一種熱電阻測溫裝置的製作方法

2023-07-22 15:57:16

專利名稱：一種熱電阻測溫裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱電阻測溫裝置，用於測量各種環境下，尤其是工業環境下的現場溫度。
背景技術：
熱電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻兩端產生的電信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上，但是由於工業用熱電阻都安裝在生產現場，其與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結果會有較大的影響。測溫裝置通常使用PtlOO鉬熱電阻作為測溫 電阻，它具有精度高、測溫範圍寬、使用方便等優點，在工業過程控制和測量系統中得到了廣泛的應用。利用熱電阻測溫時，熱電阻接入電路的方式有三種，其中，2線制的電流迴路和電壓測量迴路合二為1，精度差；3線制的電流迴路的參考位和電壓測量迴路的參考位為一條線，如果合理設計測量電路，可以達到很高的精度；4線制的電流迴路和電壓測量迴路獨立分開，精度高，但費線。目前常用的熱電阻測溫裝置，每種接線方式都對應不同的數據處理電路，導致裝置的結構複雜，使用不便。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、操作容易且測量精度高的熱電阻測溫裝置，可以根據實際應用情況，選擇以上任一種方式接線，實現現場溫度測量。為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案是一種熱電阻測溫裝置，其關鍵在於包括熱電阻，電源電路、恆流源電路和由電壓放大電路、模擬濾波電路、模數轉換電路、單片機控制電路組成的數據處理電路以及通信接口電路；所述電源電路的輸出端分別接其他電路模塊的相應電源端，所述恆流源電路的輸出端接熱電阻的電流輸入端，熱電阻兩端輸出的電壓信號接在電壓放大電路的兩個輸入端，電壓放大電路的輸出端依次經模擬濾波電路、模數轉換電路接單片機控制電路的輸入端，單片機控制電路與通信接口電路雙向連接。上述熱電阻為PtlOO鉬熱電阻。採用上述技術方案所產生的有益效果在於本實用新型採用鉬熱電阻PtlOO用於現場溫度的測量，測溫範圍0-400°C。本實用新型結構簡單、操作容易且測量精度高，具有如下特點(I)本實用新型採用相同的數據處理電路，不需要任何軟體和硬體的額外設置，可以根據實際應用情況，實現2、3、4線制的鉬電阻測溫；其中，2線的接線方式用於對溫度測量要求較低的場合，3線和4線制都可以實現較高精度的測量；(2)本實用新型選用STC11F04E系列高速超強抗幹擾低功耗單片機，自帶EEPROM ;並且採用標準MODBUS通信協議，可直接與上位計算機的工業組態軟體通信；(3)採用AD621集成儀表放大器，實現信號的精密放大和差分到單端的轉換，同時避免了多運放構成的儀表放大器參數難以匹配的問題；(4)模數轉換器採用12位的A/D轉換晶片ADS1286，最小可以分辨出0. 165°C的溫度變化，若實際應用中對溫度的解析度要求不高，可以採用與其引腳完全兼容的10位A/D轉換晶片實現TLC1549替換或8位A/D轉換晶片TLC549替換，而電路不需做任何改動。

