电阻变化线性转换为电压信号的电路的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型涉及一种电阻变化线性转换为电压信号的电路，其特征在于：包括电压跟随电路、包含有热电阻的恒电流控制电路、差分比例运算电路一及差分比例运算电路二。本实用新型在3.3V单电源供电的情况下，采用恒流输入热电阻，利用集成运放单元的精密运算特性实现电阻变化线性转换电压变化信号，利用差模取样来提高对共模信号的抗干扰能力，且通过合理的运放比例设置，使信号幅值达0～3.3V，充分利用微处理器的AD单元的量程(0～3.3V)，增强系统对温度的解析能力。
【专利说明】
电阻变化线性转换为电压信号的电路
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种采用热电阻形式的(PT100)，将0~200摄氏度内电阻变化线 性转换为0~3.3V电压信号的电路。
【背景技术】
[0002] -般变频器，具备检测所驱动电机定子的溫度的功能，W达到在特殊情况下，对电 机执行过溫报警或者保护的动作。市面上电机测溫普遍采用PT100销热电阻。PT100在0~ 200摄氏度的范围内阻值与溫度基本成线性关系，即0摄氏度对应阻值100欧姆，200摄氏度 对应阻值175欧姆。现阶段主流控制忍片基本上供电电压为3.3V。为了能采集电机定子的溫 度，需要将热电阻的电阻变化0~175欧姆线性转换为0~3.3V变化的电压信号，从而送入控 制忍片的AD单元进行采集。
【发明内容】
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是:实现电阻变化线性转换电压信号，且该电压信 号具有较高的精度。
[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种电阻变化线性转换 为电压信号的电路，其特征在于:包括电压跟随电路、包含有热电阻的恒电流控制电路、差 分比例运算电路一及差分比例运算电路二，其中，电压跟随电路的输入端与电源相连，电压 跟随电路的输出端与恒电流控制电路的正相输入端相连，恒电流控制电路的反相输入端与 热电阻一端的端电压，恒电流控制电路的两个输出端分别为热电阻两端的端电压，恒电流 控制电路的两个输出端分别与差分比例运算电路一的两个输入端相连，差分比例运算电路 一的输出端连接差分比例运算电路二的一个输入端，差分比例运算电路二的另一个输入端 与电压跟随电路的输出端相连。
[0005] 优选地，所述电压跟随电路包括第一集成运放单元与电阻R1及电阻R2,电阻R1的 一端连接所述电源的正极，另一端分别连到第一集成运放单元的同相输入端与电阻R2的一 端，电阻R2的另一端连接到电源的负极，第一集成运放单元的反相输入端分别连接到第一 集成运放单元的输出端、所述恒电流控制电路的同相输入端、所述比例运算电路二的反相 输入端。
[0006] 优选地，所述恒电流控制电路包括第二集成运放单元、电阻R3及热电阻，电阻R3的 一端连接到电源的负极，电阻R3的另一端分别连接到第二集成运放单元的反相输入端、热 电阻的一端、所述差分比例运算电路一的一个输入端，热电阻的另一端分别连接到第二集 成运放单元的输出端、所述差分比例运算电路一的另一个输入端，第二集成运放单元的正 相输入端连接到所述电压跟随电路的输出端。
[0007] 优选地，所述差分比例运算电路一包括第Ξ集成运放单元、电阻R4、电阻R5、电阻 R6、电阻R7,电阻R4的一端连接到所述恒电流控制电路的一个输出端，电阻R4的另一端分别 连到第Ξ集成运放单元的反相输入端与电阻R7的一端，电阻R5的一端连接到所述恒电流控 制电路的另一个输出端，电阻R5的另一端分别连到电阻R6的一端与第Ξ集成运放单元的同 相输入端，电阻R6的另一端连到电源的负极，电阻R7的另一端分别连到第Ξ集成运放单元 的输出端及所述差分比例运算电路二的一个输入端。
[0008] 优选地，所述差分比例运算电路二包括第四集成运放单元、电阻R8、电阻R9、电阻 R10、电阻R11、电阻R12及电阻R13,电阻R8的一端连接到所述差分比例运算电路一的输出 端，电阻R8的另一端分别连到第四集成运放单元的同相输入端与电阻R9的一端，电阻R11的 一端连接到所述电压跟随电路的输出端，电阻R11的另一端分别连到第四集成运放单元的 反相输入端与电阻R12的一端，电阻R9的另一端连到电阻R10的一端，电阻R10的另一端连到 第四集成运放单元的输出端与微处理器的AD单元的输入端，电阻R12的另一端连到电阻R13 的一端，电阻R13的另一端连到电源的负极。
