專利名稱：一種多路數(shù)字溫度變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多路數(shù)字溫度變換裝置。
背景技術(shù)：
隨著航天運(yùn)載及武器型號(hào)的發(fā)展，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和小型化提出了 更高的要求。而現(xiàn)有型號(hào)用測(cè)量裝置很難滿足上述要求，主要表現(xiàn)在l)現(xiàn)有產(chǎn)品多為模 擬信號(hào)輸出，智能化程度低，精度差，不能組網(wǎng)；2)現(xiàn)有產(chǎn)品的體積重量不能滿足要求；3) 現(xiàn)有產(chǎn)品采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模擬傳輸，電纜多，重量大，連接復(fù)雜。 溫度是運(yùn)載及武器型號(hào)中的重要測(cè)量參數(shù)，單發(fā)可配套幾十甚至上百支溫度傳感 器，而溫度傳感器需要配套相應(yīng)的溫度變換裝置共同完成溫度測(cè)量。實(shí)現(xiàn)溫度的智能化和 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量，主要通過溫度變換裝置來完成，而現(xiàn)在應(yīng)用的溫度變換裝置同樣存在上述不 足。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多路數(shù)字溫度變換裝置，
該溫度變換裝置采用微處理器電路對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行標(biāo)定，使得模擬信號(hào)調(diào)理電路
免于調(diào)試，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，降低了成本，并提高了測(cè)量精度。 本實(shí)用新型的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的 —種多路數(shù)字溫度變換裝置，包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、冷端補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路、多 路模擬開關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器電路、光耦隔離電路和串行接口電路，其中 模擬信號(hào)調(diào)理電路包括多路鉑電阻信號(hào)調(diào)理電路、多路熱電偶信號(hào)調(diào)理電路和 一路冷端補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路，其中多路鉑電阻信號(hào)調(diào)理電路接收外部多路鉑電阻傳感器的 輸入信號(hào)，多路熱電偶信號(hào)調(diào)理電路接收外部多路熱電偶傳感器的輸入信號(hào)， 一路冷端補(bǔ) 償信號(hào)調(diào)理電路接收外部一路冷端補(bǔ)償傳感器的輸入信號(hào)，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行變換放大， 濾除傳感器引入的共模或差模干擾信號(hào)，輸出多路電壓信號(hào)給多路模擬開關(guān)電路； 多路模擬開關(guān)電路對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路輸出的多路電壓信號(hào)進(jìn)行選通，并將選 通的一路電壓信號(hào)輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收多路模擬開關(guān)電路輸出的電壓信號(hào)，完成模擬信號(hào)到數(shù)字信 號(hào)的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸出給微處理器電路； 微處理器電路接收模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)為一路冷端 補(bǔ)償傳感器的輸入信號(hào)時(shí)，計(jì)算冷端補(bǔ)償溫度值；當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)為鉑電阻傳感器的輸入 信號(hào)時(shí)，計(jì)算鉑電阻的溫度值；當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)為熱電偶傳感器的輸入信號(hào)時(shí)，計(jì)算熱電偶 的溫度值，并將熱電偶的溫度值與所述冷端補(bǔ)償溫度值相加；完成多路傳感器的全部計(jì)算 后，將冷端補(bǔ)償溫度值、鉑電阻的溫度值、熱電偶的溫度值與冷端補(bǔ)償溫度值相加得到溫度 值全部打包輸出給光耦隔離電路； 光耦隔離電路接收微處理器電路輸出的冷端補(bǔ)償溫度值、鉑電阻的溫度值、熱電偶的溫度值與冷端補(bǔ)償溫度值相加得到的溫度值，進(jìn)行隔離濾波后輸出給串行接口電路； 串行接口電路接收光耦隔離電路輸出的溫度值進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并輸出。 在上述多路數(shù)字溫度變換裝置中，還包括電源轉(zhuǎn)換電路，電源轉(zhuǎn)換模塊包括兩個(gè)