圖I是本實用新型的原理方框圖；圖2是本實用新型的 電源電路的電路原理圖；圖3是本實用新型的恆流源電路的電路原理圖；圖4是本實用新型的數據處理及通信接口電路的電路原理圖；圖5是本實用新型的2線制測溫接線示意圖；圖6是本實用新型的3線制測溫接線示意圖；圖7是本實用新型的4線制測溫接線示意圖；圖中，I、電源電路，2、恆流源電路，3、數據處理電路，3-1、電壓放大電路，3-2、模擬濾波電路，3-3、模數轉換電路，3-4、單片機控制電路，4、通信接口電路；Ul、單片機，U2、基準電壓源，U3、儀表放大器，U4、運算放大器，U5、模數轉換器，U6-U7、三端可調式恆流源，U8、第一穩壓器，U9、第二穩壓器，U10、電壓反轉器，U11-U13、第一至第三光電稱合器，U14、485通信接口晶片，U15、電源隔離模塊。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。如圖I所示為本實用新型的原理方框圖。本實用新型包括熱電阻Rt，電源電路I、恆流源電路2和由電壓放大電路3-1、模擬濾波電路3-2、模數轉換電路3-3、單片機控制電路3-4組成的數據處理電路3以及通信接口電路4 ;所述電源電路I的輸出端分別接其他電路模塊的相應電源端，所述恆流源電路2的輸出端接熱電阻Rt的電流輸入端，熱電阻Rt兩端輸出的電壓信號接在電壓放大電路3-1的兩個輸入端，電壓放大電路3-1的輸出端依次經模擬濾波電路3-2、模數轉換電路3-3接單片機控制電路3-4的輸入端，單片機控制電路3-4與通信接口電路4雙向連接。本實用新型採用鉬熱電阻PtlOO用於現場溫度的測量，測溫範圍0-400°C。如圖2所示為本實用新型的電源電路的電路原理圖。電源電路I由第一穩壓器U8、電壓反轉器U10、第二穩壓器U9、保護二極體D3、D4、發光二極體D8、磁珠LI、電容C9-C12和電阻R18組成；外接直流電源的正極+Vs經保護二極體D3後為電壓+Vcc，電壓+Vcc分別接第一穩壓器U8和第二穩壓器U9的輸入端I腳，第二穩壓器U9的2腳經保護二極體D4接外接直流電源的負極；第一穩壓器U8的輸出端3腳為+9V電壓，電容C9接在第一穩壓器U8的輸出端3腳與地之間；電壓反轉器UlO的輸入端8腳接第一穩壓器U8的輸出端3腳，電壓反轉器UlO的輸出端5腳為-9V電壓，電容C12接在電壓反轉器UlO的輸出端5腳與地之間，電容Cll接在電壓反轉器UlO的2腳與4腳之間；第二穩壓器U9的輸出端3腳為+5V電壓，電容ClO接在第二穩壓器U9的輸出端3腳與地之間，第二穩壓器U9的輸出端3腳經磁珠LI後輸出為模擬+5VA電壓，電阻R18與發光二極體D8串聯後接在模擬+5VA電壓與地之間。本實用新型採用12-24V的外接直流電源供電，保護二極體D3和D4的作用是為了防止電源接反而損壞晶片；第一穩壓器U8採用MC7809首先得到+9V電壓，再利用電壓反轉器ICL7660將+9V電壓變換為-9V電壓，這樣得到±9V的對稱電源，該對稱電源為濾波電路中的集成運放和儀表放大器AD621供電；同時經第二穩壓器MC7805得到+5V電壓，為5V的數字電路供電，該+5V電壓再經磁珠LI得到的電壓+5VA為模擬電路供電，使用磁珠LI實現模擬和數字電源的隔離。設計電路板時應將模擬地和數字地在單點連接到一起。如圖3所示為本實用新型的恆流源電路的電路原 理圖。恆流源電路2為由兩個三端可調式恆流源U6、U7、電阻R1、R2、R5、R6和二極體D1、D2組成的具有溫度補償的恆流源，其輸出的恆定電流分別為+1、_1。三端可調集成恆流源U6、U7是由美國國家半導體公司生產LM334，產生200 u A的恆定電流。不同的接線方式以及兩個恆流源的使用情況如圖5-圖7所示。如圖5-圖7所示分別為本實用新型的2線制、3線制、以及4線制測溫接線示意圖。圖中，Rt表示PtlOO鉬熱電阻，弧線均為裝置端子間的短接導線，rl-r4均為導線電阻，由於各段長導線等長，所以有rl=r2=r3=r4=r。圖5的2線制測溫中，鉬熱電阻接在測溫裝置遠端，由恆流源+I流出的200 U A電流經+V端後，經電阻為rl的長導線流入鉬熱電阻，從電阻為r2的長導線流出，最後流回模擬地AGND，+V和-V分別輸入儀表放大器U3的正反輸入端。