一点标定温度测量系统技术方案

本发明专利技术提供一种一点标定温度测量系统，其至少包括：单片机、AD转换器、热电阻、第一电阻、第二电阻以及若干电容。本发明专利技术的一点标定温度测量系统由一点标定替代原来的三点标定，使标定效率提高了三分之二，且在保证精度的前提下简化了电路结构；将采样通道减少为2个，使采样速度提高了三分之一；同时，无需外部恒流源即可消除了热电阻导线电阻对采样结果的影响，即精简了电路结构又保证了温度测量的准确性。所以，本发明专利技术有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

【技术实现步骤摘要】
一点标定温度测量系统
本专利技术涉及一种温度测量系统，特别是涉及一种一点标定温度测量系统。
技术介绍
如图1所示，现有技术中的三点标定温度测量系统中包括一路恒流源、模拟开关、高精度运算放大器、精密电阻、电容等。其中，在7、8两输入端接入热电阻RTD，在8、9两输入端设置连接导线，并使用模拟开关切换输入采样通道。该系统通过一路恒流源测量热电阻RTD的导线电阻，并进行消除；输入信号通过高精度运算放大器进行转换，最终经过AD转换器进入单片机来采集相应的温度值。其中，电阻R43、R44、R45、R48为保护电阻，电阻R35、R36为运算放大器跟随电阻，电容C32、C33、C34、C35为滤波电容。上述三点标定温度测量系统进行采集时，需要采样三个通道。其中，通道1采样7、8两端电压,通道2采样7、9两端电压，通道3采样电阻R47上的电压。通过通道1与通道2的计算能够得到标定前的采样码值，将标定前的采样码值与通道3电阻采样码值比较便能够计算得到输入电阻，进而得到相应的温度值。由于热电阻RTD具有非线性，输入电阻在标定时需要进行分段线性化，需要对80Ω、180Ω和280Ω三个电阻点进行分别标定。因此，上述温度测量系统具有以下缺点：1）需要对三个点进行标定，导致标定时间长，生产效率低；2）系统元器件多，尤其是需要高精度运算放大器，价格成本高；3）测量时，需要采样3个通道，采样时间长。另外，在授权号为CN101806640B的中国专利《一种热电阻信号测量系统》中公开一种热电阻信号的测量系统，其包括：第一恒流源和第二恒流源、飞电容、模/数转换器、精密电阻、控制器、设置在所述飞电容与热电阻之间且连接所述第一恒流源和第二恒流源的充电控制单元及设置在所述模/数转换器与飞电容之间的连接控制单元。该专利技术可以提高测量热电阻信号的准确性，但是其需要两路恒流源与充电控制单元，无法实现热电偶测量，无法做到任意量程组态。在公开号为CN101467013A的中国专利《温度测量装置和测量方法》中，公开一种温度测量装置，其包括基准电压源、三线热电阻、压降放大器、运算放大器、以及补偿电阻R4和R7。利用连接线以及补偿电阻R4和R7的阻值，输出信号ST与热电阻RT的阻值之间的关系形成单调函数，该单调函数与连接线的阻值无关。输出信号ST经A/D转换后，根据已知函数可以算出RT值和温度T。本专利技术在整个测量范围内和对于电缆的任何长度而言，不需要开关或跳线，就能完全补偿电线阻值的影响。但是，该温度测量装置使用模拟电路搭建，电路复杂，所需关键元器件较多，无法实现热电偶测量，无法做到任意量程组态。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种一点标定温度测量系统，只需通过任意一点进行标定即可得到热电阻信号，且可实现热电阻和热电偶的测量。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种一点标定温度测量系统，其至少包括：单片机、AD转换器、热电阻（RTD）、第一电阻（R73）和第二电阻（R63），所述单片机与所述AD转换器连接，第一端子（7）、第二端子（8）和第三端子（9）分别连接到所述AD转换器的第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述第一电阻（R73）一端连接基准电压源，另一端连接到所述第一端子（7）；所述第二电阻（R63）一端与所述第二端子（8）连接，另一端接地；所述热电阻（RTD）两端分别连接到所述第一端子（7）和第二端子（8），所述第二端子（8）和第三端子（9）通过导线连接。根据上述的一点标定温度测量系统，其中：还包括第三电阻（R61）和第四电阻（R62），所述第三电阻（R61）一端与所述第一端子（7）连接，另一端连接到所述第二端子（8），用于判断传感器是否断线；所述第四电阻（R62）一端与所述第三端子（9）连接，另一端接地，用于增加电路的输入阻抗。根据上述的一点标定温度测量系统，其中：所述第一端子（7）、第二端子（8）和第三端子（9）分别经由第一保护电阻（R70）、第二保护电阻（R71）和第三保护电阻（R72）连接到所述AD转换器的第一输入端、第二输入端和第三输入端。根据上述的一点标定温度测量系统，其中：在所述AD转换器的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别对地连接第一电容（C52）、第二电容（C53）和第三电容（C54），以滤除单片机引脚对地的共模干扰。根据上述的一点标定温度测量系统，其中：在所述AD转换器的第一输入端处和第二输入端之间，第二输入端和第三输入端之间，第一输入端和第三输入端之间分别连接有第四电容（C49）、第五电容（C50）和第六电容（C51），以滤除单片机引脚之间的差模干扰。根据上述的一点标定温度测量系统，其中：所述单片机根据下式得到所述热电阻（RTD）的电阻值：其中，Rref为基准电阻，a为AD转换器的内部增益，N为所述基准电压源对应的电压值，N1为所述单片机采集的所述AD转换器的第一输入端和第二输入端之间的电压值，N2为所述单片机采集的所述AD转换器的第一输入端和第三输入端之间的电压值。进一步地，根据上述的一点标定温度测量系统，其中：N1和N2由下式得到：N1=2Vl+VRTD，N2=Vl+VRTD，其中，V1=VRTD+2VL，VRTD为所述热电阻（RTD）两端的电压值，VL为连接所述热电阻（RTD）到所述第一端子（7）或第二端子（8）的导线的电压值。在本专利技术的另一个优选实施例中，根据上述的一点标定温度测量系统，其中：还包括热电偶（TC），所述热电偶（TC）两端连接到所述第二端子（8）和第三端子（9）。根据上述的一点标定温度测量系统，其中：所述热电阻采用Pt100。根据上述的一点标定温度测量系统，其中：由所述热电阻两端的电压得到出实际冷端温度以及当前分度号下需要补偿的冷端电势；由所述热电偶（TC）两端的电压得到的热电偶毫伏信号；所述热电偶毫伏信号与所述需要补偿的冷端电势对应的毫伏值叠加后，根据分度表得出当前热电偶的温度。如上所述，本专利技术的一点标定温度测量系统，具有以下有益效果：（1）在保证精度的前提下简化了电路结构；（2）由一点标定替代原来的三点标定，标定效率提高三分之二；（3）采样通道减少为2个，采样的速度提高了三分之一；（4）无需外部恒流源即可消除了热电阻导线电阻对采样结果的影响；（5）可实现热电阻、热电偶的测量。附图说明图1显示为现有技术中三点标定温度测量系统的结构示意图；图2显示为本专利技术的一点标定温度测量系统的结构示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。本专利技术的一点标定温度测量系统的结构如图2所示，其可实现通过热电阻或热电偶来测量当前温度。由图可知，该系统包括单片机、AD转换器以及若干个电阻和电容。端子7、端子8和端子9分别经由保护电阻R70、R71和R72连接到AD转换器的第一输入端、第二输入端和第三输入端，保护电阻R70、R71和R72用于防止干扰信号直接被引入到单片机引脚。同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一点标定温度测量系统，其特征在于，所述一点标定温度测量系统至少包括：单片机、AD转换器、热电阻（RTD）、第一电阻（R73）和第二电阻（R63），所述单片机与所述AD转换器连接，第一端子（7）、第二端子（8）和第三端子（9）分别连接到所述AD转换器的第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述第一电阻（R73）一端连接基准电压源，另一端连接到所述第一端子（7）；所述第二电阻（R63）一端与所述第二端子（8）连接，另一端接地；所述热电阻（RTD）两端分别连接到所述第一端子（7）和第二端子（8），所述第二端子（8）和第三端子（9）通过导线连接。

