一种0～5V输出Pt100温度信号调理电路制造技术

本发明专利技术在Pt100铂电阻温度传感器基础上实现对‑60℃～200℃温度范围的电阻信号转换成0V～5V DC输出，供电电压为(28±3)V DC的电路结构，属于铂电阻温度传感器信号调理电路领域。本发明专利技术在单电源供电条件下，全运放构建横流源电路，精密调零和稳压电路，提高输出信号带载能力，实现了0V～5V DC电压输出，电路结构紧凑。

A 0-5V output PT100 temperature signal conditioning circuit

【技术实现步骤摘要】
一种0～5V输出Pt100温度信号调理电路
本专利技术在Pt100铂电阻温度传感器基础上实现对-60℃～200℃温度范围的电阻信号转换成0V～5VDC输出，供电电压为(28±3)VDC的电路结构，属于铂电阻温度传感器信号调理电路领域。
技术介绍
温度传感器一直是机载传感器参数测量种类中重要的一种传感器，无论是固定翼还是非固定翼，以往应用中直接提供应用提供温度电阻信号，该应用需要机载设备提供横流源供电，而机载电源一般是直流电压。因此，在近年来对直流供电，直流输出温度电压信号的产品需求越来越多。而目前市面上，应用居多的温度变送器则是4mA～20mADC输出，在温度采集端设备还需将直流电流信号通过精密标准电阻转换成响应电压，并且始终存在一个由于4mA起始电流分压引起的初始对地电压。在民用市场上，也有提供直流供电，直流输出的温度传感器，但一般都是起始输出电压在0.5VDC或1VDC，实际是在变送器的基础上增加输出电阻进行电流至电压的转换，因此输出负载能力有限，并随着输出负载变化而影响温度测量，而且体积也较大。针对机载应用特点，摒除在变送器基础上改制的电压输出型温度信号调理电路，适应机载电源及信号调理要求及体积要求，提高信号带载能力，设计本温度信号调理电路结构，具有重要的工程应用意义。现有技术构成：运放、电阻、电容、稳压芯片、稳压二极管。现有技术的效果：传统的温度变送器电路，输出4mA～20mADC，其最大优点是便于远距离传输温度信号，但在处理温度信号时一般都要将电流信号转换成电压信号，因此，电流至电压的转换电阻的电阻温度特性，而且转换电阻加上负载电阻形成的等效电流电压转换电阻其电阻精度、输出电压范围及电阻温度特性均影响着温度测量精度。而将输出电压低至0V将需要正负电源供电，对外部环境要求较高并增加的电气接口。相关度文献或专利技术1一种温度变送器电路结构.专利号：CN207095717U2一种温度变送器.专利号：CN105784168A
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术针对机载应用特点，在单电源供电条件下，全运放构建横流源电路，精密调零和稳压电路，提高输出信号带载能力，实现0V～5VDC电压输出，结构紧凑的电路结构。本专利技术的具体技术方案为本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种0～5V输出Pt100温度信号调理电路，包括电源电路、恒流源电路和采集调零电路；所述电源电路用于将输入信号电压Vi通过三端稳压芯片U1配合稳压管稳压和输入输出电容滤波调理成12V的调理电源输出端以满足调理电源输出端大于2倍输出电压5V，同时利用三端稳压芯片U1的调理输出经U2精密参考电压源芯片U2转换成2.5V的参考电压用于调零；所述恒流源电路用于通过引入2.5V的参考电压并经运放芯片U3的1/4运放构建正负反馈电阻网络实现，并由电阻R8和电阻R9实现粗细调恒流电流值；所述采集调零电路用于通过运放芯片U3中的2/4和3/4运放构成的放大电路和调零电路实现第一级差分运放电路和第二季减法电路；所述第一级差分运放电路的放大倍数为4.5倍，差分输入端并接电阻R10用于当Pt100铂电阻断路故障时，实现输出为12V并提示断路故障；所述第二级减法电路用于将温度电压信号同相比例放大电路与反向端精密参考电压构成的调零电压进行减法运算，放大比例为5.4倍；所述两级运放电路均在反馈回路设置有滤波电容。