由圖5的電路可知，實際輸入儀表放大器U3兩端的電壓U=I (rl+Rt+r2)，由於鉬熱電阻的阻值較小，因此導線電阻無法忽略，此方法由於導線電壓的存在會有較大誤差，除非導線足夠短使rl和r2非常小，但這也只能儘量減小誤差，不能從根本上消除導線電阻影響，而且在很多場合縮短導線長度是不現實的。圖6的3線制測溫中，使用了兩個恆流源+I和-I，這兩個電流源的電流方向均為流出。鉬熱電阻接在測溫裝置遠端，由恆流源+I流出的200 PA電流過+V端後，經電阻為rl的長導線流入鉬熱電阻，rl和Rt中的電流均為I (200 iiA);由恆流源-I流出的200U A電流過-V端後，經電阻為r2的長導線在鉬熱電阻的下端和+I流出的電流匯合，根據基爾霍夫電流定律易知，流過導線電阻r3的電流為+I和-I之和，即400 u A0根據rl=r2=r3=r4=r,得如下等式+V = I* (rl+Rt) +2I*r3 = I* Rt+3I*r ；-V = I* r2+2I* r3 = 3I*r ；以上兩式相減，可得儀表放大器U3正反輸入端的電壓差為U= I* Rt，此即鉬熱電阻兩端的電壓，由單片機測出此電壓，因為I已知，即可得到當前鉬熱電阻的阻值Rt，將Rt的值帶入公式Rt = R0*(l+A*t+B*t2)，即可得溫度t。上式中，RO為0 °C時鉬熱電阻的電阻值；RtSt 1時鉬熱電阻的電阻值。式中的常數A、B分別為A= 3.908 02X 10 3,B=-5. 801 95X10_7，對於不同型號或材料的熱電阻，這兩個參數的數值是不一樣的。圖7的4線制測溫中，只使用了一個恆流源+1，導線r3和r4直接接到儀表放大器U3的兩個輸入端，由於儀表放大器U3的輸入阻抗很大，因此導線r3和r4上電流為0，由圖7可知恆流源+I流出的電流I經rl流入Rt，再經r2流回模擬地，儀表放大器U3兩端的電壓為U=I*Rt，此即鉬熱電阻兩端電壓。由此可見3線制和4線制雖然接法不同，但實際輸入放大器的電壓關係式是一樣的，因此4線制的數據處理方法同上述3線制處理方法。如圖4所示為本實用新型的數據處理及通信接口電路的電路原理圖；其中，數據處理電路3由電壓放大電路3-1、模擬濾波電路3-2、模數轉換電路3-3和單片機控制電路3-4組成。圖4中，電壓放大電路3-1是由儀表放大器U3、電阻RIO、Rll和電容C5-C7組成的帶抑制射頻幹擾的電壓放大電路；熱電阻Rt兩端產生的電壓+V、-V分別經電阻R10、R11接儀表放大器U3的同向輸入端3腳、反向輸入端2腳，電容C6接在儀表放大器U3的同向輸入端3腳與地之間，電容C7接在儀表放大器U3的反向輸入端2腳與地之間，電容C5接在儀表放大器U3的同向輸入端3腳與反向輸入端2腳之間；儀表放大器U3的增益電阻端I腳與8腳並接，儀表放大器U3的電源端7腳 、4腳分別接+9V電壓、-9V電壓。本實用新型用來測量0_400°C的溫度，由PtlOO分度表可知在400攝氏度時其對應阻值約250 Q，採用200 ii A的恆定電流流過Pt 100，可知熱電阻PtlOO兩端的電壓上限約是250 Q *200 u A=50mV,放大100倍可得到5V輸出。儀表放大器U3採用AD621儀表放大晶片，是一款易於使用、低成本、低功耗、高精度儀表放大器，適合眾多應用領域。它融高性能、小尺寸和低功耗於一體，優於分立式運放設計。利用內部增益設置電阻，可實現高效能、低增益誤差和低增益漂移誤差。通過外部引腳搭接則可設置固定增益10和100，本實用新型採用AD621集成儀表放大器實現信號的精密放大和差分到單端的轉換，同時避免了多運放構成的儀表放大器參數難以匹配的問題；將I和8腳短接，即可實現放大100倍；另外AD621供電電壓範圍寬，可在±2. 3V-±18V範圍內實用，本實用新型採用圖示的正負9V雙電源供電。