[0009] 本实用新型在3.3V单电源供电的情况下，采用恒流输入热电阻，利用集成运放单 元的精密运算特性实现电阻变化线性转换电压变化信号，利用差模取样来提高对共模信号 的抗干扰能力，且通过合理的运放比例设置，使信号幅值达0~3.3V，充分利用微处理器的 AD单元的量程(0~3.3V)，增强系统对溫度的解析能力。
【附图说明】
[0010]图1为实施例中公开的一种采用ΡΤ100的0~200摄氏度线性转换为0~3.3V电压信 号的电路的电路图。
【具体实施方式】
[0011] 为使本实用新型更明显易懂，兹W优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0012] 结合图1，本实用新型公开了一种采用ΡΤ100的0-200摄氏度线性转换为0-3.3V电 压信号的电路，包括电阻R1，电阻R1的一端连接3.3V电源的正极，另一端分别连到第一集成 运放单元U1A的同相输入端与电阻R2的一端。电阻R2的另一端连接到3.3V电源的负极。第一 集成运放单元U1A的反相输入端分别连接到第一集成运放单元U1A的输出端、第二集成运放 单元U1B的同相输入端、电阻R11的一端。电阻R3的一端连接到3.3V电源的负极，电阻R3的另 一端分别连接到第二集成运放单元U1B的反相输入端、热电阻ΡΤ100的一端、电阻R4的一端。 热电阻ΡΤ100的另一端分别连接到第二集成运放单元U1B的输出端，电阻R5的一端。电阻R4 的另一端分别连到第Ξ集成运放单元U1C的反相输入端与电阻R7的一端。电阻R5的另一端 分别连到电阻R6的一端与第Ξ集成运放单元U1C的同相输入端。电阻R6的另一端连到3.3V 电源的负极。电阻R7的另一端分别连到第Ξ集成运放单元U1C的输出端与电阻R8的一端。电 阻R8的另一端分别连到第四集成运放单元U1D的同相输入端与电阻R9的一端。电阻R11的另 一端分别连到第四集成运放单元U1C的反相输入端与电阻R12的一端。电阻R9的另一端连到 电阻R10的一端。电阻R10的另一端连到第四集成运放单元U1D的输出端与微处理器的AD单 元的输入端。电阻R12的另一端连到电阻R13的一端。电阻R13的另一端连到3.3V电源电源的 负极。
[0013] 当输入3.3V电源时，通过第一集成运放单元U1A单元与电阻R1及电阻R2组成的跟 随器电路跟随输出。第一集成运放单元U1A输出端电压如式(1):
[0014]
[0015] 第二集成运放单元UIB与电阻R3,热电PTIOO构成恒电流控制电路。根据运放特性 可W得到式(2)、式(3)与式(4):
[0016] Ua = Ub------------------------------------------------(2)
[0017] UcHJb = ia*PT100------------------------------------(3)
[0018] Ub = ia*R3----------------------------------------------(4)
[0019] 第Ξ集成运放单元UlC与电阻34、1?5、1?6、1?7(其中1?4 = 1?5，1?7 = 1?6)构成差分比例运 算电路，根据运放的特性可W得到式(5):
[0020]
[0021] 第四集成运放单元 U1D 与电阻 38、1?9、1?10、1?11、1?12、1?13(其中1?8 = 1?11，，1?9+1?10 = R1化R13)构成差分比例运算电路，根据运放的特性可W得到式(6):
[0022]
[0023] 在本实施例中，取Rl = l.化，R2 = 2.2K，取 R3 = l.化，取R4 = R5 = 56K，R6 = R7 = 560K，R8 = R11 = 10K，R9 = R10 = R12 = R13 = 20K。
[0024] 结合式（1)~式(6)有：
[0025]
[0026] 当溫度从0~200°C变化时，PT100变化范围为100Ω~175Ω。
[0027] 当ΡΤ100 = 100Ω 时，U〇ut = 0V;