优选的，所述电源电路包括输入信号电压Vi、调理电源输出端、参考电压输出端、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R24、电阻R25、电阻R26、三端稳压芯片U1、精密参考电压源芯片U2、电容C1和电容C2；电阻R24的一端与连接输入信号电压Vi；R24的另一端同时连接二极管D1的负极、二极管D2的负极、电容C1的一端和三端稳压芯片U1的第一引脚；三端稳压芯片U1的第二引脚同时连接电阻R1的一端和电阻R2的一端；三端稳压芯片U1的第三引脚同时连接电阻R2的另一端、调理电源输出端、电容C2的一端和电阻R25的一端；电阻R25的另一端连接电阻R26和精密参考电压源芯片U2的第一引脚；所述精密参考电压源芯片U2的第二引脚连接参考电压输出端；所述二极管D1的正极、二极管D2的正极、电容C1的另一端、电阻R1的另一端、电容C2的另一端、电阻R26的另一端和精密参考电压源芯片U2的第三引脚接地；所述调理电源输出端为+12V，参考电压输出端为+2.5V，二极管D1和二极管D2的规格为1N5246B，电阻R1的阻值为2KΩ，电阻R2的阻值为240Ω，电阻R24的阻值为1KΩ，电阻R25的阻值为5KΩ，电阻R26的阻值为24KΩ，三端稳压芯片U1的规格为LM117H，精密参考电压源芯片U2的规格为AD580UH，电容C1的电容量为0.1μF,电容C2的电容量为1μF。优选的，所述恒流源电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C3、电容C4、运放芯片U3、正温度指示Ti+和负温度指示Ti-；电阻R3的一端连接精密参考电压源芯片U2输出端，另一端连接电阻R4的一端；电阻R4的另一端同时连接运放芯片U3的第三引脚和电阻R7的一端；电阻R7的另一端同时连接电阻R8的一端、电阻R9的一端、正温度指示Ti+和电容C4的一端；电阻R8的另一端同时连接电阻R9的另一端、运放芯片U3的第一引脚和电阻R6的一端；电阻R6的另一端同时连接运放芯片U3的第二引脚和R5的一端；运放芯片U3的第四引脚同时连接调理电源输出端和电容C3的一端；所述电阻R5的另一端、运放芯片U3的第十一引脚和电容C3的另一端接地；所述电容C4的另一端连接负温度指示Ti-并接地；电阻R3的电阻为1.54KΩ，电阻R4的电阻为221KΩ，电阻R5的电阻为221KΩ，电阻R6的电阻为221KΩ，电阻R7的电阻为221KΩ，电阻R8的电阻为1KΩ，电阻R9的电阻为2.2MΩ，电容C3的电容量为0.1μF、电容C4的电容量为1μF、运放芯片U3的规格为OPA4703UA。优选的，采集凋零电路包括电阻R28、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、变阻器R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R27、电容C5、电容C6、运放芯片U3、测温元件输出端口To+、测温元件输出端口To-和输出端口Vo；电阻R28的一端连接正温度指示Ti+，另一端同时连接网络接口To-、电阻R10的一端和电阻R11的一端；电阻R10的另一端同时连接网络接口To+和电阻R12的一端；电阻R11的另一端同时连接电容C5的一端、电阻R14的一端和运放芯片U3的第六引脚；电阻R12的另一端同时连接电阻R13的一端和运放芯片U3的第五引脚；电阻R13的另一端连接运放芯片U3的第十一引脚；电容C5的另一端同时连接电阻R14的另一端、运放芯片U3的第七引脚和电阻R16的一端；电阻R16的另一端同时连接运放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种0～5V输出Pt100温度信号调理电路，其特征在于，包括电源电路、恒流源电路和采集调零电路；/n所述电源电路用于将输入信号电压Vi通过三端稳压芯片U1配合稳压管稳压和输入输出电容滤波调理成12V的调理电源输出端以满足调理电源输出端大于2倍输出电压5V，同时利用三端稳压芯片U1的调理输出经U2精密参考电压源芯片U2转换成2.5V的参考电压用于调零；/n所述恒流源电路用于通过引入2.5V的参考电压并经运放芯片U3的1/4运放构建正负反馈电阻网络实现，并由电阻R8和电阻R9实现粗细调恒流电流值；/n所述采集调零电路用于通过运放芯片U3中的2/4和3/4运放构成的放大电路和调零电路实现第一级差分运放电路和第二季减法电路；所述第一级差分运放电路的放大倍数为4.5倍，差分输入端并接电阻R10用于当Pt100铂电阻断路故障时，实现输出为12V并提示断路故障；所述第二级减法电路用于将温度电压信号同相比例放大电路与反向端精密参考电压构成的调零电压进行减法运算，放大比例为5.4倍；所述两级运放电路均在反馈回路设置有滤波电容。/n

