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1、(10)申请公布号 CN 103884443 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103884443 A (21)申请号 201410153578.0 (22)申请日 2014.04.17 G01K 7/21(2006.01) (71)申请人 马永青 地址 262500 山东省潍坊市青州市云门山南 路 8979 号潍坊工程职业学院 (72)发明人 马永青 赵庆松 巨泽旺 (74)专利代理机构 济南舜源专利事务所有限公 司 37205 代理人 李江 (54) 发明名称 一种温度变送器 (57) 摘要 本发明公开了一种温度变送器， 包括电连接 的铂热电阻、 非线性修正调节电路、 桥。
2、路电阻电 路、 输出满度调节电路和 4-20mA 变送电路 ； 非 线性修正调节电路， 用于对铂热电阻和桥路电阻 电路的非线性进行调节 ； 桥路电阻电路， 根据铂 热电阻的阻值随温度的变化得到电压差， 输出 至 4-20mA 变送电路 ； 输出满度调节电路， 用来对 温度的测量范围进行调节 ； 4-20mA 变送电路， 用 于为桥路电阻电路提供 +5V 电压基准源， 并接收 桥路电阻电路输出的电压差， 将电压信号转换成 4-20mA 的线性信号输出， 非线性修正调节电路 对铂热电阻和桥路电阻电路的非线性进行调节， 4-20mA 变送电路输出的线性信号的非线性误差 小 ； 输出满度调节电路可以对。
3、温度测量范围进行 调节， 可以保证在较宽测量范围内测量的高精度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103884443 A CN 103884443 A 1/1 页 2 1. 一种温度变送器， 其特征在于 ： 所述温度变送器包括电连接的铂热电阻 （1） 、 非线性 修正调节电路 （2） 、 桥路电阻电路 （3） 、 输出满度调节电路 （4） 和 4-20mA 变送电路 （5） ； 非线性修正调节电路 （2） ， 用于对铂热电阻 （1。
4、） 和桥路电阻电路 （3） 的非线性进行调 节 ； 桥路电阻电路 （3） ， 根据铂热电阻 （1） 的阻值随温度的变化得到电压差， 输出至 4-20mA 变送电路 （5） ； 输出满度调节电路 （4） ， 用来对温度的测量范围进行调节 ； 4-20mA 变送电路 （5） ， 用于为桥路电阻电路 （3） 提供 +5V 电压基准源， 并接收桥路电阻 电路 （3） 输出的电压差， 将电压信号转换成 4-20mA 的线性信号输出。 2. 如权利要求 1 所述的温度变送器， 其特征在于 ： 所述 4-20mA 变送电路 （5） 包括集成 电路 IC、 电阻 R28、 三极管 Q2 和电容 C5， 集成电。
5、路 IC 的 7 脚连接电容 C5、 电阻 R28 的一端， 电容 C5 的另一端接集成电路 IC 的 10 脚和三极管 Q2 的集电极， 三极管 Q2 的基极连接集成 电路 IC 的 9 脚， 三极管 Q2 的发射极连接集成电路 IC 的 8 脚。 3.如权利要求2所述的温度变送器， 其特征在于 ： 所述非线性修正调节电路 （2） 包括电 位器 TZ4 和电阻 R16， 电位器 TZ4 和电阻 R16 串联在集成电路 IC 的 1 脚和 11 脚之间， 集成 电路 IC 的 11 脚连接电位器 TZ4 动触片。 4. 如权利要求 2 所述的温度变送器， 其特征在于 ： 所述桥路电阻电路 （3。
6、） 包括电容 C4、 电阻 R19、 电阻 R23、 电阻 R24、 电阻 R25 和电阻 R26 和用来调节输出零点的电位器 TZ6， 集成 电路 IC 的 2 脚连接电容 C4 和电阻 R25 的一端， 集成电路 IC 的 5 脚连接电容 C4 的另一端 及电阻 R23、 电阻 R24 和电阻 R26 的一端， 电位器 TZ6 连接在集成电路 IC 的 12 脚和 14 脚之 间， 电阻 R25 和电阻 R26 的另一端接集成电路 IC 的 12 脚， 电阻 R24 的另一端接电位器 TZ6 的动触片。 5.如权利要求2所述的温度变送器， 其特征在于 ： 所述输出满度调节电路 （4） 包括。
7、电阻 R22 和电位器 TZ5， 电位器 TZ5 和电阻 R22 串联在集成电路 IC 的 3 脚和 4 脚之间， 集成电路 IC 的 3 脚连接电位器 TZ5 的动触片。 6. 如权利要求 4 所述的温度变送器， 其特征在于 ： 所述铂热电阻 （1） 为三线制铂热电 阻， 电阻 R23 的另一端接铂热电阻 （1） 的 2 脚， 铂热电阻 （1） 的 3 脚经电阻 R19 接集成电路 IC 的 14 脚， 铂热电阻 （1） 的 1 脚接集成电路 IC 的 2 脚。 权 利 要 求 书 CN 103884443 A 2 1/3 页 3 一种温度变送器 技术领域 0001 本发明涉及一种温度变送装。
