205分別與模擬開關電路204連接和第二基準電源202連接，鉑電阻206的一端接地，另外一端分別與模擬開關電路204和減法電路205連接，檢測電阻207的一端接地，另外一端分別與模擬開關電路204和減法電路205連接。
[0046]本實施例的模擬開關電路204具體可以是晶片式模擬開關，可以起到切換埠的作用，即在鉑電阻206和檢測電阻207之間進行切換。
[0047]可選地，本實施例的測溫電路還包括CPU (Central Processing Unit，中央處理器)208，該CPU208與減法電路205連接。
[0048]具體地，第一基準電源201為恆流源203供電，第二基準電源202為減法電路205供電，這樣可以避免恆流源203和減法電路205使用同一個電源供電會拉低基準電壓的問題，進而使得測量結果更加準確。
[0049]第一基準電源201提供基準電壓到恆流源203上，恆流源203生成電流，電流流經鉑電阻206，此時模擬開關電路204採集測溫電路兩端的第一電壓，並由減法電路205將該第一電壓與第二基準電源202提供的基準電壓相減，生成第一結果電壓。相似的，通過模擬開關電路204接通檢測電阻207，此時，由於檢測電阻207的阻值的加入，整體阻值發生變化，這樣，模擬開關電路204再次採集到的是測溫電路的第二電壓，並由減法電路205將該第二電壓與第二基準電源202提供的基準電壓相減，生成第二結果電壓。減法電路205將第一結果電壓和第二結果電壓發送至CPU，CPU將第一結果電壓和第二結果電壓相減得到鉑電阻206的變化電壓值，並通過如下公式獲取鉑電阻當前實際電阻值R:
[0050]R= (U1-U2)/(X 03329+R1，其中，Ul為第一電壓值，U2為第二電壓值，Rl為檢測電阻的阻值。U1-U2即為變化電壓值。
[0051]如圖3所示，為本實施例的測溫電路的一個具體實例圖。本實施例的開關電路中的第一基準電源201包括第一晶片301、第一電容302、第二電容303和第三電容304。
[0052]其中，第一晶片301與恆流源203連接，具體可以通過OUT (輸出)管腳與恆流源203連接，第一晶片301可以通過GND (接地)管腳接地，第一晶片301還可以通過IN(輸入)管腳接入第一外接電源；第一電容302 —端接地，另外一端與第一晶片301連接；第二電容303 —端接地，另外一端與第一晶片301連接；第三電容304的一端連接在第一晶片301和恆流源203之間，另外一端接地。
[0053]可選地，本實施例中的恆流源203包括第一放大器310、第一電阻311、第二電阻312、第三電阻313、第二放大器314、第四電容315、第四電阻316和第五電阻317。
[0054]其中，第一放大器310的正輸入端與第一基準電源201連接；第一電阻311的一端與第一放大器310的負輸入端連接，另外一端通過第二電阻312和第三電阻313與第一放大器310的輸出端連接，第二電阻312的一端連接於第一電阻311，另外一端連接於第三電阻313的一端，第三電阻313的另外一端連接於第一放大器310的輸出端；第二放大器314的輸出端分別與第一放大器310的負輸出端和第一電阻311連接，第二放大器314的負輸入端連接於第一電阻311和第二電阻312之間；第四電容315與第一電阻311並聯；第四電阻316的一端接地，另外一端連接於第二放大器314的正輸入端，第五電阻317的一端連接於第一放大器310的輸出端，另外一端連接於第二放大器314的正輸入端和第四電阻316之間。
[0055]可選地，本實施例的模擬開關電路具體包括:第六電阻319、第二晶片320、第七電阻321和第八電阻322。
