一种新型的补偿式温度巡检电路设计实现（一）

2018-9-26 16:19:14

1976 电阻温度传感器

　　摘要：介绍了一种新型的补偿式温度巡检电路，该电路通过巧妙的设计克服了传统三线制检测方法中测量导线对测量结果的影响，提高了温度检测精度。同时该电路通过分组共享的方式完成对多路温度信号的巡检，降低了温度巡检电路的复杂度和成本。试验数据验证了该检测电路的精确性和实用性。
　　1 引言
　　温度的检测是通过检测温度传感器的电阻值并对阻值与温度曲线关系进行换算来实现的。为了降低温度巡检电路测量复杂度，工程中常采用三线制测量方法进行温度测量。测量电路示意图如图1所示。

Rx1~RxN 分别为温度传感器1~N 的电阻值。以Rx1测量为例,设连接温度传感器1的三根导线电阻均为RL1,当模拟开关K1闭合时,有:

　　由式（1）可以看出，Rx1的测量精度受到RL1的影响。工程实际中，RL1的值往往不易测量或是不可知的，如果RL1相对与Rx1不能忽略时，则测量结果相对于实际温度传感器的电阻值偏差较大。另外，对于N个温度测量，需要N个恒流源，成本较高。
　　2 三线制导线压降补偿机理
　　以采样单个温度传感器电阻值为例，分析三线制导线压降补偿的工作机理。
　　三线制导线压降补偿电路示意图如图2所示。

Rx 为温度传感器电阻值,当模拟开关的片选A1A0=00时,图示的三个开关闭合时,电路对Rx 进行测量。从图中可以看出:

由于T1-P2经过模拟开关后送入运算放大器的同相输入端,输入电流很小(<10nA),可忽略不计,即i4=0。
同理,i3=0,由此可以得出:

V3和V4经后端跟随､减法及反相电路后得到Vo,计算步骤如下:

　　由于在工程实际中，连接同一个被测温度传感器的三根线材质和长度基本一致，因此有RL0=RL1,从而V8=-I×Rx,最后得到温度传感器的电阻值：

　　由上式可见，测量得到的Rx 值不受导线电阻的影响。

从上面的分析可以看出,该检测方法补偿了导线压降,消除了导线电阻对测量电阻的影响,提高了测量精度。

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