電源轉(zhuǎn)換模塊，其中一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊為模擬信號(hào)調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
和微處理器電路供電，另一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊為光耦隔離電路和串行接口電路供電，實(shí)現(xiàn)多路數(shù)
字溫度變換裝置與上位機(jī)的電氣隔離。 在上述多路數(shù)字溫度變換裝置中，模擬信號(hào)調(diào)理電路輸出0 5V的多路電壓信號(hào)。 在上述多路數(shù)字溫度變換裝置中，鉑電阻調(diào)理電路包括直流電橋和比例放大器。[0016] 在上述多路數(shù)字溫度變換裝置中，熱電偶調(diào)理電路采用儀表放大器電路。[0017] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果 (1)本實(shí)用新型采用微處理器電路對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行標(biāo)定，降低了對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路電壓輸出范圍的要求，使得模擬信號(hào)調(diào)理電路免于調(diào)試，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，降低了成本； (2)本實(shí)用新型中的微處理器利用標(biāo)定值進(jìn)行溫度的線性計(jì)算處理，針對(duì)鉑電阻和熱電偶，采用不同的線性計(jì)算方法，提高了測(cè)量精度； (3)本實(shí)用新型經(jīng)微處理電路處理后的溫度值經(jīng)光耦隔離電路隔離后，經(jīng)串行接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，滿足了分布式測(cè)量的需求。

圖1為本實(shí)用新型多路數(shù)字溫度變換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022] 圖2為本實(shí)用新型微處理器電路工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 如圖1所示為本實(shí)用新型多路數(shù)字溫度變換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知該溫度
變換裝置包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器電路、光耦
隔離電路和串行接口電路，模擬信號(hào)調(diào)理電路包括多路鉑電阻信號(hào)調(diào)理電路、多路熱電偶
信號(hào)調(diào)理電路和一路冷端補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路，其中鉑電阻信號(hào)調(diào)理電路選用運(yùn)算放大器
0P400、熱電偶信號(hào)調(diào)理電路選用儀表放大器AD620、冷端補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路選用運(yùn)算放大
器0P400，多路鉑電阻信號(hào)調(diào)理電路接收外部多路鉑電阻傳感器的輸入信號(hào)，多路熱電偶信
號(hào)調(diào)理電路接收外部多路熱電偶傳感器的輸入信號(hào)，一路冷端補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路接收外部
一路冷端補(bǔ)償傳感器的輸入信號(hào)，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行變換放大，濾除傳感器引入的共?；?br> 差模干擾信號(hào)，輸出多路電壓信號(hào)給多路模擬開關(guān)電路； 多路模擬開關(guān)電路對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路輸出的多路電壓信號(hào)進(jìn)行選通，并將選通的一路電壓信號(hào)輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收多路模擬開關(guān)電路輸出的電壓信號(hào)，完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸出給微處理器電路，模擬開關(guān)電路選用ADG506或ADG409，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用AD7899。 微處理器作為整個(gè)電路的核心，根據(jù)不同的傳感器類型分別進(jìn)行計(jì)算處理，最終溫度值按通訊協(xié)議經(jīng)串行接口傳送，具體為微處理器電路接收模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字 信號(hào)，當(dāng)數(shù)字信號(hào)為一路冷端補(bǔ)償傳感器的輸入信號(hào)時(shí)，計(jì)算冷端補(bǔ)償溫度；當(dāng)數(shù)字信號(hào)為 鉑電阻傳感器的輸入信號(hào)時(shí)，計(jì)算鉑電阻的溫度值；當(dāng)數(shù)字信號(hào)為熱電偶傳感器的輸入信 號(hào)時(shí)，計(jì)算熱電偶的溫度值，并將熱電偶的溫度值與所述冷端補(bǔ)償溫度相加；微處理器電路 在完成多路傳感器的全部計(jì)算后，將冷端補(bǔ)償溫度、鉑電阻的溫度值、熱電偶的溫度值與冷 端補(bǔ)償溫度相加的溫度值全部打包統(tǒng)一輸出給光耦隔離電路，微處理器選用PIC16F77。 如圖2所示為本實(shí)用新型微處理器電路工作流程圖，由圖可知微處理器的工作流 程如下 產(chǎn)品加電后，首先進(jìn)行微處理器及外圍電路的初始化設(shè)置，包括微處理器的初始