圖4中，模擬濾波電路3-2為由運算放大器U4、電阻R12、R13、電容C1、C2組成的2階有源巴特沃茲低通濾波器；儀表放大器U3的輸出端6腳依次經電阻R12、R13接運算放大器U4的同向輸入端3腳，運算放大器U4的反向輸入端2腳接其輸出端6腳，運算放大器U4的輸出端6腳經電容Cl接電阻R12與電阻R13的節點，運算放大器U4的電源端7腳、4腳分別接+9V電壓、-9V電壓，電容C2接在運算放大器U4的同向輸入端3腳與地之間。經前端儀表放大器AD621放大後的信號需要送入濾波器進行抗混疊濾波。本實用新型採用0P07構成的有源低通濾波器進行抗混疊濾波，同時抑制高頻噪聲。0P07晶片是一種低噪聲，非斬波穩零的雙極性運算放大器集成電路，由於它具有非常低的輸入失調電壓，所以0P07在很多應用場合不需要額外的調零措施。0P07同時具有輸入偏置電流低(0P07A為±2nA)和開環增益高(對於0P07A為300V/mV)的特點，這種低失調、高開環增益的特性使得0P07特別適用於高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。巴特沃茲濾波器是一種幅度響應極為平坦的濾波器，通帶和阻帶中均無紋波，可以保持精確的信號電平，很適於做數據轉換中的抗混疊濾波器。本實用新型使用2階有源巴特沃茲低通濾波器，它採用Sallen-Key拓撲結構,可提供巴特沃茲響應，Sallen-Key拓撲結構也稱為電壓控制電壓源(VCVS)結構，其設計簡單，電路元件少，在業界廣為使用。圖4中，模數轉換電路3-3由模數轉換器U5、基準電壓源U2、電阻R3和電位器R4組成；運算放大器U4的輸出端6腳接模數轉換器U5的輸入端2腳，模數轉換器U5的電源端8腳接模擬+5VA電壓；模數轉換器U5的3腳與4腳並接後接地；基準電壓源U2的3腳、4腳分別接電壓+Vcc、地，電阻R3接在電壓+Vcc與基準電壓源U2的I腳之間，電位器R4接在基準電壓源U2的I腳與地之間，基準電壓源U2的2腳接地，電位器R4的動臂接模數轉換器U5的參考電壓端I腳。PtlOO鉬熱電阻在0_400°C範圍內，溫度每變化1°C，其阻值變化平均約0. 37 Q，因此，流過200iiA的恆定電流會產生電壓0.074mV，放大100倍後的電壓為7. 4mV。本實用新型採用12位的A/D轉換晶片ADS1286，採用5V電壓基準時，解析度為5V/4096=1. 22mV，最小可以分辨出1.22/7.4=0. 165°C的溫度變化。若實際應用中對溫度的解析度要求不高，可以採用與其引腳完全兼容的10位A/D轉換晶片實現TLC1549替換或8位A/D轉換晶片TLC549替換，而電路不需做任何改動。要實現精確的測量，模數轉換器U5的參考電壓端必須選用高精度的基準電壓源，本實用新型採用精密基準電壓源晶片LM399得到5V的A/D轉換電壓基準，由於LM399內部採用了次表面隱埋技術做成的新型穩 壓管，具有極低的電壓溫度係數，低至0.3X10_6/°C，只相當於一般基準電壓源的十分之一，也是其它基準電壓源難以達到的。圖4中，單片機控制電路3-4由單片機U1、電源隔離模塊U15、晶振Y1、電容C3、C4、C8和電阻R17組成；電源隔離模塊U15的輸入端2腳接+5V電壓，電源隔離模塊U15的I腳、3腳、4腳分別為DGND、V485、GND485 ;晶振Yl接在單片機Ul的4、5腳之間，電容C3接在單片機Ul的4腳與DGND之間，電容C4接在單片機Ul的5腳與DGND之間，電阻R17接在單片機Ul的I腳與DGND之間，單片機Ul的I腳經電容C8接+5V電壓；所述模數轉換器U5的5-7腳分別接單片機Ul的12-14腳。本實用新型採用高速超強抗幹擾系列單片機STC11F04E作為裝置的控制核心，實現數據採集和數據傳輸。其具有IKB的EEPR0M，可以實現模塊參數的記憶存儲功能，即模塊上電後可以讀出上次設置的參數，並按此參數工作；並且採用標準MODBUS通信協議，可直接與上位計算機的工業組態軟體通信。