8、置， 具体的说， 涉及一种能够对铂热电阻与温度之间 的非线性关系进行修正的温度变送器， 属于电子技术领域。 背景技术 0002 目前， 铂热电阻是工业生产过程中最常用的温度传感器。铂热电阻具有测量范围 大、 精度高、 稳定性好和耐氧化等特点， 因此， 在中低温区得到了非常广泛的应用。铂热电 阻的阻值和温度之间具有非线性关系， 在铂热电阻传感器应用中， 经常利用不平衡电桥电 路把传感器的电阻变化转变为电压， 但是由于桥臂电阻和电桥输出电压之间存在非线性关 系， 铂热电阻的非线性和不平衡电桥固有的非线性给温度测量带来很大的非线性误差。特 别是测温范围较宽时， 其非线性更明显。 0003 根据国际电。
9、工委员会提供的数据， 铂热电阻的电阻温度关系式为 ： -200 -0时 ： Rt= R0（1+At+Bt2+Ct3（t-100） ） 0 -800时 ： Rt= R0（1+At+Bt2） 其中， A 3.9080210 3 ； B 5.80210 7 ； C 4.2735010 12。随着测量 范围的增大， 非线性越来越严重。当温度测量范围为 200 850时， 铂热电阻的最大 非线性达到4.6%,减小温度测量范围， 将使非线性减小,但是， 当精度要求高或测温范围宽 时， 就必须解决非线性问题。 0004 不平衡电桥的非线性 ： 常用的不平衡电桥测温电路如下图所示， 图中 Rt为铂热电 阻。 。
10、0005 由上图可知 ： U0= U0（R2 （R0+R2） - R1 （Rt+R1） ） （3-1） 令 R1= R2， Rt= R0+R t， 可得 U0= U*R1* R t （ （R0+R1） （R0+R1+R t） ） （3-2） 当 R0+R1比 R t大得多时， 即传感器电阻的相对变化量 R t （R0+R1） 很小时， 式 （3-2） 可以作线性化处理 ： U0= U*R1* R t （R0+R1） 2 这时， 输出电压 U0与传感器电阻的变化量 Rt (R0 R1) 近似成线性关系， 说 明 书 CN 103884443 A 3 2/3 页 4 此时对测量精度的影响较小。但随。
11、着传感器电阻的相对变化量 Rt (R0 R1) 的增 大， 非线性误差越来越大， 因而极大地影响了电桥的测量准确度。另外， 由式 (32) 可知， 电桥输出电压 U0与电桥供电电源的电压成正比关系， 因此， 供电电源电压的波动也将直接 影响测量精度。 0006 铂热电阻的非线性和不平衡电桥的非线性都给最后的温度测量带来一定的非线 性误差。所以， 当精度要求高或测温范围宽时， 就必须解决线性化问题。 发明内容 0007 本发明要解决的问题是针对以上不足， 提供一种非线性误差小、 测量精度高的温 度变送器。 0008 为解决以上问题， 本发明所采用的技术方案是 ： 一种温度变送器， 其特征在于 ：。
12、 所 述温度变送器包括电连接的铂热电阻、 非线性修正调节电路、 桥路电阻电路、 输出满度调节 电路和 4-20mA 变送电路 ； 非线性修正调节电路， 用于对铂热电阻和桥路电阻电路的非线性进行调节 ； 桥路电阻电路， 根据铂热电阻的阻值随温度的变化得到电压差， 输出至 4-20mA 变送电 路 ； 输出满度调节电路， 用来对温度的测量范围进行调节 ； 4-20mA 变送电路， 用于为桥路电阻电路提供 +5V 电压基准源， 并接收桥路电阻电路输 出的电压差， 将电压信号转换成 4-20mA 的线性信号输出。 0009 作为上述技术方案的进一步改进 ： 所述4-20mA变送电路包括集成电路IC、 。
13、电阻R28、 三极管Q2和电容C5， 集成电路IC的 7 脚连接电容 C5、 电阻 R28 的一端， 电容 C5 的另一端接集成电路 IC 的 10 脚和三极管 Q2 的 集电极， 三极管 Q2 的基极连接集成电路 IC 的 9 脚， 三极管 Q2 的发射极连接集成电路 IC 的 8 脚。 0010 所述非线性修正调节电路包括电位器TZ4和电阻R16， 电位器TZ4和电阻R16串联 在集成电路 IC 的 1 脚和 11 脚之间， 集成电路 IC 的 11 脚连接电位器 TZ4 动触片。 0011 所述桥路电阻电路包括电容C4、 电阻R19、 电阻R23、 电阻R24、 电阻R25和电阻R26 。
