一種用于pt1000溫度傳感器的測量方法及測量電路的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于柴油機監(jiān)控技術(shù)領域。主要涉及用于柴油機冷卻水、滑油、進機空氣等 介質(zhì)溫度信號測量的一種用于PT1000溫度傳感器的測量方法及測量電路，本發(fā)明也可推廣 應用于其它動力裝備的監(jiān)控系統(tǒng)中。
【背景技術(shù)】
[0002] 溫度信號測量是工業(yè)自動化控制中常用的技術(shù)手段，根據(jù)應用場合、測溫范圍、精 度要求、應用成本及柴油機功率等級等因素所選取的溫度傳感器類型各不相同。目前柴油 機監(jiān)控常用的溫度傳感器類型有Cu50、PT100、PT1000等，其工作特性、制造工藝、造價等方 面存在一定差別。PT1000傳感器較Cu50傳感器有更好的溫度電阻線性關系，較PT100有更寬 的電阻變化范圍更容易被檢測，因此在高速大功率柴油機監(jiān)控系統(tǒng)中采用PT1000傳感器作 為冷卻水、滑油、進機空氣等介質(zhì)的溫度信號檢測是一種很好的方式。與之配套的傳感器測 量電路也是影響測量精度等因素的重要環(huán)節(jié)，目前PT1000、PT100鉑電阻溫度傳感器的檢測 電路多采取惠思頓電橋取樣加運算放大再進行A/D轉(zhuǎn)換的方式，此種方式電橋供電電壓及 A/D轉(zhuǎn)換器基準參考電壓的設計值與實際值之間誤差將引起溫度測量誤差增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提出一種用于ΡΤ1000溫度傳感器的測量方 法及測量電路。
[0004] 本發(fā)明為完成其發(fā)明任務采用如下技術(shù)方案： 一種用于ΡΤ1000溫度傳感器的測量電路，包括:系統(tǒng)外部溫度傳感器ΡΤ1000采集輸入 電路Part_A、8選1多路復用電子開關電路和精密運算放大器，所述的8選1多路復用電子開 關電路的輸入端Sa-Sb與系統(tǒng)外部溫度傳感器PT1000采集輸入電路Part_A輸出端相連;8選 1多路復用電子開關電路的輸出端Da-Db與精密運算放大器輸入端相連。
[0005] -種用于PT1000溫度傳感器的測量電路，所述系統(tǒng)外部溫度傳感器PT1000采集輸 入電路Par t_A由溫度傳感器PT1000與阻容濾波電路電連接組成。
[0006] 一種用于PT1000溫度傳感器的測量電路，所述8選1多路復用電子開關電路由集成 電路ADG507構(gòu)成，8選1多路復用電子開關電路的輸入端為Sa-Sb，輸出端分別為Da-Db。
[0007] 一種用于PT1000溫度傳感器的測量電路，所述精密運算放大器電路Part_B由兩路 運放器U2、U3并聯(lián)組成，并聯(lián)的兩路運放器U2、U3的輸入端正極分別與8選1多路復用電子開 關電路的輸出端Da-Db相連;并聯(lián)的兩路運放器U2、U3的輸入端負極分別與兩路運放器U2、 U3的輸出端A、輸出端B相連;并聯(lián)的兩路運放器U2、U3的輸出端A、輸出端B分別通過電阻與 運放器U4相連;并聯(lián)的兩路運放器U2、U3的輸出端A與輸出端B間連接的分壓電阻的分壓端C 與運放器U5相連。
[0008] 一種用于PT1000溫度傳感器的測量電路，所述的運放器1]2、1]3、1]4、1]5型號為集成 電路 AD8608。
[0009] -種用于PT1000溫度傳感器的測量方法，其步驟如下： 1) 、通過PT1000測量電路的PT1000溫度傳感器采集的電信號傳輸至處理器MCU輸入端； 即將溫度傳感器PT1000采集的電阻值電信號轉(zhuǎn)換為電壓值電信號，并將電壓值電信號與供 電參考電壓一起送入處理器MCU; MCU輸出控制信號MCU-A0、MCU-A1、MCU-A2和MCU-EN，用以 控制ADG507從8路PT1000輸入電路中選擇希望采集的1路信號送入Part_B，并最終輸出 Output-MCU-ADl和0utput-MCU-AD2至MCU; 2) 、處理器MCU對送入的電壓信號進行AD轉(zhuǎn)換后，根據(jù)電壓值計算出電阻值，并根據(jù)傳 感器電阻與溫度的推算公式計算出溫度值； 當系統(tǒng)外部溫度傳感器PT1000采集輸入電路Part_A采集的電信號經(jīng)8選1多路復用電 子開關電路的輸入端Sa-Sb進入集成電路ADG507處理送入精密運算放大器電路Part_B的 輸入端Da、Db的情況：
樸理器MCU對Uout 1講行12份采樣精度的AD轉(zhuǎn)換，有 MDG507的信號轉(zhuǎn)接作用有： (5) 故將公式(5)、（2)代入(1)中，i
，則有