單片機程序包括了熱電阻電壓採集程序、數字濾波程序、數據處理程序、MODBUS通信程序、EEPROM讀寫控制程序，可以按照MODBUS協議與上位計算機監控程序通過RS485接口進行通信，並將處理後的溫度數據上傳，同時還可以通過上位機測試軟體實現對模塊通信參數的修改。本實用新型可以和LabVIEW、VB、VC或組態軟體編寫監控程序通信並直接顯示溫度。圖4中，通信接口電路4由485通信接口晶片U14、第一至第三光電耦合器U11-U13、TVS 管 D5-D7、電阻 R7-R9、R14-R16、R19-R23 和接口 Jl 組成;單片機 Ul 的 7 腳、3腳分別接第一光電稱合器U11、第三光電稱合器U13的輸入端2腳,第一光電稱合器U11、第三光電耦合器U13的輸入端I腳分別經電阻R7、電阻R9接+5V電壓，第一至第三光電耦合器U11-U13的3腳分別接地,第一光電稱合器UlI、第三光電稱合器U13的輸出端4腳分別接485通信接口晶片U14的2腳、4腳，電阻R20接在第一光電耦合器Ull的輸出端4腳與V485之間，電阻R21接在第三光電耦合器U13的輸出端4腳與V485之間；所述485通信接口晶片U14的I腳接第二光電稱合器U12的輸入端2腳,第二光電稱合器U12的輸入端I腳經電阻R8接V485，第二光電耦合器U12的輸出端4腳接單片機Ul的2腳，電阻R19接在第二光電耦合器U12的輸出端4腳與+5V電壓之間；485通信接口晶片U14的3腳與2腳並接，485通信接口晶片U14的8腳、5腳分別接+5V電壓、地，485通信接口晶片U14的6、7腳分別經電阻R23、電阻R22後輸出為信號端DATA+、DATA-，信號端DATA+、DATA-分別經TVS管D7、TVS管D5接GND485, TVS管D6接在信號端DATA+與DATA-之間；接口 Jl的I、2腳分別接信號端DATA+、DATA-；電阻R14接在485通信接口晶片U14的I腳與GND485之間，電阻R16接在485通信接口晶片U9的6腳與V485之間，電阻R15接在485通信接口晶片U14的6腳與7腳之間。本實用新型採用IW的DC-DC隔離電源模塊B0505S實現485晶片光隔離通信電路中光耦兩端電源的隔離，其輸入電壓5V，輸出電壓5V ;單片機的標準串行口 RXD和TXD分別通過光電耦合器TLP521-1連接到MAX485晶片的RO引腳和DI引腳。由單片機輸出的D/R信號控制MAX485晶片的發送/接收使能D/R信號為「1」，則MAX485晶片的發送器有效，接收器禁止，此時單片機可以向RS-485總線發送數據；D/R信號為「0」，則MAX485晶片的發送器禁止，接收器 有效，此時單片機可以接收來自RS-485總線的數據。此電路中，任一時刻MAX485晶片中的「接收器」和「發送器」只能夠有I個處於工作狀態。連接至A引腳的上拉電阻R16、連接至B引腳的下拉電阻R14用於保證無連接的MAX485晶片處於空閒狀態，提供網絡失效保護，這樣可使A端電位高於B端，RXD端呈現恆定的高電平，防止單片機接收混亂，以提高RS-485節點與網絡的可靠性。R15為終端匹配電阻，根據實際需要選取。為了更加可靠地保護RS-485網絡，確保系統安全，增加一些保護電路。圖4中鉗位於6. 8V的TVS管D5-D7都是用來保護RS-485總線的，避免RS-485總線在受外界幹擾時(如雷擊、浪湧等)產生的高壓損壞RS-485收發器；圖4中的電阻R22和R23可以使本機的硬體故障不會使整個總線的通信受到影響。本實用新型採用鉬熱電阻PtlOO用於現場溫度的測量，測溫範圍0-400°C。採用相同的數據處理電路，不需要任何軟體和硬體的額外設置，可以根據實際應用情況，實現2、3、4線制的鉬電阻測溫。其中，2線的接線方式用於對溫度測量要求較低的場合，且外接的熱電阻與測溫電路距離不宜過長，否則誤差會過大，3線和4線制都可以實現較高精度的測量；本實用新型首次使用時默認通信參數為波特率9600bps，地址號I ;可以使用自帶的軟體修改上述參數。