化、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的初始化和串行通訊的初始化；然后進(jìn)入主循環(huán)，先判斷是否進(jìn)入定時(shí)中
斷，如進(jìn)入定時(shí)中斷，則執(zhí)行后續(xù)工作，如未進(jìn)入定時(shí)中斷，則繼續(xù)等待；進(jìn)入定時(shí)中斷后，
首先調(diào)用冷端溫度補(bǔ)償模塊，選通冷端補(bǔ)償調(diào)理電路，計(jì)算得到補(bǔ)償溫度，作為后續(xù)熱電偶
溫度的補(bǔ)償值；再后，執(zhí)行鉑電阻溫度處理模塊，選通鉑電阻信號(hào)調(diào)理電路，利用標(biāo)定參數(shù)，
線性計(jì)算溫度值；再后執(zhí)行熱電偶溫度處理模塊，選通熱電偶信號(hào)調(diào)理電路，利用標(biāo)定參
數(shù)，分段線性計(jì)算溫度值；熱電偶計(jì)算后的溫度值與冷端補(bǔ)償溫度值相加，得到最終的熱電
偶溫度值；最后，調(diào)用通訊模塊，將計(jì)算得到的全部溫度值打包統(tǒng)一發(fā)送給外部設(shè)備。 然后，重復(fù)上述循環(huán)工作，判斷是否進(jìn)入定時(shí)中斷，并進(jìn)行后續(xù)處理。 鉑電阻傳感器在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)有較好的線性，直接采用線性計(jì)算求取溫度。根
據(jù)標(biāo)定出的最小溫度和最大溫度對(duì)應(yīng)的電壓值，線性計(jì)算得到采樣電壓對(duì)應(yīng)的溫度。 熱電偶傳感器在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)的線性度較差，采用分區(qū)間線性處理方法，計(jì)算
出溫度值。 為提高可靠性電路還采用光耦隔離，即采用光耦隔離電路，光耦隔離電路選用 HCPL5601，光耦隔離電路接收微處理器電路輸出的全部打包的冷端補(bǔ)償溫度、鉑電阻的溫 度值、熱電偶的溫度值與冷端補(bǔ)償溫度相加得到的溫度值，進(jìn)行隔離濾波后輸出給串行接 口電路，串行接口電路選用AM26C31 ; 串行接口電路接收光耦隔離電路輸出的溫度值進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并輸出。 電源轉(zhuǎn)換電路的輸入為28V，包括兩個(gè)DC/DC模塊，其中一個(gè)DC/DC模塊變換出
士12V和5V，為模擬信號(hào)調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和微處理器電路供
電，另一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊DC/DC模塊輸出的5V，為光耦隔離電路和串行接口電路供電，實(shí)現(xiàn)該變
換裝置和上位機(jī)的電氣隔離，電源輸入端進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)，針對(duì)共模和差模干擾進(jìn)行濾
波設(shè)計(jì)，降低輸出電壓的紋波。 該溫度變換裝置的接口包括三個(gè)電連接器，其中兩個(gè)連接器接溫度傳感器，鉑電 阻傳感器采用三線制連接，熱電偶傳感器采用兩線制連接，每個(gè)連接器可以接多達(dá)4路鉑 電阻傳感器和12路熱電偶傳感器。與上位機(jī)連接的另外一個(gè)電連接，一是從上位機(jī)獲取一 次電源，二是按通訊協(xié)議向上位機(jī)發(fā)送溫度測(cè)量數(shù)據(jù)。 本實(shí)用新型說明書中未作詳細(xì)描述內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求一種多路數(shù)字溫度變換裝置，其特征在于包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、冷端補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器電路、光耦隔離電路和串行接口電路，其中模擬信號(hào)調(diào)理電路包括多路鉑電阻信號(hào)調(diào)理電路、多路熱電偶信號(hào)調(diào)理電路和一路冷端補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路，其中多路鉑電阻信號(hào)調(diào)理電路接收外部多路鉑電阻傳感器的輸入信號(hào)，多路熱電偶信號(hào)調(diào)理電路接收外部多路熱電偶傳感器的輸入信號(hào)，一路冷端補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路接收外部一路冷端補(bǔ)償傳感器的輸入信號(hào)，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行變換放大，濾除傳感器引入的共?