[0056]其中，第六電阻319的一端接地，另外一端分別連接於檢測電阻207和鉑電阻206之間；第二晶片320的第一管腳3201與恆流源203連接，該第一管腳可以是COM(公共)I管腳，第二晶片320的第二管腳3202與檢測電阻207連接，該第二管腳可以是NOl管腳，鉑電阻206的一端分別與檢測電阻207和第六電阻319連接，鉑電阻206的另外一端與第二晶片320的第三管腳3203連接，該第三管腳3203可以是NCl管腳，第二晶片320還有一個管腳與第二外接電源連接；第七電阻321的一端連接在恆流源203和第一管腳3201之間，第七電阻321的另外一端連接於第三管腳3203和鉑電阻206之間；第八電阻322的一端連接於第二晶片320的第四管腳3204和減法電路205之間，該第四管腳可以是COM2，第八電阻322的另外一端連接於第二晶片320的第三管腳3203和鉑電阻206之間。
[0057]本實施例的第二晶片320的型號為SGM3005。
[0058]可選地，本實施例的減法電路205包括第九電阻331、第十電阻332、第三放大器333、第^^一電阻334、第十二電阻335、第十三電阻336、第五電容337和第十四電阻338。
[0059]其中，第九電阻331的一端與第四管腳3204連接，第九電阻331的另外一端分別與第十電阻332的一端和第三放大器333的正輸入端連接，第十電阻332的另外一端接地；第三放大器333的負輸入端連接第i^一電阻334 ;第^^一電阻334與第二基準電源202連接；第十二電阻335的一端連接於第十一電阻334與第三放大器333的負輸入端之間，第十二電阻335的另外一端連接於第三放大器333的輸出端與第十三電阻336之間；第十三電阻336的一端連接於第三放大器333的輸出端，另外一端連接於第五電容337 ;第五電容337的一端連接於第十三電阻336，另外一端接地；第十四電阻338的一端連接於第十三電阻336與第五電容337之間，另外一端接地。
[0060]可選地，第二基準電源202包括第六電容341、第三晶片342以及並聯的第七電容343和第八電容344。
[0061]其中，第六電容341的一端連接於第三晶片342的第一管腳3421，該第一管腳3421可以是IN(輸入)管腳，另外一端接地；第三晶片342的第一管腳IN連接於第六電容341與電源350之間，第三晶片342的第二管腳3422接地，該第二管腳3422可以是COM管腳；第七電容343的一端連接於第三晶片342的第三管腳3423，該第三管腳可以是OUT (輸出)管腳，另外一端連接於第三晶片342的第二管腳3422。
[0062]本實施例中，第一晶片301的型號具體可以是MAX6250AESA，恆流源203產生20mA的直流電流並通過模擬開關電路204加到鉑電阻206或檢測電阻207上。檢測電阻207的阻值可以為100歐姆。第二晶片320的型號具體可以是SGM3005或者其它具有單刀雙擲開關功能的晶片，本實施例不做限定。第三晶片342的型號具體可以是LD1117S12CTR，第二基準電源202生成基準電壓可以是1.2V。
[0063]若第二晶片320的型號為SGM3005，當IN/0UT管腳輸入為低電平時，鉑電阻206接入，當IN/OUT管腳輸入為高電平時，檢測電阻207接入。
[0064]由於CPU中的模擬信號/數位訊號的轉換模塊能夠接收到的電壓值的範圍為O伏至3伏，而根據型號為PT100的鉑電阻分度表可知，-50攝氏度時對應的鉑電阻的阻值為80歐姆，130攝氏度時對應的鉑電阻的阻值為155歐姆。採用如圖3所示的測溫電阻，當鉑電阻206的阻值為80歐姆時，測得鉑電阻206兩端的第一電壓約為0.3V，當鉑電阻206的阻值為155歐姆時，測得鉑電阻206兩端的第一電壓約為3V，從中可以看出，本實施例的測溫電路所測得的溫度符合實際情況，測溫效果好。
[0065]根據本實施例的測溫電路，通過獲取包括鉑電阻的測溫電路的第一電壓以及採用檢測電阻替換鉑電阻之後該測溫電路的第二電壓，進而獲取鉑電阻的當前實際電阻值，進而獲取當前的實際溫度值，能夠儘量避免線路電阻對測量方法造成的誤差影響，從而使得測溫準確。
