溫度變送器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及溫度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種溫度變送器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場(chǎng)上的PT100溫度變送器主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式:一是采用電阻分壓原理搭建電路，這種溫度變送器受外部干擾影響較大，抗干擾能力較差，使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)采集溫度異常波動(dòng)問(wèn)題；二是通過(guò)穩(wěn)壓芯片提供基準(zhǔn)電壓，再經(jīng)信號(hào)調(diào)制得出V/I信號(hào)，雖然其抗干擾能力不錯(cuò)，但成本較高，容易造成資源浪費(fèi)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型實(shí)施例中提供一種溫度變送器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中溫度變送器受外部干擾影響較大，電路穩(wěn)定性差的問(wèn)題。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種溫度變送器，包括:恒流源電路；PT100鉑電阻傳感器，連接至恒流源電路的輸出端；差分電路，連接至ΡΤ100鉑電阻傳感器的輸出端；信號(hào)處理和濾波電路，連接在差分電路的輸出端；恒流源電路包括:恒壓源；第一運(yùn)算放大器，恒壓源連接至第一運(yùn)算放大器的同相輸入端；負(fù)反饋電路，連接至第一運(yùn)算放大器的反相輸入端，負(fù)反饋電路接入第一運(yùn)算放大器的反相輸入端的電壓跟隨ΡΤ100鉑電阻傳感器的阻值變化而變化；開(kāi)關(guān)元件，連接在第一運(yùn)算放大器的輸出端和恒流源電路的輸出端之間，并由負(fù)反饋電路控制通斷。
[0005]作為優(yōu)選，負(fù)反饋電路包括第一電阻，ΡΤ100鉑電阻傳感器的第二接線端子與第一電阻共同連接至第一運(yùn)算放大器的反相輸入端，ΡΤ100鉑電阻傳感器的第一接線端子連接至開(kāi)關(guān)元件的輸出端。
[0006]作為優(yōu)選，開(kāi)關(guān)元件為三極管，三極管的基極連接至第一運(yùn)算放大器的輸出端，三極管的集電極連接至驅(qū)動(dòng)電源，三極管的發(fā)射極連接至ΡΤ100鉑電阻傳感器的第一接線端子。
[0007]作為優(yōu)選，第一運(yùn)算放大器的反相輸入端連接有第一電壓跟隨器，開(kāi)關(guān)元件的輸出端連接有第二電壓跟隨器。
[0008]作為優(yōu)選，第一電壓跟隨器的輸入端連接有第一濾波電路，第二電壓跟隨器的輸入端連接有第二濾波電路。
[0009]作為優(yōu)選，恒壓源的輸出端連接有第三濾波電路。
[0010]作為優(yōu)選，差分電路包括:第二運(yùn)算放大器，第二運(yùn)算放大器的同相輸入端連接至第一電壓跟隨器的輸出端；第三運(yùn)算放大器，第三運(yùn)算放大器的同相輸入端連接至第二電壓跟隨器的輸出端；第四運(yùn)算放大器，第二運(yùn)算放大器的輸出端連接至第四運(yùn)算放大器的同相輸入端，第三運(yùn)算放大器的輸出端連接至第四運(yùn)算放大器的反相輸入端。
[0011]作為優(yōu)選，第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接至第三運(yùn)算放大器的反相輸入端，第二運(yùn)算放大器的反相輸入端和第三運(yùn)算放大器的反相輸入端之間串聯(lián)有第二電阻。
[0012]作為優(yōu)選，差分電路還包括第三電壓跟隨器，連接至第四運(yùn)算放大器的輸出端。
[0013]作為優(yōu)選，第三電壓跟隨器的輸入端設(shè)置有第四濾波器。
[0014]作為優(yōu)選，恒壓源為T(mén)L431。
[0015]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，溫度變送器包括:恒流源電路；PT100鉑電阻傳感器，連接至恒流源電路的輸出端；差分電路，連接至PT100鉑電阻傳感器的輸出端；信號(hào)處理和濾波電路，連接在差分電路的輸出端；恒流源電路包括:恒壓源；第一運(yùn)算放大器，恒壓源連接至第一運(yùn)算放大器的同相輸入端；負(fù)反饋電路，連接至第一運(yùn)算放大器的反相輸入端，負(fù)反饋電路接入第一運(yùn)算放大器的反相輸入端的電壓跟隨PT100鉑電阻傳感器的阻值變化而變化；開(kāi)關(guān)元件，連接在第一運(yùn)算放大器的輸出端和恒流源電路的輸出端之間，并由負(fù)反饋電路控制通斷。該溫度變送器的負(fù)反饋電路的電壓隨PT100鉑電阻傳感器的阻值變化而變化，可以使第一運(yùn)算放大器的反向輸入端的電壓隨PT100鉑電阻傳感器的阻值變化而變化，進(jìn)而調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)斷，以此保證流經(jīng)PT100鉑電阻傳感器的電路保持恒定，從而為PT100鉑電阻傳感器提供穩(wěn)定的恒流源，電路穩(wěn)定性較好。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的溫度變送器的電路原理圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的溫度變送器的恒流源電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的溫度變送器的差分電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0020]參見(jiàn)圖1至圖3所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，溫度變送器包括:恒流源電路；PT100鉑電阻傳感器，連接至恒流源電路的輸出端；差分電路，連接至PT100鉑電阻傳感器的輸出端；信號(hào)處理和濾波電路，連接在差分電路的輸出端。
