采用单电流源电流分流器的电阻温度检测制造技术

RTD测量装置包括与单电流源相连接的电流分流器。电流分流器把来自电流源的电流分为两个电流，并且连续监测该两个电流且调节它们为相同的值。

Resistance temperature detection using a single current source current divider

The RTD measurement device includes a current divider connected to a single current source. The current divider divides the current from the current source into two currents, and continuously monitors the two currents and regulates them for the same value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用单电流源电流分流器的电阻温度检测
本
一般涉及用于电阻器热装置的测量的系统和方法，并且更具体地涉及使用三线装置的测量。
技术介绍
由于不能以少于四线来进行开尔文连接的事实，在与四线电阻温度检测器(RTD)相比时，三线RTD要求更复杂的测量电路以便补偿线路电压降。存在若干补偿方法：第一种方法形成一个励磁电流并且进行两个电压测量。在硬件（误差放大器）或软件中必须进行计算以便组合电压。两种电压必须被测量，并且一个电流必须是众所周知的或可测量的。第二种方法使用两个相等电流并且进行一个电压测量。不要求计算因为电流抵消线路降但是两个电流必须被匹配并且电压必须被测量且电流必须是已知的或可测量的。存在具有若干变化的其他方法，其中一个电流采用各种开关被时分复用，使得时分复用电压测量能够测量RTD电压和线路降电压。该方法要求硬件或软件计算用于补偿。使用两个相等电流的第二种方法通常是优选的，因为它不要求复杂的计算。尝试了使用第二种方法实现测量。一种途径形成两个良好匹配并且众所周知的电流源，并且然后进行电压测量。另一种途径使用两个良好匹配但未众所周知的电流源并且然后进行电压测量和电流测量。这两种途径都要求两个由复杂电路系统支持的良好匹配的电流源，或者依赖IC制造过程来调节难以以高精度控制的参数。因此,本专利技术主要涉及的正是实现RTD的测量而不要求复杂计算或两个良好匹配的电流源的系统和方法。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术是用于电阻温度检测器(RTD)的测量的设备。该设备包括电流分流器。电流分流器与电流源相连接，并从电流源接收源电流。电流分流器也提供在第一电流路径上的第一电流和在第二电流路径上的第二电流。第一电流路径与RTD的第一端相连接，并且第二电流路径与RTD的第二端相连接。第一电流和第二电流由电流分流器调节。控制信号可用来控制电流分流器。在另一个实施例中，本专利技术是用于测量RTD装置的DC电流分流器。DC电流分流器包括与电流源相连接的第三电阻器、与第三电阻器和第一电阻器相连接并由来自外部源的控制信号控制的第一晶体管、与电流源相连接的第四电阻器、与第四电阻器和第二电阻器相连接的第二晶体管以及与第三电阻器相连接并且与第四电阻器相连接且将输出电压输出以便控制第二晶体管的运算放大器。在另一个实施例，本专利技术是用于测量RTD装置的AC电流分流器。AC电流分流器包括与电流源相连接的第一开关、与电流源相连接的第二开关、用于接收控制信号的输入和用于接收控制信号和向第二开关输出反控制信号的反相器。控制开关控制第一开关，并且反控制信号控制第二开关。在又一个实施例，本专利技术是用于测量电阻器热装置(RTD)的方法。该方法包括通过电流分流器接收源电流、通过电流分流器生成第一电流和第二电流、通过电流分流器调节第一电流和第二电流、测量第一电流和测量跨RTD的电压。前面广义上概述了各种实施例的一些方面和特征，其应解释为只说明本公开的各种潜在应用。其他有益结果能够通过将所公开的信息以不同的方式应用或通过组合所公开的实施例的各种方面来获得。因此，除了由权利要求书限制的范围外，其他方面和更综合理解还可通过参照结合附图所进行的示范实施例的详细描述来获得。附图说明图1是根据本专利技术的示意图；图2是根据本专利技术的DC实现；图3是根据本专利技术的AC实现；图4图示根据本专利技术或一个实施例的用于测量RTD的温度的过程；图5图示用于控制本专利技术的电流分流器的过程；图6是本专利技术的AC实现的备选实施例。具体实施方式如所要求的，本文公开详细的实施例。必须理解，所公开的实施例只是各种并且备选形式的示范。如本文所使用的，词语“示范”可扩张地用来表示用作说明、标本、模型或模式的实施例。在本说明书中可互换使用运算放大器（opamp）和误差放大器。图不一定是按比例的并且一些特征可被夸大或最小化以便示出特定组件的细节。在其他实例中，为具有本领域的普通技能的那些人员已知的众所周知的组件，系统，材料或方法未详细描述以便避免模糊本公开。因此，本文公开的具体结构和功能细节不要解释为限制而是只解释为用于权利要求的基础并且解释为用于教导本领域技术人员的代表基础。本专利技术引入连接到单电流源并将单源电流分为两个电流的系统和方法。系统连续调节电流以便确保两个电流基本上是相同的。第一电流通过RTD并且与第二电流在RTD后的节点处合并。第一电流被测量并且跨RTD的电压也被测量。在知道第一电流和跨RTD的电压之后,RTD的电阻易于被确定并且RTD的温度使用RTD的电阻通过图表来获得。图1是根据本专利技术的电路的示意图100。电路100包含与电流分流器104相连接的电流源102。