【技术特征摘要】
1.一种一点标定温度测量系统，其特征在于，所述一点标定温度测量系统至少包括：单片机、AD转换器、热电阻(RTD)、第一电阻(R73)和第二电阻(R63)，所述单片机与所述AD转换器连接，第一端子(7)、第二端子(8)和第三端子(9)分别连接到所述AD转换器的第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述第一电阻(R73)一端连接基准电压源，另一端连接到所述第一端子(7)；所述第二电阻(R63)一端与所述第二端子(8)连接，另一端接地；所述热电阻(RTD)两端分别连接到所述第一端子(7)和第二端子(8)，所述第二端子(8)和第三端子(9)通过导线连接；所述单片机根据下式得到所述热电阻(RTD)的电阻值：其中，Rref为基准电阻，a为AD转换器的内部增益，N为所述基准电压源对应的电压值，N1为所述单片机采集的所述AD转换器的第一输入端和第二输入端之间的电压值，N2为所述单片机采集的所述AD转换器的第一输入端和第三输入端之间的电压值；所述基准电阻表示所述一点标定温度测量系统的电流回路中除热电阻(RTD)以外的所有电阻的综合。2.根据权利要求1所述的一点标定温度测量系统，其特征在于：还包括第三电阻(R61)和第四电阻(R62)，所述第三电阻(R61)一端与所述第一端子(7)连接，另一端连接到所述第二端子(8)，用于判断传感器是否断线；所述第四电阻(R62)一端与所述第三端子(9)连接，另一端接地，用于增加电路的输入阻抗。3.根据权利要求1所述的一点标定温度测量系统，其特征在于：所述第一端子(7)、第二端子(8)和第三端子(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：单峻俊，陈出新，王竹平，周婷，杜刚，陈小全，
申请(专利权)人：上海辰竹仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31