[0021]其中恒流源電路包括:恒壓源；第一運(yùn)算放大器U8-A，恒壓源連接至第一運(yùn)算放大器U8-A的同相輸入端3 ;負(fù)反饋電路，連接至第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端，負(fù)反饋電路接入第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端的電壓跟隨PT100鉑電阻傳感器(下面簡(jiǎn)稱(chēng)為PT100)的阻值變化而變化；開(kāi)關(guān)元件，連接在第一運(yùn)算放大器U8-A的輸出端和恒流源電路的輸出端之間，并由負(fù)反饋電路控制通斷。
[0022]PT100在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度與阻值成線性變化，因此可將PT100看成一個(gè)可變的電阻接入溫度變送器內(nèi)。恒流源用以提供電路恒定的電流，恒定電流流經(jīng)PT100，輸出一個(gè)隨PT100阻值變化的電壓，得到的此電壓經(jīng)過(guò)差分電路，信號(hào)處理和濾波電路，最終得到所需要的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是和PT100的溫度一一對(duì)應(yīng)的。
[0023]在該溫度變送器工作時(shí)，可以通過(guò)恒壓源輸出恒定電壓至第一運(yùn)算放大器U8-A，根據(jù)運(yùn)算放大器的虛短虛斷的原理，一般情況下第一運(yùn)算放大器U8-A的同相輸入端3電壓與反相輸入端的電壓相同。在接入PT100之后，由于PT100的阻止會(huì)跟隨溫度變化而變化，當(dāng)PT100的阻值發(fā)生變化時(shí)，會(huì)影響到負(fù)反饋電路接入第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端的電壓，此時(shí)第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端電壓會(huì)發(fā)生變化，控制開(kāi)關(guān)元件開(kāi)斷來(lái)控制負(fù)反饋電路接入第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端的電壓，直至第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端電壓與同相輸入端3電壓再次保持一致。通過(guò)這種方式，可以使流經(jīng)PT100的電流值不斷動(dòng)態(tài)調(diào)整，并始終保持在一個(gè)恒定電流值，使流經(jīng)PT100的電流值實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，保持整個(gè)溫度變送器工作時(shí)電路的穩(wěn)定性。在本實(shí)施例中，恒壓源選用TL431。
[0024]負(fù)反饋電路包括第一電阻R19，PT100的第二接線端子PT100_2與第一電阻R19共同連接至第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端，ΡΤ100的第一接線端子ΡΤ100_1連接至開(kāi)關(guān)元件的輸出端，第一電阻R19接地。當(dāng)?shù)谝贿\(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端電壓小于第一運(yùn)算放大器U8-A的同相輸入端3的電壓時(shí)，第一運(yùn)算放大器U8-A輸出為正，開(kāi)關(guān)元件連通，經(jīng)過(guò)第一電阻R19的電流增大，使得第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端電壓增大，直至與第一運(yùn)算放大器U8-A的同相輸入端3的電壓一致。當(dāng)?shù)谝贿\(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端電壓大于第一運(yùn)算放大器U8-A的同相輸入端3的電壓時(shí)，第一運(yùn)算放大器U8-A輸出為負(fù)，開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)，經(jīng)過(guò)第一電阻R19的電流變小，使得第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端電壓減小，直至與第一運(yùn)算放大器U8-A的同相輸入端3的電壓一致。優(yōu)選地，在第一電阻R19的兩端并聯(lián)有電容C31和電容C32，電容C31和電容C32并聯(lián)設(shè)置。電容C31和電容C32可以對(duì)第一電阻R19上的電壓起到濾波和穩(wěn)壓的作用。
[0025]在ΡΤ100的兩個(gè)接線端子上并聯(lián)有電容C30和電容C33，可以對(duì)ΡΤ100所輸出的電壓進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，提高ΡΤ100所輸出電壓的穩(wěn)定性和抗干擾性。
[0026]優(yōu)選地，開(kāi)關(guān)元件為三極管Q2，三極管Q2的基極連接至第一運(yùn)算放大器U8_A的輸出端，三極管Q2的集電極連接至驅(qū)動(dòng)電源，三極管Q2的發(fā)射極連接至PT100的第一接線端子PT100_1。在第一運(yùn)算放大器U8-A的輸出端和三極管Q2的基極之間設(shè)置有電阻R10，在三極管Q2的集電極與驅(qū)動(dòng)電源之間的電路上串聯(lián)有電阻R31。
[0027]在本實(shí)施例中，TL431提供恒定的2.4V電壓，此電壓接入第一運(yùn)算放大器U8-A的同相輸入端。據(jù)運(yùn)放虛短虛斷原理，一般情況下第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端的電壓也為2.4V。為了盡可能地得到恒定的電流，可以利用負(fù)反饋電路控制三極管Q2開(kāi)/斷達(dá)到電流動(dòng)態(tài)平衡。以恒定電流為1mA為例，當(dāng)三極管Q2的集電極電流> 1mA時(shí)，流經(jīng)第一電阻R19的電流增大，第一電阻R19的電壓也隨之增加，即第一運(yùn)算放大器U8-A的反相輸入端電壓> 2.4V，第一運(yùn)算放大器U8-A輸出為負(fù)，三極管Q2關(guān)斷，使輸出電流減小，最終達(dá)到2.4V。反之，當(dāng)三極管Q2的集電極電流< 1mA時(shí)，第一運(yùn)算放大器U8-A的輸出為正，三極管Q2導(dǎo)通，使三極管Q2的集電極電流增大，最終達(dá)到2.4V。這樣，流經(jīng)PT100的電流就能夠動(dòng)態(tài)保持在1mA。
[0028]優(yōu)選地，第一運(yùn)算放大