一种基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，包括PT100热电阻温度传感器、恒流源电路、运算放大器电路、模数转换器电路、CPU电路、通讯电路，通过增加模拟量处理电路的高精度低温漂稳压源，结合二次低频滤波与卡尔曼滤波，使得输出信号更平滑，响应更迅速，CAN总线在距离和通讯速率上选取了更好的结合点，精度高，可靠性好，能够适应恶劣环境，反应速度快，能够在各种严酷的条件下，以高稳定性、高精度的参数实现数据采集与通讯的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置
本技术涉及一种基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置。
技术介绍
工业领域中通常采用温度、压力、流量参数作为基础常采集模拟量，在船舶行业中，随着船舶电器自动化技术的全面推广应用，向着高度集成化和实时化的方向不断发展，对船舶系统的运行安全性和稳定性要求也越来越高，而传统温度传感器精度低，可靠性不好，不能适应船舶系统灵活组网的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种精度高，可靠性好，能够适应恶劣环境，反应速度快，基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置。本技术的基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，其特征在于：包括PT100热电阻温度传感器，PT100热电阻温度传感器连接有能够为PT100热电阻温度传感器提供恒定电流的恒流源电路，和能够对PT100热电阻温度传感器初次滤波后的电压进行二次滤波处理的运算放大器电路，运算放大器电路经模数转换器电路连接有能够根据模数转换器电路传输的数字信号计算PT100热电阻温度传感器实际电阻值的CPU电路，CPU电路能够根据PT100热电阻温度传感器的实际电阻值换算准确温度数据并进行三次滤波，CPU电路经通讯电路连接至外部控制单元；所述恒流源电路设置有两组电流发生器，每组电流发生器设置有一个恒流配置电阻、两个并列设置的第一恒流配置电容、第二恒流配置电容，和一个电流微调电阻；所述运算放大器电路设置有一个放大器模拟电源和四个运算放大器增益配置电阻，四个运算放大器增益配置电阻分别为连接在PT100热电阻温度传感器两端的第一运算放大器增益配置电阻、第二运算放大器增益配置电阻，和连接在运算放大器电路与模数转换器电路之间的第三运算放大器增益配置电阻，以及连接在运算放大器电路接地端的第四运算放大器增益配置电阻；所述模数转换器电路设置有基准电压源和模数转换芯片；所述CPU电路包括主电源电路、CPU芯片、有源晶振芯片和去耦电容；所述通讯电路包括通讯电源电路、通讯芯片、通讯保护器件；所述CPU电路、通讯电路与外部控制中心之间通过CAN总线通讯连接，CAN总线通讯速率为125K；所述恒流源电路的恒定电流为1mA，PT100热电阻温度传感器的采样电阻值区间为50Ω～420Ω；所述模数转换器电路的参考基准电压源型号为REF5040；所述CPU电路的三次滤波为卡尔曼滤波。本技术的基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，通过增加模拟量处理电路的的高精度低温漂稳压源，结合二次低频滤波与卡尔曼滤波，使得输出信号更平滑，响应更迅速，CAN总线在距离和通讯速率上选取了更好的结合点，精度高，可靠性好，能够适应恶劣环境，反应速度快，能够在各种严酷的条件下，以高稳定性、高精度的参数实现数据采集与通讯的功能。附图说明图1是本技术实施例基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置电路结构示意图；图2是本技术实施例基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置原理结构示意图。具体实施方式如图所示，一种基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，包括PT100热电阻温度传感器2，PT100热电阻温度传感器2连接有能够为PT100热电阻温度传感器2提供恒定电流的恒流源电路1，和能够对PT100热电阻温度传感器2初次滤波后的电压进行二次滤波处理的运算放大器电路3，运算放大器电路3经模数转换器4电路连接有能够根据模数转换器电路4传输的数字信号计算PT100热电阻温度传感器2实际电阻值的CPU电路5，CPU电路5能够根据PT100热电阻温度传感器2的实际电阻值换算准确温度数据并进行三次滤波，CPU电路5经通讯电路6连接至外部控制单元。