14、和用来调节输出零点的电位器 TZ6， 集成电路 IC 的 2 脚连接电容 C4 和电阻 R25 的一端， 集 成电路IC的5脚连接电容C4的另一端及电阻R23、 电阻R24和电阻R26的一端， 电位器TZ6 连接在集成电路 IC 的 12 脚和 14 脚之间， 电阻 R25 和电阻 R26 的另一端接集成电路 IC 的 12 脚， 电阻 R24 的另一端接电位器 TZ6 的动触片。 0012 所述输出满度调节电路包括电阻R22和电位器TZ5， 电位器TZ5和电阻R22串联在 集成电路 IC 的 3 脚和 4 脚之间， 集成电路 IC 的 3 脚连接电位器 TZ5 的动触片。 0013 所述铂热。
15、电阻为三线制铂热电阻， 电阻R23的另一端接铂热电阻的2脚， 铂热电阻 的 3 脚经电阻 R19 接集成电路 IC 的 14 脚， 铂热电阻的 1 脚接集成电路 IC 的 2 脚。 0014 本发明采用上述技术方案， 具有以下优点 ： 非线性修正调节电路对铂热电阻和桥 路电阻电路的非线性进行调节， 4-20mA 变送电路输出的线性信号的非线性误差小 ； 输出满 度调节电路可以对温度测量范围进行调节， 可以保证在较宽测量范围内测量的高精度。 0015 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 说 明 书 CN 103884443 A 4 3/3 页 5 附图说明 0016 附图为本发明实施例中。
16、温度变送器的电路原理图 ； 图中， 1- 铂热电阻， 2- 非线性修正调节电路， 3- 桥路电阻电路， 4- 输出满度调节电路， 5-4-20mA 变送电路。 具体实施方式 0017 实施例， 如图所示， 温度变送器， 包括电连接的铂热电阻 1、 非线性修正调节电路 2、 桥路电阻电路 3、 输出满度调节电路 4 和 4-20mA 变送电路 5， 铂热电阻 1 是型号 PT100 的 三线制铂热电阻。 0018 非线性修正调节电路 2 包括串联的电位器 TZ4 和电阻 R16, 用于对铂热电阻 1 和 桥路电阻电路 3 的非线性进行调节。 0019 桥路电阻电路 3 包括电容 C4、 电阻 R。
17、19、 电阻 R23、 电阻 R24、 电阻 R25 和电阻 R26 和用来调节输出零点的电位器 TZ6， 根据铂热电阻 1 的阻值随温度的变化得到电压差， 输出 至 4-20mA 变送电路 5。 0020 输出满度调节电路4包括串联的电阻R22和电位器TZ5， 用来对温度的测量范围进 行调节。 0021 4-20mA变送电路5包括型号为XTR106的集成电路IC、 电阻R28、 三极管Q2和电容 C5， 用于为桥路电阻电路3提供+5V电压基准源， 基准电压源的精度为0.05%， 可带2.5mA的 负载电流， 并接收桥路电阻电路3输出的电压差， 将电压信号转换成4-20mA线性信号输出。 00。
18、22 电位器 TZ4 和电阻 R16 串联在集成电路 IC 的 1 脚和 11 脚之间， 集成电路 IC 的 11 脚连接电位器 TZ4 动触片， 集成电路 IC 的 2 脚连接电容 C4 和电阻 R25 的一端以及铂热电 阻 1 的 1 脚， 电位器 TZ5 和电阻 R22 串联在集成电路 IC 的 3 脚和 4 脚之间， 集成电路 IC 的 3 脚连接电位器 TZ5 的动触片， 集成电路 IC 的 5 脚连接电容 C4 的另一端及电阻 R23、 电阻 R24 和电阻 R26 的一端， 电位器 TZ6 连接在集成电路 IC 的 12 脚和 14 脚之间， 电阻 R25 和 电阻 R26 的另。
19、一端接集成电路 IC 的 12 脚， 电阻 R24 的另一端接电位器 TZ6 的动触片， 电阻 R23 的另一端接铂热电阻 1 的 2 脚， 铂热电阻 1 的 3 脚经电阻 R19 接集成电路 IC 的 14 脚， 集成电路 IC 的 7 脚连接电容 C5、 电阻 R28 的一端， 电容 C5 的另一端接集成电路 IC 的 10 脚 和三极管 Q2 的集电极， 三极管 Q2 的基极连接集成电路 IC 的 9 脚， 三极管 Q2 的发射极连接 集成电路 IC 的 8 脚。 0023 本领域技术人员应该认识到， 上述的具体实施方式只是示例性的， 是为了使本领 域技术人员能够更好的理解本发明内容， 不应理解为是对本发明保护范围的限制。在本发 明技术方案的启示下， 本领域技术人员可以不经创造性劳动， 采用其它方式实现本发明的 目的， 只要是根据本发明技术方案所作的改进， 均落入本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103884443 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103884443 A 6 。