[002引 当ΡΤ100 = 175Ω 时，U0ut = 3.3V;
[0029] 当PT100电阻变化范围为100Ω~175Ω。输出电压化ut从0~3.3V线性变化。
[0030] 分析抗干扰特性：
[0031] 因为第Ξ集成运放单元U1C输入为热电阻PT100两端的差分信号，能够减少由地线 波动与串扰所带来的共模干扰，充分利用集成运放的差模放大特性，信号输出有较好的稳 定度。
[0032] 量程分析：
[0033] 因为第四集成运放单元U1D采用了差分运算，调整了信号偏置与幅度，使之充分利 用微处理器的AD单元的量程(0~3.3V)，增强了变频器控制系统对电机定子溫度的解析能 力。
【主权项】
1. 一种电阻变化线性转换为电压信号的电路，其特征在于:包括电压跟随电路、包含有 热电阻的恒电流控制电路、差分比例运算电路一及差分比例运算电路二，其中，电压跟随电 路的输入端与电源相连，电压跟随电路的输出端与恒电流控制电路的正相输入端相连，恒 电流控制电路的两个输出端分别为热电阻两端的端电压，恒电流控制电路的两个输出端分 别与差分比例运算电路一的两个输入端相连，差分比例运算电路一的输出端连接差分比例 运算电路二的一个输入端，差分比例运算电路二的另一个输入端与电压跟随电路的输出端 相连。2. 如权利要求1所述的一种电阻变化线性转换为电压信号的电路，其特征在于:所述电 压跟随电路包括第一集成运放单元(UlA)与电阻Rl及电阻R2,电阻Rl的一端连接所述电源 的正极，另一端分别连到第一集成运放单元(UlA)的同相输入端与电阻R2的一端，电阻R2的 另一端连接到电源的负极，第一集成运放单元(UlA)的反相输入端分别连接到第一集成运 放单元(UlA)的输出端、所述恒电流控制电路的同相输入端、所述比例运算电路二的反相输 入端。3. 如权利要求1所述的一种电阻变化线性转换为电压信号的电路，其特征在于:所述恒 电流控制电路包括第二集成运放单元(UlB)、电阻R3及热电阻(PTlOO)，电阻R3的一端连接 到电源的负极，电阻R3的另一端分别连接到第二集成运放单元(UlB)的反相输入端、热电阻 (PT100)的一端、所述差分比例运算电路一的一个输入端，热电阻(PT100)的另一端分别连 接到第二集成运放单元(UlB)的输出端、所述差分比例运算电路一的另一个输入端，第二集 成运放单元(UlB)的正相输入端连接到所述电压跟随电路的输出端。4. 如权利要求1所述的一种电阻变化线性转换为电压信号的电路，其特征在于:所述差 分比例运算电路一包括第三集成运放单元(UlC)、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7,电阻R4 的一端连接到所述恒电流控制电路的一个输出端，电阻R4的另一端分别连到第三集成运放 单元(UlC)的反相输入端与电阻R7的一端，电阻R5的一端连接到所述恒电流控制电路的另 一个输出端，电阻R5的另一端分别连到电阻R6的一端与第三集成运放单元(UlC)的同相输 入端，电阻R6的另一端连到电源的负极，电阻R7的另一端分别连到第三集成运放单元(UlC) 的输出端及所述差分比例运算电路二的一个输入端。5. 如权利要求1所述的一种电阻变化线性转换为电压信号的电路，其特征在于:所述差 分比例运算电路二包括第四集成运放单元(U1D)、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻 R12及电阻R13,电阻R8的一端连接到所述差分比例运算电路一的输出端，电阻R8的另一端 分别连到第四集成运放单元(UlD)的同相输入端与电阻R9的一端，电阻Rll的一端连接到所 述电压跟随电路的输出端，电阻Rll的另一端分别连到第四集成运放单元(UlD)的反相输入 端与电阻R12的一端，电阻R9的另一端连到电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端连到第四集成 运放单元(UlD)的输出端与微处理器的AD单元的输入端，电阻R12的另一端连到电阻R13的 一端，电阻R13的另一端连到电源的负极。
【文档编号】G01K7/20GK205483317SQ201521021291
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月10日
【发明人】王辉
【申请人】上海格立特电力电子有限公司