恒流源电路1设置有两组电流发生器，每组电流发生器设置有一个恒流配置电阻R1、两个并列设置的第一恒流配置电容C1、第二恒流配置电容C2，和一个电流微调电阻Rj1；运算放大器电路3设置有一个放大器模拟电源9和四个运算放大器增益配置电阻，四个运算放大器增益配置电阻分别为连接在PT100热电阻温度传感器两端的第一运算放大器增益配置电阻Rg1、第二运算放大器增益配置电阻Rg2，和连接在运算放大器电路与模数转换器电路之间的第三运算放大器增益配置电阻Rg3，以及连接在运算放大器电路接地端的第四运算放大器增益配置电阻Rg4；模数转换器电路4设置有基准电压源9和模数转换芯片U2；CPU电路5包括主电源电路8、CPU芯片、有源晶振芯片和去耦电容；通讯电路6包括通讯电源电路7、通讯芯片和通讯保护器件，通讯电源电路7同时连接有第一通讯芯片Uc2和第二通讯芯片Uc4两组通讯芯片，第一通讯芯片Uc2连接有第一通讯保护器件Uc3，第二通讯芯片Uc4连接有第二通讯保护器件Uc5；CPU电路5、通讯电路6与外部控制中心之间通过CAN总线通讯连接，CAN总线通讯速率为125K；恒流源电路1的恒定电流为1mA，PT100热电阻温度传感器2的采样电阻值区间为50Ω～420Ω；模数转换器4电路的参考基准电压源8型号为低噪声、极低漂移、高精度电压基准REF5040；CPU电路5的三次滤波为卡尔曼滤波。本技术的基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，通过增加模拟量处理电路的的高精度低温漂稳压源，结合二次低频滤波与卡尔曼滤波，使得输出信号更平滑，响应更迅速，CAN总线在距离和通讯速率上选取了更好的结合点，精度高，可靠性好，能够适应恶劣环境，反应速度快，能够在各种严酷的条件下，以高稳定性、高精度的参数实现数据采集与通讯的功能。具体实施方案：一种基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，尤其涉及一种用于船舶的带卡尔曼滤波和工频滤波的PT100温度变送器装置，属于船舶电气设备
目的在于提供一种PT100温度变送器装置，实现在各种严酷的条件下，以高稳定性、高精度的参数将数据采集与通讯的功能。一种PT100温度变送器装置，由恒流源电路1的电流发生器产生恒定1mA电流、被测温度传感器为PT100热电阻2，电流流经PT100热电阻温度传感器2产生电压，将电压进行滤波供运算放大器电路3使用，运算放大器电路3对此电压进行二次滤波并放大，AD转换电路即模数转换器电路4将运放电路3的输出电压进行模数转换，模数转换后的16位数字量通过SPI总线传递给处理器CPU电路5，处理器CPU电路5将对从AD转换电路即模数转换器电路4中得到的数字信号中反推计算出此刻的PT100热电阻温度传感器2的实际电阻值，对此值进行查表，得到此刻的准确温度，再将温度进行卡尔曼滤波提高温度的稳定性，最后将信号转换为16位数字量存入到处理器CPU电路5的寄存器中，通讯电路6实现外界数据处理单元和PT100温度变送器之间的通讯连接。还可以通过以下技术措施来进一步实现：前述一种基于嵌入式技术的PT100温度变送装置，其中恒流源为1mA。前述一种基于嵌入式技术的PT100温度变送装置，其中采样电阻值区间为50Ω-420Ω。前述一种基于嵌入式技术的PT100温度变送装置，其中CAN通讯速率为125K。前述一种基于嵌入式技术的PT100温度变送装置，其中AD转换参考基准电压源型号为REF5040。与现有技术相比的有益效果是：通过增加模拟量处理电路的的高精度低温漂稳压源，并结合低频滤波与卡尔曼滤波，使输出更平滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，其特征在于：包括PT100热电阻温度传感器，PT100热电阻温度传感器连接有能够为PT100热电阻温度传感器提供恒定电流的恒流源电路，和能够对PT100热电阻温度传感器初次滤波后的电压进行二次滤波处理的运算放大器电路，运算放大器电路经模数转换器电路连接有能够根据模数转换器电路传输的数字信号计算PT100热电阻温度传感器实际电阻值的CPU电路，CPU电路能够根据PT100热电阻温度传感器的实际电阻值换算准确温度数据并进行三次滤波，CPU电路经通讯电路连接至外部控制单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，其特征在于：包括PT100热电阻温度传感器，PT100热电阻温度传感器连接有能够为PT100热电阻温度传感器提供恒定电流的恒流源电路，和能够对PT100热电阻温度传感器初次滤波后的电压进行二次滤波处理的运算放大器电路，运算放大器电路经模数转换器电路连接有能够根据模数转换器电路传输的数字信号计算PT100热电阻温度传感器实际电阻值的CPU电路，CPU电路能够根据PT100热电阻温度传感器的实际电阻值换算准确温度数据并进行三次滤波，CPU电路经通讯电路连接至外部控制单元。2.根据权利要求1所述基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，其特征在于：所述恒流源电路设置有两组电流发生器，每组电流发生器设置有一个恒流配置电阻、两个并列设置的第一恒流配置电容、第二恒流配置电容，和一个电流微调电阻。3.根据权利要求1所述基于嵌入式技术的PT100温度变送器装置，其特征在于：所述运算放大器电路设置有一个放大器模拟电源和四个运算放大器增益配置电阻，四个运算放大器增益配置电阻分别为连接在PT100热电阻温度传感器两端的第一运算放大器增益配置电阻、第二运算放大器增益配置电阻，和连接在运算放大器电路与模数转换器电路之间的第三运算...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵祥，陈松涛，朱兵，王之民，渠吉朋，刘金震，
申请(专利权)人：镇江赛尔尼柯自动化有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32