[发明专利]一种用于PT1000温度传感器的测量方法及测量电路

摘要

本发明属于柴油机监控技术领域，公开一种用于PT1000温度传感器的测量方法及测量电路，该方法采用的电路包括：系统外部温度传感器采集输入电路Part_A、8选1多路复用电子开关电路和精密运算放大器，所述的8选1多路复用电子开关电路的输入端Sa‑Sb与系统外部温度传感器采集输入电路Part_A输出端相连；8选1多路复用电子开关电路的输出端Da‑Db与精密运算放大器输入端相连。本发明解决了传感器供电电压、A/D转换器基准参考电压其设计值与实际值误差从而引起温度测量误差的问题，能够使在0至200℃的测温范围将误差控制在±1℃以内，达到了柴油机监控系统对冷却水、滑油等介质温度信号测量的精度要求，同时简化了电路设计。

主权项

1.一种用于PT1000温度传感器的测量电路，其特征是：包括：系统外部温度传感器PT1000采集输入电路Part_A、8选1多路复用电子开关电路和精密运算放大器电路Part_B，所述的8选1多路复用电子开关电路的输入端Sa‑Sb与系统外部温度传感器PT1000采集输入电路Part_A输出端相连；8选1多路复用电子开关电路的输出端Da‑Db与精密运算放大器输入端相连；一种用于PT1000温度传感器的测量方法，其步骤如下：1）、通过PT1000测量电路的PT1000温度传感器采集的电信号传输至处理器MCU输入端；即将温度传感器PT1000采集的电阻值电信号转换为电压值电信号，并将电压值电信号与供电参考电压一起送入处理器MCU；MCU输出控制信号MCU‑A0、MCU‑A1、MCU‑A2和MCU‑EN，用以控制ADG507从8路PT1000输入电路中选择希望采集的1路信号送入精密运算放大器电路Part_B，并最终输出Output‑MCU‑AD1和Output‑MCU‑AD2至MCU；2）、处理器MCU对送入的电压信号进行AD转换后，根据电压值计算出电阻值，并根据传感器电阻与温度的推算公式计算出温度值；当系统外部温度传感器PT1000采集输入电路Part_A 采集的电信号经8选1多路复用电子开关电路的输入端Sa‑Sb进入集成电路ADG507处理送入精密运算放大器电路Part_B 的输入端Da、Db的情况：处理器MCU对Uout1进行12位采样精度的AD转换，有  （1）运放U4作为差分放大器使用，有   （2）运放U2、U3作为同相缓冲器使用，结合ADG507的信号转接作用有：   （3）   （4）  （5）故将公式（5）、（2）代入（1）中，且，则有   （6）根据设定的理论下AD采样的基准电压Uref与采样电路供电电压U相等为5V，公式（6）简化为    （7）MCU直接按照公式（7）即可计算出所需的传感器电阻值；实际情况是，Uref和U与设计电压值并不完全一致，为此电路设定在C点引出一个供电参考电压UC送入MCU， MCU对Uout2进行12位采样精度的AD转换，则有    （8）运放U5作为同相缓冲器使用，有   （9）由电路可知   （10）   （11）    （12）考虑到，，将公式（9）、（10）、（11）、（12）代入（8）中，有   （13）将公式（13）代入（6）得到    （14）MCU按照公式（14）即可计算出所需传感器电阻值；通过引入供电参考电压UC的AD采样值D2，可在计算传感器电阻值的过程中使用D2代替比例因子，消除了由MCU AD转换器的基准电压Uref与采样电路供电电压U不一致带来的误差；使用Rpt根据下面的公式即可计算出温度值；    （15）PT1000在温度测量时存在非线性误差，对其进行线性化校正可使测量结果更加准确；因此，在向外输出待测温度前，MCU会采用分段查表和线性插值的方法对温度值Tr进行线性化校正；具体方法如下：首先在MCU中建立一个电阻值‑温度修正值的分度表；然后根据Rpt所在区域用插值法确定温度修正值Tc，如公式（16）所示      （16）最后根据温度修正值Tc对温度值Tr进行修正后输出待测温度值T，公式（17）如下：    (17)该电路解决了转换器MCU‑AD的基准电压与采样电路供电电压不一致造成的测量结果不准确的问题，同时，在仅占用2个转换器MCU‑AD采样通道的情况下实现了对8路PT1000信号的分时复用采集，完成了对PT1000温度传感器信号的转换、校准和采样。