[0066]最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種測溫電路，其特徵在於，包括: 第一基準電源和第二基準電源: 恆流源，與所述第一基準電源連接； 模擬開關電路，與所述恆流源連接； 減法電路，分別與所述模擬開關電路連接和所述第二基準電源連接； 鉑電阻，所述鉑電阻的一端接地，另外一端分別與所述模擬開關電路和所述減法電路連接； 檢測電阻，所述檢測電阻的一端接地，另外一端分別與模擬開關電路和所述減法電路連接。2.根據權利要求1的測溫電路，其特徵在於，還包括: 中央處理器CPU，與所述減法電路連接。3.根據權利要求1或2所述的測溫電路，其特徵在於，所述第一基準電源包括: 第一晶片，所述第一晶片與所述恆流源連接； 第一電容，所述第一電容一端接地，另外一端與所述第一晶片連接； 第二電容，所述第二電容一端接地，另外一端與所述第一晶片連接； 第三電容，所述第三電容的一端連接在所述第一晶片和所述恆流源之間，另外一端接地。4.根據權利要求3所述的測溫電路，其特徵在於，所述恆流源包括: 第一放大器，所述第一放大器的正輸入端與所述第一基準電源連接； 第一電阻、第二電阻和第三電阻，所述第一電阻的一端與所述第一放大器的負輸入端連接，另外一端通過所述第二電阻和所述第三電阻與所述第一放大器的輸出端連接，所述第二電阻的一端連接於所述第一電阻，另外一端連接於所述第三電阻的一端，所述第三電阻的另外一端連接於所述第一放大器的輸出端； 第二放大器，所述第二放大器的輸出端分別與所述第一放大器的負輸出端和所述第一電阻連接，所述第二放大器的負輸入端連接於所述第一電阻和所述第二電阻之間； 第四電容，所述第四電容與所述第一電阻並聯； 所述第四電阻和第五電阻，所述第四電阻的一端接地，另外一端連接於所述第二放大器的正輸入端，所述第五電阻的一端連接於所述第一放大器的輸出端，另外一端連接於所述第二放大器的正輸入端和所述第四電阻之間。5.根據權利要求4所述的測溫電路，其特徵在於，所述模擬開關電路包括: 第六電阻，所述第六電阻的一端接地，另外一端分別連接於所述檢測電阻和所述鉑電阻之間； 第二晶片，所述第二晶片的第一管腳與所述恆流源連接，所述第二晶片的第二管腳與所述檢測電阻連接，所述鉑電阻的一端分別與所述檢測電阻和所述第六電阻連接，所述鉑電阻的另外一端與所述第二晶片的第三管腳連接； 第七電阻，所述第七電阻的一端連接在所述恆流源和所述第一管腳之間，所述第七電阻的另外一端連接於所述第三管腳和所述鉑電阻之間； 第八電阻，所述第八電阻的一端連接於所述第二晶片的第四管腳和減法電路之間，所述第八電阻的另外一端連接於所述第三管腳和所述鉑電阻之間。6.根據權利要求5所述的測溫電路，其特徵在於，所述減法電路包括: 第九電阻和第十電阻，所述第九電阻的一端與所述第四管腳連接，所述第九電阻的另外一端分別與第十電阻的一端和第三放大器的正輸入端連接，所述第十電阻的另外一端接地； 所述第三放大器，所述第三放大器的負輸入端連接第十一電阻； 所述第十一電阻，與所述第二基準電源連接； 第十二電阻，所述第十二電阻的一端連接於所述第十一電阻與所述第三放大器的負輸入端之間，所述第十二電阻的另外一端連接於所述第三放大器的輸出端與第十三電阻之間； 所述第十三電阻，所述第十三電阻的一端連接於所述第三放大器的輸出端，另外一端連接於第五電容； 第五電容，所述第五電容的一端連接於所述第十三電阻，另外一端接地； 第十四電阻，所述第十四電阻的一端連接於所述第十三電阻與所述第五電容之間，另外一端接地。7.根據權利要求6所述的測溫電路，其特徵在於，所述第二基準電源包括: 第六電容，所述第六電容的一端連接於所述第三晶片的第一管腳，另外一端接地； 第三晶片，所述第三晶片的第二管腳接地； 並聯的第七電容和第八電容，所述第七電容的一端連接於所述第三晶片的第三管腳，另外一端連接於所述第三晶片的第二管腳。
【文檔編號】G01K7-20GK204301886SQ201420775654
【發明者】丁馨楠 [申請人]北車大連電力牽引研發中心有限公司