CN103309345A - Pt100热电阻温度变化模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种Pt100热电阻温度变化模拟装置及方法，涉及半导体领域，以解决现有技术中通过人为实现种Pt100热电阻电阻调控进而模拟Pt100热电阻温度变化，操作麻烦的问题。本发明提供的技术方案包括通信接口电路、逻辑控制电路、模拟总线输出电路，所述模拟总线输出电路包括多个继电器、电阻输出端口以及可调电阻，所述继电器的两个触点与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接，所述通信接口电路通过所述逻辑控制电路控制所述继电器开关，使得闭合的继电器相对应的阻值的输出。本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置及方法，能够应用于基于PLC、DCS等控制设备的柜体的出厂试验检验过程中。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种Pt100热电阻温度变化模拟装置及方法。
背景技术
基于PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）、DCS（Distributed Control System，分散控制系统）等控制设备的柜体，在出厂试验检验过程中，不仅要验证产品的接线安装是否正确，而且要验证控制柜体中的PLC、DCS等控制器所烧录的出厂程序是否正确。因此需要为控制柜提供外部传感器信号，并通过控制器中的PLC、DCS程序对提供的传感器信号进行读取，从而判断产品的接线和所烧录的程序是否正确。
目前的通常做法是直接连接所需安装的传感器进行实物测试，并通过控制器中的PLC、DCS程序读取到的值与判断标准值进行比较。对于温度信号，该方法的局限性为，只能模拟当前室温条件下的温度值。由于北方车间室内温随季节变化较大，因此产品的出场判断标准无法采用固定值进行判断，只能根据现场测试人员的经验进行判断，因此无法保证产品的出厂品质。
Pt100温度传感器是一种以白金（Pt）做成的电阻式温度检测器，属于正电阻系数，Pt100的阻值会随着温度的变化而改变，故而Pt100的温度可以通过电阻阻值来模拟。因此，对于所需模拟的Pt100的温度值，我们可以通过查表法，获得其在某一温度所对应的温度值。专利申请号201220059772.9，公开了一种Pt100热电阻温度变化模拟装置，通过人工旋转多圈电位器来改变电位器阻值，从而实现模拟Pt100温度变化的功能。
在实现本发明实施例的过程中，发明人发现，现有技术至少存在以下问题：
因为阻值的变化只能通过人工旋转多圈电位器来实现，而通过手工旋转多圈电位器很难将阻值固定在某几个常用的位置，每次需要模拟的时候，都需重新进行测量定位。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种Pt100热电阻温度变化模拟装置及方法，以解决现有技术中通过人为实现种Pt100热电阻电阻调控进而模拟Pt100热电阻温度变化，操作麻烦的问题。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一方面，提供了一种Pt100热电阻温度变化模拟装置，包括：通信接口电路、逻辑控制电路、模拟总线输出电路，所述模拟总线输出电路包括多个继电器、电阻输出端口以及可调电阻，所述继电器的两个触点与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接，所述通信接口电路通过所述逻辑控制电路控制所述继电器开关，使得闭合的继电器相对应的阻值的输出。
前述的Pt100热电阻温度变化模拟装置，其中，所述通信接口电路包括IIC芯片，所述IIC芯片的端口1和端口4分别与电源的正负连接，所述IIC芯片的端口2为串行数据线、端口3为串行时钟线包括，用于与所述逻辑控制电路中对应的端口连接。
前述的Pt100热电阻温度变化模拟装置，其中，所述逻辑控制电路包括PCF8574芯片，所述PCF8574芯片通过解码IIC通信端口SDA和SCL接收到的控制指令控制指定的IO口P0-P7端口输出高/低电平。
前述的Pt100热电阻温度变化模拟装置，其中，所述模拟总线输出电路包括多个常开继电器，所述常开继电器的常开触点与公共点COM连接以构成电阻输出端口，所述常开触点还分别与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接。
前述的Pt100热电阻温度变化模拟装置，其中，所述可调电阻为绕线式精密可调电阻。
另一方面，还提供了一种模拟Pt100热电阻温度变化的方法，用于Pt100热电阻温度变化模拟装置，包括：通信接口电路、逻辑控制电路、模拟总线输出电路，所述模拟总线输出电路包括多个继电器、电阻输出端口以及可调电阻，所述继电器的两个触点与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接，所述方法，包括：
