[發明專利]一種高精度多路鉑電阻測溫電路及方法

在審

• 申請號: 202210106505.0
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114441056A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 鄧霄;涂曉榜;杜超;崔麗琴;趙爽;王福槐
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01K7/20
• 分類號: G01K7/20;G01K15/00
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

本發明一種高精度多路鉑電阻測溫電路及方法，屬于溫度測量技術領域；所要解決的技術問題為：提供一種高精度多路鉑電阻測溫電路硬件結構的改進；解決上述技術問題采用的技術方案為：包括恒壓源、鉑電阻PT、標準電阻R9、零歐電阻R0和零歐電阻R10、模擬開關、模數轉換器、單片機和運放部分，其中恒壓源用于提供穩定的電壓，運放部分連接于標準電阻R9的兩端，用于輸出電阻R9兩端壓降的的放大增益Uo，模擬開關用于切換不同的待測鉑電阻，模數轉換器用于對Uo進行模數裝換，單片機根據轉換結果算出待測鉑電阻PT的電阻值，從而獲得溫度值；本測溫電路結構簡單，通過消除引線電阻和模擬開關導通電阻的影響，可達到0.001℃的測量精度；本發明應用于溫度測量。

技術領域

本發明一種高精度多路鉑電阻測溫電路及方法，屬于溫度測量技術領域。

背景技術

溫度作為一項基本的環境參數，在人們生產生活和科研活動中扮演著重要角色，提高溫度精度對溫度測量系統有重要的意義。由于鉑電阻具有測溫范圍寬、線性度好、響應快等優點，常被用于高精度測溫系統中。鉑電阻阻值與溫度存在如下式（2）所示的關系：

；

其中，R_T為鉑電阻阻值，t為溫度，R₀為常數，系數A=0.00390802，B=-0.00000058。那么可以推出1歐姆的電阻測量誤差會造成0.25攝氏度的測量誤差。目前基于鉑電阻的測量電路中，常常會用到模擬開關，其導通電阻和引線電阻對測量精度影響較大，現存的方法存在如下問題：（1）電路復雜，增加了測量的復雜性，不利于電路的穩定；（2）電路元件過多，增加了測量成本，降低了測量精度。

發明內容

本發明為了克服現有技術中存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種高精度多路鉑電阻測溫電路硬件結構的改進。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種高精度多路鉑電阻測溫電路，包括恒壓源、鉑電阻PT、標準電阻R9、第一零歐電阻R0和第二零歐電阻R10、模擬開關、模數轉換器、單片機和放大電路和開關電路，所述恒壓源用于向電路提供穩定的電壓，將穩定電壓輸入給開關電路的正負極，所述開關電路的輸入端連接單片機的IO端口，所述模擬開關的控制信號接入單片機的IO端口，將不同的待測鉑電阻串聯到電路中；

所述放大電路的輸入端連接標準電阻R9的兩端，所述放大電路的輸出端連接模數轉換器后接入單片機，所述鉑電阻PT分出三根引線形成引線電阻r1、r2、r3，其中引線電阻r1的輸出端依次串接鉑電阻PT、引線電阻r2、標準電阻R9、模擬開關導通電阻Rm，其中模擬開關導通電阻Rm為模擬開關內部的導通電阻；

其中引線電阻r2的兩端并接有串聯的引線電阻r3和第一零歐電阻R0，模擬開關導通電阻Rm的兩端并接有第二零歐電阻R10，引線電阻r1的輸入端連接開關電路的一個輸出電壓，模擬開關導通電阻Rm的輸出端連接開關電電路的另一個輸出電壓。

所述開關電路包括MOS管Q1 、Q2、Q3和Q4，其中MOS管Q1 的G極并接精密電阻R1溫度一端、精密電阻R2的一端，精密電阻R2的另一端連接單片機的IO1口，精密電阻R1的另一端連接MOS管Q1的D極，MOS管Q1的D極連接恒壓源的負極，MOS管Q1的S極輸出電壓U1連接引線電阻r1的輸入端；

MOS管Q2的G極并接精密電阻R3溫度一端、精密電阻R4的一端，精密電阻R3的另一端連接單片機的IO2口，精密電阻R4的另一端連接MOS管Q2的D極，MOS管Q2的S極連接恒壓源的正極，MOS管Q2的D極輸出電壓U1連接引線電阻r1的輸入端；

MOS管Q3 的G極并接精密電阻R5溫度一端、精密電阻R6的一端，精密電阻R6的另一端連接單片機的IO3口，精密電阻R5的另一端連接MOS管Q3的D極，MOS管Q3的D極連接恒壓源的負極，MOS管Q3的S極輸出電壓U2連接模擬開關導通電阻Rm的輸出端；