根據(jù)設定的理論下AD采樣的基準電壓Uref與采樣電路供電電壓U相等為5V，公式(6)簡 化為
(7)
MCU直接按照公式(7)即可計算出所需的傳感器電阻值;實際情況是，Uref和U與設計電 壓值并不完全一致，為此電路設定在C點引出一個供電參考電壓UC送入MCU，Μ⑶對Uout2進 行12仿梁*^結(jié)麼的ΑΓ)掛換，則有 ：) 沖器使用，有 由電路可知
)、（10)、（11)、（12)代入(8)中，有 Μ⑶按照公式（14)即可計算出所需傳感器電阻值;通過引入供電參考電壓UC的AD采樣
值D2,可在計算傳感器電阻值的過程中使用D2代替比例因子 ，消除了由Μ⑶AD轉(zhuǎn)換器 的基準電壓Uref與采樣電路供電電壓U不一致帶來的誤差;使用Kpt根據(jù)下面的公式即可計 算出溫度值；
(15) PT1000在溫度測量時存在非線性誤差，對其進行線性化校正可使測量結(jié)果更加準確； 因此，在向外輸出待測溫度前，MCU會采用分段查表和線性插值的方法對溫度值Tr進行線性 化校正;具體方法如下:首先在MCU中建立一個電阻值-溫度修正值的分度表； 然后根據(jù)Rpt所在區(qū)域用插值法確定溫度修正值Tc，如公式（16)所示
(16) '進行修正后輸出待測溫度值T，公式（17)如下： 該電路解決了轉(zhuǎn)換器MCU-AD的基準電壓與采樣電路供電電壓不一致造成的測量結(jié)果 不準確的問題，同時，在僅占用2個轉(zhuǎn)換器Μ⑶-AD采樣通道的情況下實現(xiàn)了對8路PT1000信 號的分時復用采集，完成了對ΡΤ1000溫度傳感器信號的轉(zhuǎn)換、校準和采樣。
[0010]由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性： 本發(fā)明所述ΡΤ1000溫度傳感器的測量方法及測量電路，解決了因傳感器供電電壓、A/D 轉(zhuǎn)換器基準參考電壓其設計值與實際值誤差從而引起溫度測量誤差的問題，硬件電路的采 樣誤差消除措施配合軟件數(shù)據(jù)的濾波算法，使在〇至200°C的測溫范圍將誤差控制在±1°C 以內(nèi)，達到了柴油機監(jiān)控系統(tǒng)對冷卻水、滑油等介質(zhì)溫度信號測量的精度要求，同時簡化了 電路設計。
【附圖說明】
[0011] 圖1為用于PT1000溫度傳感器的測量電路圖； 圖2為電阻值-溫度修正值的分度表示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明加以說明： 如圖1、2所示，一種用于PT1000溫度傳感器的測量電路，包括：系統(tǒng)外部溫度傳感器 PT1000采集輸入電路Part_A、8選1多路復用電子開關電路和精密運算放大器，所述的8選1 多路復用電子開關電路的輸入端Sa-Sb與系統(tǒng)外部溫度傳感器PT1000采集輸入電路Part_A 輸出端相連;8選1多路復用電子開關電路的輸出端Da-Db與精密運算放大器輸入端相連。
[0013] 所述系統(tǒng)外部溫度傳感器PT1000采集輸入電路Part_A由溫度傳感器PT1000與阻 容濾波電路電連接組成。
[0014] 所述8選1多路復用電子開關電路由集成電路ADG507構(gòu)成，8選1多路復用電子開關 電路的輸入端為Sa-Sb，輸出端分別為Da-Db。
[0015] 所述精密運算放大器電路Part_B由兩路運放器U2、U3并聯(lián)組成，并聯(lián)的兩路運放 器U2、U3的輸入端正極分別與8選1多路復用電子開關電路的輸出端Da-Db相連;并聯(lián)的兩路 運放器U2、U3的輸入端負極分別與兩路運放器U2、U3的輸出端A、輸出端B相連;并聯(lián)的兩路 運放器U2、U3的輸出端A、輸出端B分別通過電阻與運放器U4相連;并聯(lián)的兩路運放器U2、U3 的輸出端A與輸出端B間連接的分壓電阻的分壓端C與運放器U5相連。所述的運放器U2、U3、 U4、U5型號為集成電路AD8608;此電路原理如圖1所示，該電路主要器件包括8選1多路復用 電子開關ADG507和精密運算放大器AD8608。
[0016] 圖1中左側(cè)實線框內(nèi)表示外部PT1000溫度傳感器的連接方法;為了使電路簡潔便 于理解，這里僅畫出1路PT1000采集的輸入電路即局部電路Part_A。實際電路板含有8路 PT1000采集輸入電路，即使用了相同的共8個Part_A電路，其對應的輸出Sa、Sb依次接入 ADG507的輸入端口 Sla~S8a和Sib~S8b。局部電路Part_A和局部電路Part_B間通過ADG507 相連。MCU輸出控制信號]?〇]-厶0、]\1〇]-厶1、]\1〇]-厶2和]\10^1用以控制厶06507從8路?1'1000輸 入電路中選擇希望采集的1路信號送入Part_B，并最終輸出O