一種多功能差分輸入rtd溫度檢測電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種溫度檢測電路，特別涉及一種多功能差分輸入RTD溫度檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在工廠自動(dòng)化、過程控制、冶金和化工等行業(yè)應(yīng)用中，需要檢測大量的溫度參數(shù)，相比熱電偶、熱敏電阻和集成硅，電阻式溫度探測器(以下簡稱RTD)具有更好的精度(土0.0re )和線性度，因此，RTD溫度檢測產(chǎn)品得到廣泛地應(yīng)用。
[0003]在工業(yè)現(xiàn)場，溫度傳感器通常離溫度變送器或者隔離器有比較遠(yuǎn)的距離，導(dǎo)線電阻會(huì)疊加在RTD上，從而引入測量誤差。為了消除導(dǎo)線誤差，傳統(tǒng)的做法是采用三線制測量電路，如圖1所示。但是，三線制測量電路中流過激勵(lì)電流模塊中電阻RI和R2的小電流會(huì)影響激勵(lì)電流的精度;而且，只有當(dāng)導(dǎo)線的阻值Rwl與Rw2相同時(shí)，才可以消除導(dǎo)線誤差。如果要獲得更高的測量精度，就必須采用四線制來解決三線制這個(gè)先天缺陷，如圖2所示。但是傳感器到測量電路距離較遠(yuǎn)時(shí)，四線制帶來的布線成本就會(huì)急劇增加。因此考慮到各種溫度檢測現(xiàn)場，工程布線不盡相同，RTD溫度檢測產(chǎn)品一般同時(shí)集成二線制、三線制和四線制，以滿足各種應(yīng)用需求。
[0004]因而目前，為了實(shí)現(xiàn)可以測量各種RTD溫度傳感器、各種線制、以及開路短路故障檢測功能，導(dǎo)致電路復(fù)雜度比較大，元器件和生產(chǎn)校準(zhǔn)成本高，因此，業(yè)界急需提供一種新型的適用于檢測所有RTD傳感器各種線制下的開路和短路故障的電路。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能差分輸入RTD溫度檢測電路，其結(jié)構(gòu)合理，可實(shí)現(xiàn)所有RTD溫度傳感器二線制、三線制和四線制溫度測量，以及開路短路故障檢測。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括:
[0007]—種多功能差分輸入RTD溫度檢測電路，包括電阻式溫度探測器、偏置電阻網(wǎng)絡(luò)、多路模擬開關(guān)、帶PGA差分輸入的ADC和高精度激勵(lì)電流，所述電阻式溫度探測器依次與所述偏置電阻網(wǎng)絡(luò)、所述多路模擬開關(guān)和所述帶PGA差分輸入的ADC連接，所述高精度激勵(lì)電流經(jīng)所述偏置電阻網(wǎng)絡(luò)與所述電阻式溫度探測器連接，所述高精度激勵(lì)電流還與所述多路模擬開關(guān)連接。
[0008]進(jìn)一步的，該多功能差分輸入RTD溫度檢測電路還包括RFI濾波器，所述RFI濾波器設(shè)置于所述多路模擬開關(guān)和所述帶PGA差分輸入的ADC之間。
[0009]進(jìn)一步的，所述帶PGA差分輸入的ADC和所述高精度激勵(lì)電流采用同一基準(zhǔn)電壓源，可以消除基準(zhǔn)電壓發(fā)生漂移時(shí)對(duì)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果的影響。
[0010]進(jìn)一步的，所述偏置電阻網(wǎng)絡(luò)包括第一?四偏置電阻，所述第一偏置電阻一端、第二偏置電阻一端均與所述RTD溫度檢測器一端連接，所述第一偏置電阻一端還與所述高精度激勵(lì)電流連接，所述第三偏置電阻一端、第四偏置電阻一端均與所述電阻式溫度探測器另一端連接，所述第一?四偏置電阻另一端均接地。
[0011 ]優(yōu)選的，所述多路模擬開關(guān)采用雙四選一多路開關(guān)。
[0012]本實(shí)用新型可以動(dòng)態(tài)選擇合適的PGA放大差分輸入電壓至足夠大，因此可以獲得很好的信噪比和分辨率。
