[发明专利]两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度测量技术，特别涉及一种两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法。

背景技术

温度是目前工业生产中最常用的生产过程参数之一，因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义。实用的温度传感器种类很多，国外以辐射测温为主（占2/3），国内则多采用热电偶和热电阻（占98%）。

目前热电阻的引线主要有二线制、三线制和四线制三种方式。

二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制。这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻R，电阻R的大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。

三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。

四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。

因此，传统的二线制热电阻阻值测量方法不仅存在导线电阻对热电阻阻值的影响，而且还存在因为温度变化而引起的温漂。

发明内容

本发明是针对二线制温度测量精度低和受外界温度影响大的问题，提出了一种两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法，利用电容充放电原理和单片机功能，巧妙精确计算出热电阻值。

本发明的技术方案为：一种两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法，具体包括如下步骤：

1）建立采样电路：电路由内带A/D转换的单片机和恒流源组成，恒流源输出接两线制热电阻，单片机的A/D端口接两线制热电阻，在热电阻两端并联一个电容，此电容为采样电容；

2）采样：设定A/D转换器采样时间，单片机输出控制恒流源开关的端口，首先端口设定为1，关闭恒流源，到放电延时时间，端口设定为0，打开恒流源，到恒流源电流上升到额定的工作电流时间，A/D转换器开始采样电压值，把采样值赋给V1，然后再延时到充电时间，A/D转换器进行第二次采集，把第二次采集值赋给V2，单片机计算热电阻上的电压V3=V1-V2，电压除以恒流源输出恒流值得到热电阻阻值；

3）电容值校验：用一根短接线代替电容，A/D转换器采集到实际的V1值，比较步骤2）中的V1值，如两值不同，返回步骤1）更换电容容值后，重复步骤2）采样，直到两值相同。

所述采样电容充电时间小于恒流源的上升到额定的工作电流时间。

所述恒流源内单片机选用MC9S12XS128单片机，内部12位逐次逼近型的A/D转换器。

本发明的有益效果在于：本发明两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法，可应用于工业现场各种温度测量中，相比普通二线制温度测量精度大大提高，达到一定等级要求，可节省硬件资源，简单、高效、经济、可靠性高，可应用于工业现场各种温度测量中。

附图说明

图1为本发明两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法实现电路图；

图2为本发明两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法中恒流源上电瞬间电容短路等效图；

图3为本发明两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法恒流源上电一定时间后电容断路等效图；

图4为本发明两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法程序流程图。

具体实施方式

两线制热电阻测温导线电阻自动补偿的方法是基于单片机采集系统，加上一个构思巧妙的采样电容，系统使用最简单的设备解决了一个复杂的问题。

如图1电路图，包括由内带A/D转换的单片机组和恒流源组成，恒流源输出接两线制热电阻给其供电，单片机的A/D端口接两线制热电阻，在热电阻两端并联一个电容C，此电容C称之为采样电容，电容相当于一个盛电的容器，它对电流的阻抗是容性的，因此叫做容抗，容抗的一个重要特性就是与当前的电容量成正比，电容当前的电容量越大，容抗越大，对电流的阻抗就越大；电容当前的电容量越小，容抗越小，对电流的阻抗就越小。电容在上电前，相当于电容量为零，即没有带任何电荷，这时的容抗也最小，通电瞬间电流很大，几乎相当于短路，在上电一段时间后，由于电容上已经充满了电荷，这时的容抗最大，起到了断路的作用。