；虿钅８蓴_信號(hào)，輸出多路電壓信號(hào)給多路模擬開關(guān)電路；多路模擬開關(guān)電路對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路輸出的多路電壓信號(hào)進(jìn)行選通，并將選通的一路電壓信號(hào)輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收多路模擬開關(guān)電路輸出的電壓信號(hào)，完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸出給微處理器電路；微處理器電路接收模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)為一路冷端補(bǔ)償傳感器的輸入信號(hào)時(shí)，計(jì)算冷端補(bǔ)償溫度值；當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)為鉑電阻傳感器的輸入信號(hào)時(shí)，計(jì)算鉑電阻的溫度值；當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)為熱電偶傳感器的輸入信號(hào)時(shí)，計(jì)算熱電偶的溫度值，并將熱電偶的溫度值與所述冷端補(bǔ)償溫度值相加；完成多路傳感器的全部計(jì)算后，將冷端補(bǔ)償溫度值、鉑電阻的溫度值、熱電偶的溫度值與冷端補(bǔ)償溫度值相加得到溫度值全部打包輸出給光耦隔離電路；光耦隔離電路接收微處理器電路輸出的冷端補(bǔ)償溫度值、鉑電阻的溫度值、熱電偶的溫度值與冷端補(bǔ)償溫度值相加得到的溫度值，進(jìn)行隔離濾波后輸出給串行接口電路；串行接口電路接收光耦隔離電路輸出的溫度值進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路數(shù)字溫度變換裝置，其特征在于還包括電源轉(zhuǎn)換電路，所述電源轉(zhuǎn)換模塊包括兩個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊，其中一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊為模擬信號(hào)調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和微處理器電路供電，另一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊為光耦隔離電路和串行接口電路供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路數(shù)字溫度變換裝置，其特征在于所述模擬信號(hào)調(diào)理電路輸出0 5V的多路電壓信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路數(shù)字溫度變換裝置，其特征在于所述鉑電阻調(diào)理電路包括直流電橋和比例放大器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路數(shù)字溫度變換裝置，其特征在于所述熱電偶調(diào)理電路采用儀表放大器電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多路數(shù)字溫度變換裝置，包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器電路、光耦隔離電路和串行接口電路，其中模擬信號(hào)調(diào)理電路對(duì)外部傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行變換放大，并濾除傳感器引入的共?；虿钅８蓴_信號(hào)，多路模擬開關(guān)電路對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路輸出的多路電壓信號(hào)進(jìn)行選通，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，微處理器電路根據(jù)不同的傳感器類型分別進(jìn)行計(jì)算處理，最終溫度值經(jīng)光耦隔離電路隔離濾波后，經(jīng)串行接口傳送，該溫度變換裝置采用微處理器電路對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行標(biāo)定，使得模擬信號(hào)調(diào)理電路免于調(diào)試，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，降低了成本，并提高了測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01K7/18GK201540175SQ20092024716
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者宿立升, 王麗萍 申請(qǐng)人:北京遙測(cè)技術(shù)研究所