[实用新型]一种单恒流源多通道热电阻测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热电阻测量系统，尤其是一种宽测量范围的单恒流源多通道热电阻测量系统。 

背景技术

在工业生产中，热电阻作为感温元件经常被应用于对温度测量精度要求比较高的场合。常用的热电阻类型有Cu50、Cu53、Pt10、Pt100和Pt1000，其中温度测量精度要求为0.1℃时，Cu50和Pt100应用的比较广泛，当精度要求为0.01℃时，Pt1000的应用就比较多了。在工业生产中热电阻一般应用于中低温区的温度测量：Cu50一般应用于-50℃～150℃的温度测量，对应热电阻的阻值范围是78.48欧姆～164.27欧姆；Pt100测温范围是-200℃～850℃，对应的阻值范围是18.52欧姆～390.84欧姆；Pt1000常用的测温范围是-50℃～300℃，对应的阻值范围是803.063欧姆～2120.515欧姆。现有的测温设备温度测量范围比较窄，如对于Pt100来说，多是应用于-50℃～300℃，超过300℃的测量精度就会大大降低，更不用提单个设备既可以测量Pt100又可以测量Pt1000了。 

目前，常用的热电阻测量方法有几种，就热电阻线制而言有二线、三线和四线法，就激励方式而言有主要有电桥法和恒流源法。 

热电阻的灵敏度较高，如常用Pt100热电阻的灵敏度大约为0.38欧姆/℃，所以在热电阻的测量中导线的电阻不能忽略。二线制无法消除线电阻对测量结果的影响，在精度要求高的场合一般不会采用；四线法可以消除线电阻的影响，但对于长距离多通道的测温系统来说多布线成本太高；三线制可以通过硬件或软件上的处理消除线电阻的影响，比四线制的实现成本低，是多通道测温系统中的常用选择。 

在三线制热电阻测量中，电桥法虽然能够消除线电阻的影响但测量范围较窄，因此恒流源三线法是目前常用的测温方法。在多通道热电阻测量系统中，经常使用多恒流源（一个通道使用一个恒流源）或双恒流源的测量方法。其中，多恒流源法的实现成本高，且不同恒流源间的离散性会给测量结果带来额外的误差；双恒流源法对恒流源的对称性要求较高，且切换电路较为繁琐，会占用较大的电路板面积。 

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种多通道热电阻测量系统中的单恒流源应用方案，在多通道三线制热电阻测量应用中，利用一种双档恒流源扩展了温度测量范围，利用单恒流源降低了方案实现成本，使用一组切换开关实现多测量通道的切换，并在通道切换的基础上引用基准通道的测量解决了双恒流源对称性要求高的难题并避免了普通热电阻测量系统生产过程中调零电阻带来的麻烦。 

本实用新型所采用的技术方案是： 

一种单恒流源多通道热电阻测量系统，包括恒流源电路、基准电阻采样电路和热电阻测量电路；所述恒流源电路的输出端分别连接基准电阻采样电路的电流输入端和热电阻测量电路的输入端；热电阻测量电路的基准电压电压输入端连接所述基准电阻采样电路的电压输出端；所述热电阻测量电路的输出端即为被测电阻R_TDx的测量端； 

其特征是所述热电阻测量电路包括相同的且相互并联的多个；所述恒流源电路包括双档基准电压源电路； 

所述的双档基准电压源电路包括电阻R1、R2、R3和R4、稳压管Z1和双向开关U1A、U1B；电阻R2、R3和R4先依次串联在一起后，再与稳压管Z1并联，稳压管Z1的阴极端连接R2，Z1的阳极端连接R4；所述电阻R1的一端连接供电电源AVCC端，另一端连接稳压管Z1的阴极端；所述双向开关U1A的一端连接电阻R2和R3之间，另一端为输出信号AVCC2端，U1A的开关控制端为S1；双向开关U1A的另一端连接电阻R4和R3之间，另一端为输出信号AVCC2端，U1B的开关控制端为S2；S1端和S2端不同时为选通；所述稳压管Z1的阴极端连接其工作电源AVCC1端，Z1的阳极端接地； 

所述的恒流源电路包括电阻R5、R6和R7、运放OP1和三极管Q1；电阻R7的一端连接供电电源AVCC端，另一端连接三极管Q1的发射极；电阻R5的一端连接Q1的发射极，另一端连接运放OP1的负输入端，OP1的正输入端连接所述输出信号AVCC2端；运放OP1的输出端通过电阻R6连接三极管Q1的集电极；三极管Q1的集电极作为本恒流源电路的电流输出端。 

所述热电阻测量电路中的任一个为单通道热电阻切换电路；对于任一个单通道热电阻切换电路，包括电阻RAx、RBx、RCx、RDx、REx、RFx和RGx，双路切换开关UAx和UBx，以及单路切换开关UCx；所述UAx对应测量通道B，UBx对应测量通道C，UCx对应测量通道A；