專利名稱：新型鉑電阻溫度測量模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型鉬電阻溫度測量模塊。
技術背景鉬電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數關系而制成的溫度傳感器，由于其測量準確度高、測量范圍大、復現性和穩定性好等，被廣泛用于中溫(-200°C 650°C ) 范圍的溫度測量中。應用鉬電阻測量溫度的儀器很多，接線形式多樣，通常采用兩線制、三線制、四線制連接方法，各有特點。兩線制傳感器電阻變化值與連接導線電阻值共同構成傳感器的輸出值，由于導線電阻帶來的附加誤差使實際測量值偏高，用于測量精度要求不高的場合，并且導線的長度不宜過長；三線制要求引出的三根導線截面積和長度均相同， 測量鉬電阻的電路一般是不平衡電橋，鉬電阻作為電橋的一個橋臂電阻，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉬電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，當橋路平衡時， 導線電阻的變化對測量結果沒有任何影響，這樣就消除了導線線路電阻帶來的測量誤差， 但是必須為全等臂電橋，否則不可能完全消除導線電阻的影響。采用三線制會大大減小導線電阻帶來的附加誤差，工業上一般都采用三線制接法；四線制當測量電阻數值很小時， 測試線的電阻可能引入明顯誤差，四線測量用兩條附加測試線提供恒定電流，另兩條測試線測量未知電阻的電壓降，在電壓表輸入阻抗足夠高的條件下，電流幾乎不流過電壓表，這樣就可以精確測量未知電阻上的壓降，計算得出電阻值。為了實現現場的靈活運用，各種鉬電阻測溫模塊相繼推出。鉬電阻模塊現在應用十分廣泛，如在冰箱檢測線，建筑材料的保溫性能的檢測，建筑外門窗保溫性能檢測以及工業生產過程溫度檢測等等。它的特點是測溫點多，安裝方便， 降低施工成本，采用低成本普通導線，可以遠距離與上位機相連，實現現場總線控制系統。目前市場上多通道個)、差分輸入及高精度的鉬電阻測溫模塊成本都很高。此類測溫模塊為了達到高精度的要求，在器件的選擇上，多采用集成芯片(如AD公司或者其他品牌的器件)的具有恒流源的芯片、橋式電路、高精度運算放大器、高精度的A/ D及高速的光電隔離器件。這些高檔次器件的成本總和高達幾百元。另，為保證精度，一般用三線制和四線制，這類測溫模塊一方面降低鉬電阻的輸入路數，另一方面增加連接導線的成本。以50米的距離的銅導線為例(1mm2)，如果采用三線制和四線制成本分別增加 100(米)*1(每米/元)*8(路)=800元和100(米)*1(每米/元)*8(路)*2(條)= 1600元左右。現有的溫度測量模塊基本上采用差分輸入，在標準的模塊殼體里，如果采用兩線制，最多做到8路差分輸入；如果采用三線制和四線制，相應的模塊輸入路數為5路和4路。
發明內容本實用新型的目的就是提供一種新型的低成本、高精度的鉬電阻溫度測量模塊， 目的就是最大限度降低成本，增加模塊路數，采用兩線制，利用環境溫度檢測來補償導線及環境溫度引起的鉬電阻連接導線的誤差，實現高精度測溫，保證其可靠性和穩定性。—種新型鉬電阻溫度測量模塊，包括鉬電阻輸入端連接到恒壓中間分壓差分輸入電路，再經過多路開關和差分放大電路進行差分放大，將差分放大后的信號輸入雙積分 A/D轉換模塊進行模數轉換，再將模數轉換后的數字信號傳輸給STM單片機，STM單片機的輸出端通過光電隔離模塊和RS485通信電路連接到通訊輸出端；電源通過電壓DC-DC降壓隔離模塊給RS485通信電路供電，并通過電壓DC-DC降壓隔離模塊串聯DC-DC隔離模塊為 STM單片機供電。