[0013]本實(shí)用新型中的多路模擬開關(guān)不僅僅局限于多路模擬開關(guān)，其他形式的機(jī)械開關(guān)、撥碼開關(guān)均可應(yīng)用于本電路;帶PGA差分輸入的ADC也可以由獨(dú)立的差分運(yùn)算放大器、儀表運(yùn)算放大器加上獨(dú)立的ADC所代替。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)包括:可以測量所有電阻式溫度探測器，并且判斷出各種線制模式下的短路開路故障；該電路還可以應(yīng)用于各種熱敏電阻、電位差計(jì)和應(yīng)變片等等電阻測量。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，使用元器件數(shù)量少，元器件和生產(chǎn)成本低，通過選取位數(shù)適當(dāng)?shù)腁DC，可以實(shí)現(xiàn)非常高精度、高分辨率的多功能測量，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的三線制RTD信號(hào)調(diào)理電路的電路圖；
[0016]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的四線制RTD信號(hào)調(diào)理電路的電路圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例中多功能差分輸入RTD溫度檢測電路的電路框圖；
[0018]圖4是圖3實(shí)施例中多功能差分輸入RTD溫度檢測電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案實(shí)用新型人經(jīng)長期研究和大量實(shí)踐，得以提出本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如下將對(duì)該技術(shù)方案、其實(shí)施過程及原理等作進(jìn)一步的解釋說明。
[0020]實(shí)施例參閱圖3-4，該多功能差分輸入RTD溫度檢測電路包括電阻式溫度探測器RTD，偏置電阻網(wǎng)絡(luò)，多路模擬開關(guān)，帶PGA差分輸入的ADC，高精度激勵(lì)電流和RFI濾波器；電阻式溫度探測器RTD依次與偏置電阻網(wǎng)絡(luò)、多路模擬開關(guān)、RFI濾波器和帶PGA差分輸入的ADC連接，高精度激勵(lì)電流經(jīng)偏置電阻網(wǎng)絡(luò)與電阻式溫度探測器RTD連接，高精度激勵(lì)電流還與多路模擬開關(guān)連接；帶PGA差分輸入的ADC和高精度激勵(lì)電流采用同一基準(zhǔn)電壓源Vref0
[0021 ] 其中，偏置電阻網(wǎng)絡(luò)包括第一偏置電阻R1、第二偏置電阻R2、第三偏置電阻R3和第四偏置電阻R4;多路模擬開關(guān)采用雙四選一多路模擬開關(guān)Ul ;RFI濾波器包括第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3;帶PGA差分輸入的ADC包括PGA和ADC ；高精度激勵(lì)電流包括第七?i^一電阻、運(yùn)算放大器U2B和差分放大器U2A。
[0022]本實(shí)施中具體電路連接方式為:第一偏置電阻Rl—端和第二偏置電阻R2—端分別經(jīng)第一導(dǎo)線I和第二導(dǎo)線2與電阻式溫度探測器RTD—端連接，第三偏置電阻R3—端和第四偏置電阻R4—端分別經(jīng)第三導(dǎo)線3和第四導(dǎo)線4與電阻式溫度探測器RTD另一端連接，第一偏置電阻Rl—端與第七電阻R7—端、差分放大器U2A正相輸入端、雙四選一多路模擬開關(guān)Ul的端口 AO和端口 A2連接，第二偏置電阻R2—端與雙四選一多路模擬開關(guān)Ul的端口 Al和端口B2連接，第三偏置電阻R3—端與雙四選一多路模擬開關(guān)UI的端口 A3和端口 BI連接，第四偏置電阻R4—端與雙四選一多路模擬開關(guān)Ul的端口 BO和端口 B3連接，雙四選一多路模擬開關(guān)Ul的端口 AN與第五電阻R5—端連接，端口 BN與第六電阻R6—端連接，第五電阻R5另一端與第一電容Cl 一端、第三電容C3—端和PGA第一輸入端連接，第六電阻R6另一端與第二電容C2一端、第三電容C3另一端和PGA第二輸入端連接，PGA輸出端與ADC連接，ADC與終端M⑶連接，第七電阻R7另一端與運(yùn)算放大器U2B輸出端和第八電阻R8—端連接，第八電阻R8另一端與第九電阻R9—端和運(yùn)算放大器U2B反相輸入端連接，運(yùn)算放大器U2B正相輸入端與第十一電阻Rll —端和第十電阻RlO—端連接，第十一電阻Rll另一端與差分放大器U2A反相輸入端和輸出端連接。其中，第十電阻RlO另一端和ADC接基準(zhǔn)電