CN101615001B - 单总线接口信号地的复用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单总线接口信号地的复用装置，包括待测模块；传感器，用于感测待测模块的物理参数；控制器，连接至待测模块的一端和传感器的一端，用于接收传感器的传感信号并控制待测模块的工作；其中，待测模块的另一端通过电阻与地相连，传感器的另一端经由电阻连接至地。因此，采用本发明的装置，在电阻不影响加热电流并且不影响测量控制的信号传递的情况下，可以将电流反馈信号线作为加热器和传感器的地，从而实现了接口的简化，并且可以仅使用3条线来实现加热控制、温度采样、电流采样的功能。

Description

单总线接口信号地的复用装置
技术领域
本发明涉及电路系统，更具体地，涉及一种单总线接口信号地的复用装置。
背景技术
图1是现有技术中的加热与测温回路的示意图。
如图1所示，典型的加热控制系统包括加热控制回路、温度反馈回路两部分。在常规方法中，加热电流信号通过在加热回路上串联一个小电阻Rs来进行检测，这样使地线上多了一个电阻，相当于增加了系统的内阻，所以温度检测信号就再通过一根单独的地线来构成回路。
图2是现有技术中的具体的带电流反馈的电路示意图。
图3是现有技术中的具体的加热与测温电路图。
如图2和图3所示，一般单总线信号地可以与加热电路地连接，但为了能够测量加热装置的电流，一般需要接入电流反馈电阻Rs，这时电流反馈信号和地需要分别引线到控制装置。
上述技术中，进行加热控制、温度采样以及电流采样一般需要大于3条线以上的接口，因而使得对于远距离分离加热控制的成本提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种单总线接口信号地的复用装置，简化了加热控制、温度采样以及电流采样的接口，从而降低了远距离分离加热的成本。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种单总线接口信号地的复用装置，包括待测模块；传感器，用于感测待测模块的物理参数；控制器，连接至待测模块的一端和传感器的一端，用于接收传感器的传感信号并控制待测模块的工作；其中，待测模块的另一端通过电阻与地相连，传感器的另一端经由电阻连接至地。
根据本发明的复用装置，控制器具有电源端口，与待测模块的一端相连；输入输出端口，与传感器的一端相连；以及接地端口，作为地与电阻相连。
根据本发明的复用装置，控制器还具有模拟信号采集端口；以及复用装置还包括放大器，其一端连接于电阻和待测模块之间，另一端连接至模拟信号采集端口。
其中，电阻的阻值足够小，以致在不影响待测模块电流的情况下，又能够通过放大器测量待测模块的电流。
此外，待测模块是加热器，传感器是感测所加热气体的温度的温度传感器。
在控制器控制开启或关闭加热器的电源开关的情况下都进行传感器信号的采集。
在加热器的电流足够大以致影响传感器工作时，在控制器控制关闭加热器的电源的情况下才采集传感器的信号。
本发明具有以下有益效果：
在电阻不影响加热电流并且不影响测量控制的信号传递的情况下，由于采用本发明的装置，使得在进行加热控制、温度采样和电流采样时能共用一条地线作为电流反馈信号线和传感器信号地，从而简化了加热装置的连接方式，在加热装置对接口复杂度有要求或采用连接器接口时对成本和可靠性的改善效益明显。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中的加热与测温回路的示意图；
图2是现有技术中的具体的带电流反馈的电路示意图；
图3是现有技术中的具体的加热与测温电路图；
图4是根据本发明的装置的框图；
图5是根据本发明装置的示意性电路图；以及
图6是根据本发明装置的具体的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图4是根据本发明的装置400的框图。
如图4所示，该装置400包括待测模块402；传感器404，用于感测待测模块402的物理参数；控制器408，连接至待测模块402的一端和传感器404的一端，用于接收传感器404的传感信号并控制待测模块402的工作；其中，待测模块402的另一端通过电阻406与地相连，传感器404的另一端经由电阻406连接至地。
根据本发明的复用装置，控制器408具有电源端口，与待测模块402的一端相连；输入输出端口(IO/ADC)，与传感器404的一端相连；以及接地端口，作为地与电阻406相连。
根据本发明的复用装置，控制器408还具有模拟信号采集端口(ADC)；以及复用装置还包括放大器410，其一端连接于电阻406和待测模块402之间，另一端连接至模拟信号采集端口。