權利要求1.一種熱電阻測溫裝置，其特徵在幹包括熱電阻(Rt)，電源電路(I)、恆流源電路(2 )和由電壓放大電路(3-1)、模擬濾波電路(3-2 )、模數轉換電路(3-3 )、單片機控制電路(3-4)組成的數據處理電路(3)以及通信接ロ電路(4);所述電源電路(I)的輸出端分別接其他電路模塊的相應電源端，所述恆流源電路(2)的輸出端接熱電阻(Rt)的電流輸入端，熱電阻(Rt)兩端輸出的電壓信號接在電壓放大電路(3-1)的兩個輸入端，電壓放大電路(3-1)的輸出端依次經模擬濾波電路(3-2)、模數轉換電路(3-3)接單片機控制電路(3-4)的輸入端，單片機控制電路(3-4)與通信接ロ電路(4)雙向連接。
2.根據權利要求I所述的ー種熱電阻測溫裝置，其特徵在於所述熱電阻(Rt)為PtlOO鉬熱電阻。
3.根據權利要求I所述的ー種熱電阻測溫裝置，其特徵在於所述電源電路(I)由第一穩壓器(U8)、電壓反轉器(U10)、第二穩壓器(U9)、保護ニ極管03、04、發光ニ極管08、磁珠(LI)、電容C9-C12和電阻R18組成；外接直流電源的正極+Vs經保護ニ極管D3後為電壓+Vcc，電壓+Vcc分別接第一穩壓器(U8)和第二穩壓器(U9)的輸入端I腳，第二穩壓器(U9)的2腳經保護ニ極管D4接外接直流電源的負極；第一穩壓器(U8)的輸出端3腳為+9V電壓，電容C9接在第一穩壓器(U8)的輸出端3腳與地之間；電壓反轉器(UlO)的輸入端8腳接第一穩壓器(U8)的輸出端3腳，電壓反轉器(UlO)的輸出端5腳為-9V電壓，電容C12接在電壓反轉器(UlO)的輸出端5腳與地之間，電容Cll接在電壓反轉器(UlO)的2腳與4腳之間；第二穩壓器(U9)的輸出端3腳為+5V電壓，電容ClO接在第二穩壓器(U9)的輸出端3腳與地之間，第二穩壓器(U9)的輸出端3腳經磁珠(LI)後輸出為模擬+5VA電壓，電阻R18與發光二極體D8串聯後接在模擬+5VA電壓與地之間。
4.根據權利要求3所述的ー種熱電阻測溫裝置，其特徵在於所述恆流源電路(2)為由兩個三端可調式恆流源(U6、U7)、電阻Rl、R2、R5、R6和ニ極管Dl、D2組成的具有溫度補償的恆流源，其輸出的恆定電流分別為+1、_1。
5.根據權利要求3所述的ー種熱電阻測溫裝置，其特徵在於所述電壓放大電路(3-1)是由儀表放大器(U3 )、電阻RlO、Rl I和電容C5-C7組成的帶抑制射頻幹擾的電壓放大電路；熱電阻(Rt)兩端產生的電壓+V、-V分別經電阻R10、R11接儀表放大器(U3)的同向輸入端3腳、反向輸入端2腳，電容C6接在儀表放大器(U3)的同向輸入端3腳與地之間，電容C7接在儀表放大器(U3)的反向輸入端2腳與地之間，電容C5接在儀表放大器(U3)的同向輸入端3腳與反向輸入端2腳之間；儀表放大器(U3)的增益電阻端I腳與8腳並接，儀表放大器(U3)的電源端7腳、4腳分別接+9V電壓、-9V電壓。
6.根據權利要求5所述的ー種熱電阻測溫裝置，其特徵在於所述模擬濾波電路(3-2)為由運算放大器(U4)、電阻R12、R13、電容Cl、C2組成的2階有源巴特沃茲低通濾波器；所述儀表放大器(U3)的輸出端6腳依次經電阻R12、R13接運算放大器(U4)的同向輸入端3腳，運算放大器(U4)的反向輸入端2腳接其輸出端6腳，運算放大器(U4)的輸出端6腳經電容Cl接電阻R12與電阻R13的節點，運算放大器(U4)的電源端7腳、4腳分別接+9V電壓、-9V電壓，電容C2接在運算放大器(U4)的同向輸入端3腳與地之間。