采用STM單片機是因為其抗電磁干擾能力極強，為數字與模擬共地打下基礎，另外，具有獨立捕獲脈沖寬度功能，便于把雙積分式A/D的轉換時間精度算出，提高精度；二、 帶硬件乘除法，可進行大量的運算，且快速極快。所述恒壓中間分壓差分輸入電路為鉬電阻Rt的兩端分別通過第一導線rl和第二導線r2連接到一差動運放的正向輸入端和反向輸入端，正向輸入端還通過分壓電阻R3 連接電源，反向輸入端通過分壓電阻R4接地。財為鉬電阻，1~1、1~2(1~1 = 1~2 = 1·)為導線線路電阻、R3、R4為分壓電阻，精度至少0. 1%。有計算公式V= (Rt+2r)Vref/(Rt+2r+R3+R4) 可知采用兩線制測溫引起的誤差跟連接導線的電阻r有關，當材料一定，電阻r跟導線長度和導線的溫度有關，所以要進行補償。方法是在使用模塊前用上位機軟件進行校準，將連接鉬電阻的導線的1、2端短接，或者在實驗室里找到材料相同，等長度，等截面的導線短接，校準時模塊首先將此刻的環境溫度T測定好，然后測得由導線引起的電壓值V，上述公
權利要求1.一種新型鉬電阻溫度測量模塊，其特征在于包括鉬電阻輸入端連接到恒壓中間分壓差分輸入電路，再經過多路開關和差分放大電路進行差分放大，將差分放大后的信號輸入雙積分A/D轉換模塊進行模數轉換，再將模數轉換后的數字信號傳輸給STM單片機，STM 單片機的輸出端通過光電隔離模塊和RS485通信電路連接到通訊輸出端；電源通過電壓 DC-DC降壓隔離模塊給RS485通信電路供電，并通過電壓DC-DC降壓隔離模塊串聯DC-DC隔離模塊為STM單片機供電。
2.根據權利要求1所述的新型鉬電阻溫度測量模塊，其特征在于所述恒壓中間分壓差分輸入電路為鉬電阻Rt的兩端分別通過第一導線rl和第二導線r2連接到一差動運放的正向輸入端和反向輸入端，正向輸入端還通過分壓電阻R3連接電源，反向輸入端通過分壓電阻R4接地。
3.根據權利要求1或2所述的新型鉬電阻溫度測量模塊，其特征在于所述多路開關和差分放大器是這樣設置的恒壓中間分壓差分輸入電路連接到第一多路開關，第一多路開關的輸出端連接差分放大電路，差分放大電路再連接第二多路開關。
4.根據權利要求3所述的新型鉬電阻溫度測量模塊，其特征在于所述第二多路開關的輸入端還連接有零點補償電路和環境溫度采集電路。
5.根據權利要求4所述的新型鉬電阻溫度測量模塊，其特征在于所述電源為6V-40V 寬直流電源。
6.根據權利要求5所述的新型鉬電阻溫度測量模塊，其特征在于所述鉬電阻輸入端為8路鉬電阻差分輸入端。
專利摘要一種新型鉑電阻溫度測量模塊，其特征在于包括鉑電阻輸入端連接到恒壓中間分壓差分輸入電路，再經過多路開關和差分放大電路進行差分放大，將差分放大后的信號輸入雙積分A/D轉換模塊進行模數轉換，再將模數轉換后的數字信號傳輸給STM單片機，STM單片機的輸出端通過光電隔離模塊和RS485通信電路連接到通訊輸出端；電源通過電壓DC-DC降壓隔離模塊給RS485通信電路供電，并通過電壓DC-DC降壓隔離模塊串聯DC-DC隔離模塊為STM單片機供電。具有如下優點使用Pt100和Pt1000傳感器，利用環境溫度檢測來補償導線及環境溫度引起的鉑電阻連接導線的誤差，實現高精度測溫，保證其可靠性和穩定性。
文檔編號G01K7/20GK202075059SQ20112016132
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月20日 優先權日2011年5月20日
發明者張瑞芳, 徐書銘, 李聰, 楊洋, 申元明 申請人:濟南大學