其中，电阻406的阻值足够小，以致在不影响待测模块电流的情况下，又能够通过放大器410测量待测模块402的电流。
此外，待测模块402是加热器，传感器404是感测所加热气体的温度的温度传感器。
在控制器408控制开启或关闭加热器的电源开关的情况下都进行传感器信号的采集。
在加热器的电流足够大以致影响传感器404工作时，在控制器408控制关闭加热器的电源的情况下才采集传感器404的信号。
接下来描述本发明的实施例。
图5是根据本发明装置的示意性电路图。
图6是根据本发明装置的具体的电路图。
如图5、图6所示，本实施例使用一条线实现了地与加热电流检测的复用，节省了一条电流检测线。该实施例是在地线中串联了一个小电阻，当然这个电阻的选择是有要求的，然后将温度检测信号的地回路与电流反馈信号相连，具体的使用方法有两种情况：
(1)电压容限复用：由于所使用的数字接口的温度传感器(也包括IIC、SPI等形式)具有较宽的信号容许范围，所以可以设计反馈电阻的阻值，使GND’与GND的差值在容许的范围内，这样可以把GND’作为传感器的信号地，传感器信号和加热电流都能够被有效地采集，从而实现信号线的复用。
(2)采用分时控制：对于惯性较大的慢速加热过程，可以在加热器关断的间隙，测量传感器信号，这时由于加热电路没有电流，因此Rs两端的电压差很小，不影响传感器测量；在加热过程中，加热器电流可以通过Rs反馈进行测量，同时还可以从传感器采集信号。
对于回路加热的加温控制与温度检测，麻醉机回路需要对其进行加热，使其气体温度适合于病人，这就需要加热装置、温度检测与温度控制。控制器采用的是PIC16F676，温度检测器采用的是18B20，加热接口为LEMO 4孔插头(接口定义为：1-地、加热电流检测，2-温度检测信号，3-加热电源，4-保护地)。本实施例的关键点就是实现了地与加热电流检测的复用，节省了一条电流检测线。本实施例采用电压容限复用，其是在地线中串联一个小电阻，这个电阻是有要求的，首先它不能影响加热电流，即，其阻值要远远小于加热丝的阻值，但又要能够测量得到；其次其功率要足够大，避免过流被烧坏；精度要比较高，便于真实地反映加热电流的状况。本实施例中所使用的检测电阻是50mΩ，1％精度，功率1W。
综上所述，在电阻不影响加热电流并且不影响测量控制的信号传递的情况下，由于采用本发明的装置，使得在进行加热控制、温度采样和电流采样时能共用一条地线作为电流反馈信号线和传感器信号地，从而简化了加热装置的连接方式，在加热装置对接口复杂度有要求或采用连接器接口时对成本和可靠性的改善效益明显。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种单总线接口信号地的复用装置，包括：
加热器(402)；
感测所加热气体的温度的温度传感器(404)，用于感测所述加热器(402)的物理参数；
控制器(408)，连接至所述加热器(402)的一端和所述感测所加热气体的温度的温度传感器(404)的一端，用于接收所述感测所加热气体的温度的温度传感器(404)的传感信号并控制所述加热器(402)的工作；
其中，所述加热器(402)的另一端通过电阻(406)与地相连，
其特征在于，
所述感测所加热气体的温度的温度传感器(404)的另一端经由所述电阻(406)连接至所述地，
其中，所述电阻(406)的阻值足够小，以致在不影响所述加热器电流的情况下，又能够测量所述加热器(402)的电流。
2.根据权利要求1所述的复用装置，其特征在于，所述控制器(408)具有：
电源端口，与所述加热器的所述一端相连；
输入输出端口，与所述温度传感器的所述一端相连；以及
接地端口，作为所述地与所述电阻(406)相连。
3.根据权利要求2所述的复用装置，其特征在于，
所述控制器(408)还具有模拟信号采集端口；以及
所述复用装置还包括放大器(410)，其一端连接于所述电阻(406)和所述加热器之间，另一端连接至所述模拟信号采集端口。
4.根据权利要求3所述的复用装置，其特征在于，所述电阻(406)的阻值足够小，以致在不影响所述加热器电流的情况下，又能够通过所述放大器(410)测量所述加热器的电流。
5.根据权利要求1所述的复用装置，其特征在于，在所述控制器(408)控制开启或关闭所述加热器的电源开关的情况下都进行所述温度传感器信号的采集。
6.根据权利要求1所述的复用装置，其特征在于，在所述加热器的电流足够大以致影响所述温度传感器工作时，在所述控制器(408)控制关闭所述加热器的电源的情况下才采集所述温度传感器的信号。
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