7.根據權利要求6所述的ー種熱電阻測溫裝置，其特徵在於所述模數轉換電路(3-3)由模數轉換器(U5)、基準電壓源(U2)、電阻R3和電位器(R4)組成；所述運算放大器(U4)的輸出端6腳接模數轉換器(U5)的輸入端2腳，模數轉換器(U5)的電源端8腳接模擬+5VA電壓；模數轉換器(U5)的3腳與4腳並接後接地；基準電壓源(U2)的3腳、4腳分別接電壓+Vcc、地，電阻R3接在電壓+Vcc與基準電壓源(U2)的I腳之間，電位器(R4)接在基準電壓源(U2)的I腳與地之間，基準電壓源(U2)的2腳接地，電位器(R4)的動臂接模數轉換器(U5)的參考電壓端I腳。
8.根據權利要求7所述的ー種熱電阻測溫裝置，其特徵在幹所述單片機控制電路(3-4)由單片機(U1)、電源隔離模塊(U15)、晶振(Y1)、電容C3、C4、C8和電阻R17組成；所述電源隔離模塊(U15)的輸入端2腳接+5V電壓，電源隔離模塊(U15)的I腳、3腳、4腳分別為DGND, V485、GND485 ;晶振(Yl)接在單片機(Ul)的4、5腳之間，電容C3接在單片機(Ul)的4腳與DGND之間，電容C4接在單片機(Ul)的5腳與DGND之間，電阻R17接在單片機(Ul)的I腳與DGND之間，單片機(Ul)的I腳經電容CS接+5V電壓；所述模數轉換器(U5)的5-7腳分別接單片機(Ul)的12-14腳。
9.根據權利要求8所述的ー種熱電阻測溫裝置，其特徵在於所述通信接ロ電路(4)由485通信接ロ晶片(U14)、第一至第三光電耦合器(U11-U13)、TVS管D5-D7、電阻R7-R9、R14-R16、R19-R23和接ロ(Jl)組成；所述單片機(Ul)的7腳、3腳分別接第一光電耦合器(Ull)、第三光電稱合器(Ul3)的輸入端2腳,第一光電稱合器(Ull)、第三光電稱合器(Ul3)的輸入端I腳分別經電阻R7、電阻R9接+5V電壓，第一至第三光電耦合器(U11-U13)的3腳分別接地，第一光電稱合器(U11)、第三光電稱合器(U13)的輸出端4腳分別接485通信接ロ晶片(U14)的2腳、4腳，電阻R20接在第一光電耦合器(UlI)的輸出端4腳與V485之間，電阻R21接在第三光電耦合器(U13)的輸出端4腳與V485之間；所述485通信接ロ晶片(U14)的I腳接第二光電稱合器(U12)的輸入端2腳,第二光電稱合器(U12)的輸入端I腳經電阻R8接V485，第二光電耦合器(U12)的輸出端4腳接單片機(Ul)的2腳，電阻R19接在第二光電耦合器(U12)的輸出端4腳與+5V電壓之間；485通信接ロ晶片(U14)的3腳與2腳並接，485通信接ロ晶片(U14)的8腳、5腳分別接+5V電壓、地，485通信接ロ晶片(U14)的6、7腳分別經電阻R23、電阻R22後輸出為信號端DATA+、DATA-，信號端DATA+、DATA-分別經TVS管D7、TVS管D5接GND485，TVS管D6接在信號端DATA+與DATA-之間；接ロ(Jl)的I、2腳分別接信號端DATA+、DATA-;電阻R14接在485通信接ロ晶片(U14)的7腳與GND485之間，電阻R16接在485通信接ロ晶片(U9)的6腳與V485之間，電阻R15接在485通信接ロ晶片(U14)的6腳與7腳之間。
專利摘要本實用新型公開了一種熱電阻測溫裝置，用於測量工業環境下的現場溫度。包括熱電阻，電源電路、恆流源電路和由電壓放大電路、模擬濾波電路、模數轉換電路、單片機控制電路組成的數據處理電路以及通信接口電路；電源電路的輸出端分別接其他電路模塊的相應電源端，恆流源電路的輸出端接熱電阻的電流輸入端,熱電阻兩端的電壓信號接在電壓放大電路的兩個輸入端，電壓放大電路的輸出端依次經模擬濾波電路、模數轉換電路接單片機控制電路的輸入端，單片機控制電路與通信接口電路雙向連接。本實用新型使用相同的數據處理電路，可實現2線制、3線制和4線制現場溫度的測量，具有結構簡單、操作容易且測量精度高的特點。
文檔編號G01K7/18GK202442810SQ20122002514
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者陳雷 申請人:東北石油大學秦皇島分校