来自电流分流器104的第一电流通过包含螺钉106和RTD112的第一路径。来自电流分流器104的第二电流通过包含螺钉108的第二路径，并且与第一电流合并,且所合并的电流流经螺钉110。电流分流器104把来自电流源102的源电流分开，并且连续调节且将第一和第二电流保持基本上相同。在使用图1中的电路时，在螺钉106和108之间测量的跨RTD112的电压V能够易于被确定。其中，-来自电流源102的电流；RW-螺钉和RTD之间的线路的电阻；RRTD-RTD的电阻；RTD线路具有相等长度，并且三条线路的电阻基本上是相同的。等式（1）能够被简化为：确定RRTD之后，基于RTD的热特性能够获得RTD的温度。图2是实现示意图100的电路200。电流源102与DC电流分流器201相连接。DC电流分流器201包含两个电流路径。第一电流路径包含电阻器202、工作在饱和区的MOSFET212以及二极管214,以及第二电流路径包含电阻器204、由电流控制器203控制的MOSFET218以及二极管216。电流控制器203包括与第一电流路径和第二电流路径相连接的误差放大器210。电流控制器203还与第一电压源Vcc和第二电压源Vee相连接。误差放大器210的一个输入通过偏压电阻器206与Vcc相连接，而误差放大器210的其他输入通过另一个偏压电阻器208与Vee相连接。MOSFET212由外部控制逻辑（未示出）控制。电流控制器203输出控制MOSFET218的电压，并且MOSFET218工作在线性区（三极管模式）中。由电流控制器203输出的电压根据通过第一电流路径和第二电流路径的电流中的差而变化。当电阻器204中的电流小于电阻器202中的电流时，来自电流控制器203的电压降低，这增加MOSFET218中的过载(overdrive)电压，这又增加MOSFET218的漏极电流。当电阻器204中的电流大于电阻器202中的电流，来自电流控制器203的电压增加，这降低了MOSFET218的过载电压，这又降低MOSFET218的漏极电流。这描述允许电流控制器203形成与第一电流相等的第二电流的负反馈。来自第一电流路径的电流通过电阻器218、螺钉106和RTD112。来自第二电流路径的电流通过电阻器220和螺钉108，并且与来自第一电流路径的电流合并。流经电阻器218的电流被测量并且跨螺钉106和108的电压V也被测量。在知道电流和电压V之后,RTD的电阻值R能够易于被确定并且RTD的温度T能够从RTD的热特性来获得。当MOSFET212被外部控制逻辑（未示出）停用时，第一电流路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量电阻温度检测器（RTD）的设备,包括：电流分流器，其与电流源相连接，所述电流分流器从所述电流源接收源电流并且提供第一电流路径上的第一电流和第二电流路径上的第二电流,其中，所述第一电流和所述第二电流由所述电流分流器调节，并且所述第一电流路径和所述第二电流路径与所述RTD相连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量电阻温度检测器（RTD）的设备,包括：电流分流器，其与电流源相连接，所述电流分流器从所述电流源接收源电流并且提供第一电流路径上的第一电流和第二电流路径上的第二电流,其中，所述第一电流和所述第二电流由所述电流分流器调节，并且所述第一电流路径和所述第二电流路径与所述RTD相连接。2.如权利要求1所述的设备，还包括：第一电阻器，其与所述第一电流路径相连接并且与所述RTD的第一端相连接；以及第二电阻器，其与所述第二电流路径相连接并且与所述RTD的第二端相连接。3.如权利要求1所述的设备，其中所述电流分流器从外部源接收控制信号用于所述电流分流器。4.如权利要求2所述的设备，其中所述电流分流器还包括：第三电阻器，其与所述电流源相连接；第一晶体管，其与所述第三电阻器和所述第一电阻器相连接，并且由来自所述外部源的所述控制信号控制；第四电阻器，其与所述电流源相连接；第二晶体管，其与所述第四电阻器和所述第二电阻器相连接；以及运算放大器，其与所述第三电阻器相连接并且与所述第四电阻器相连接，且将输出电压输出以便控制所述第二晶体管。5.如权利要求4所述的设备，其中所述电流分流器还包括：第一二极管，其与所述第一晶体管和所述第一电阻器相连接；以及第二二极管，其与所述第二晶体管和所述第二电阻器相连接,其中，所述第一电流路径包括所述第三电阻器、所述第一晶体管和所述第一二极管，并且所述第二电流路径包括所述第四电阻器、所述第二晶体管和所述第二二极管。6.如权利要求4所述的设备，其中所述第一晶体管工作在饱和区中。7.如权利要求4所述的设备，其中所述第二晶体管工作在欧姆区中。8.如权利要求4所述的设备，其中所述电流分流器还包括与所述运算放大器的输入相连接的两个偏压电阻器。9.如权利要求1所述的设备，其中所述电流分流器还包括：第一开关，其与所述第一电流路径相连接并且与所述RTD的第一端相连接；以及第二开关，其与所述第二电流路径相连接并且与所述RTD的第二端相连接，其中，所述第一开关和所述第二开关交替工作。10.如权利要求9所述的设备，其中所述电流分流器还包括反相器，其接收所述控制信号并向所述第二开关提供反控制信号。11.如权利要求1所述的设备，其中所述电流分流器还包括：第三电阻器，其与所述电流源相连接；第四电阻器，其与所述电流源相连接；第二晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC洛夫尔，B亨德森，
申请(专利权)人：通用电气智能平台嵌入系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US