【技术特征摘要】
1.一种0～5V输出Pt100温度信号调理电路，其特征在于，包括电源电路、恒流源电路和采集调零电路；
所述电源电路用于将输入信号电压Vi通过三端稳压芯片U1配合稳压管稳压和输入输出电容滤波调理成12V的调理电源输出端以满足调理电源输出端大于2倍输出电压5V，同时利用三端稳压芯片U1的调理输出经U2精密参考电压源芯片U2转换成2.5V的参考电压用于调零；
所述恒流源电路用于通过引入2.5V的参考电压并经运放芯片U3的1/4运放构建正负反馈电阻网络实现，并由电阻R8和电阻R9实现粗细调恒流电流值；
所述采集调零电路用于通过运放芯片U3中的2/4和3/4运放构成的放大电路和调零电路实现第一级差分运放电路和第二季减法电路；所述第一级差分运放电路的放大倍数为4.5倍，差分输入端并接电阻R10用于当Pt100铂电阻断路故障时，实现输出为12V并提示断路故障；所述第二级减法电路用于将温度电压信号同相比例放大电路与反向端精密参考电压构成的调零电压进行减法运算，放大比例为5.4倍；所述两级运放电路均在反馈回路设置有滤波电容。


2.根据权利要求1所述的一种0～5V输出Pt100温度信号调理电路，其特征在于，所述电源电路包括输入信号电压Vi、调理电源输出端、参考电压输出端、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R24、电阻R25、电阻R26、三端稳压芯片U1、精密参考电压源芯片U2、电容C1和电容C2；
电阻R24的一端与连接输入信号电压Vi；R24的另一端同时连接二极管D1的负极、二极管D2的负极、电容C1的一端和三端稳压芯片U1的第一引脚；三端稳压芯片U1的第二引脚同时连接电阻R1的一端和电阻R2的一端；三端稳压芯片U1的第三引脚同时连接电阻R2的另一端、调理电源输出端、电容C2的一端和电阻R25的一端；电阻R25的另一端连接电阻R26和精密参考电压源芯片U2的第一引脚；所述精密参考电压源芯片U2的第二引脚连接参考电压输出端；所述二极管D1的正极、二极管D2的正极、电容C1的另一端、电阻R1的另一端、电容C2的另一端、电阻R26的另一端和精密参考电压源芯片U2的第三引脚接地；
所述调理电源输出端为+12V，参考电压输出端为+2.5V，二极管D1和二极管D2的规格为1N5246B，电阻R1的阻值为2KΩ，电阻R2的阻值为240Ω，电阻R24的阻值为1KΩ，电阻R25的阻值为5KΩ，电阻R26的阻值为24KΩ，三端稳压芯片U1的规格为LM117H，精密参考电压源芯片U2的规格为AD580UH，电容C1的电容量为0.1μF,电容C2的电容量为1μF。


3.根据权利要求2所述的一种0～5V输出Pt100温度信号调理电路，其特征在于，所述恒流源电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C3、电容C4、运放芯片U3、正温度指示Ti+和负温度指示Ti-；
电阻R3的一端连接精密参考电压源芯片U2的输出端，另一端连接电阻R4的一端；电阻R4的另一端同时连接运放芯片U3的第三引脚和电阻R7的一端；电阻R7的另一端同时连接电阻R8的一端、电阻R9的一端、正温度指示Ti+和电容C4的一端；电阻R8的另一端同时连接电阻R9的另一端、运放芯片U3的第一引脚和电阻R6的一端；电阻R6的另...

【专利技术属性】
技术研发人员：章建文，王天资，张磊，
申请(专利权)人：苏州长风航空电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32