所述通信接口电路发送控制信号给所述逻辑控制电路；
所述逻辑控制电路根据所述控制信号控制所述模拟总线输出电路中继电器的开关，以使得所述电阻输出端口输出与所述控制信号对应的温度对应的阻值。
本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置及方法，所述通信接口电路通过所述逻辑控制电路控制所述继电器开关，使得闭合的继电器相对应的阻值的输出，与现有技术相比，实现了对电阻阻值的自动调控，解决了现有技术中通过人为实现种Pt100热电阻电阻调控进而模拟Pt100热电阻温度变化，操作麻烦的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1为本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置中通信接口电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置中逻辑控制电路的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置中模拟总线输出电路的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的模拟Pt100热电阻温度变化的方法流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的Pt100热电阻温度变化模拟装置及方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1所示，本发明实施例提供的一种Pt100热电阻温度变化模拟装置，包括：通信接口电路11、逻辑控制电路12、模拟总线输出电路13，所述模拟总线输出电路13包括多个继电器131、电阻输出端口132以及可调电阻133，所述继电器131的两个触点与所述可调电阻133上相对应阻值的两端连接，所述通信接口电路11通过所述逻辑控制电路12控制所述继电器131开关，使得闭合的继电器131相对应的阻值的输出。
本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置，所述通信接口电路通过所述逻辑控制电路控制所述继电器开关，使得闭合的继电器相对应的阻值的输出，与现有技术相比，实现了对电阻阻值的自动调控，解决了现有技术中通过人为实现种Pt100热电阻电阻调控进而模拟Pt100热电阻温度变化，操作麻烦的问题。
为了使得本领域技术人员更好的理解本发明实施例提供的技术方案，现对Pt100热电阻温度变化模拟装置进行详细的说明。
Pt100温度传感器是一种以白金（Pt）作成的电阻式温度检测器，属于正电阻系数，它的阻值会随着温度的变化而改变，PT后的100及表示它在0℃的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。其温度和电阻的变化关系如下：R=R0(1+αT)其中α=0.00392，R0为100欧姆，T为摄氏温度，因此白金作成的电阻式温度检测器，又称为PT100。由于铂电阻的组织会随温度的上升成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比例的关系，而更应该趋近于一条抛物线。铂电阻的阻值随温度的变化而变化的计算公式：
-200<t<0℃ Rt=R0[1+At+Bt+C(t-100)t]
0≤t≤850℃ Rt=R0(1+At+Bt2)
其中，Rt为t℃时的电阻值，R0为0℃时的阻值，公式中的A，B，C系数为实验测定。
通常情况下温度与PT100阻值的关系通过查表法获得。
通过以上原理，可知Pt100的温度可以通过电阻阻值来模拟。因此，对于所需模拟的Pt100的温度值，我们可以通过查表（表1）法，获得其在某一温度所对应的温度值。
表1：PT100的产用温度阻值对照表
| 温度 | -30℃ | -10℃ | 10℃ | 30℃ | 60℃ | 90℃ | 120℃ | 150℃ |
| 阻值 | 88.22 | 96.09 | 103.9 | 111.67 | 123.24 | 134.71 | 146.07 | 157.33 |
在表1的基础上，本发明实施例提供的一种Pt100热电阻温度变化模拟装置，包括：通信接口电路、逻辑控制电路、模拟总线输出电路。
具体的，如图2所示，所述通信接口电路包括IIC芯片21，所述IIC芯21片的端口1和端口4分别与电源的正负连接，所述IIC芯片的端口2为串行数据线、端口3为串行时钟线包括，用于与所述逻辑控制电路中对应的端口连接。
如图3所示，所述逻辑控制电路包括PCF8574芯片，所述PCF8574芯片通过解码IIC通信端口SDA和SCL接收到的控制指令控制指定的IO口P0-P7端口输出高/低电平。
如图4所示，所述模拟总线输出电路包括多个常开继电器U9-U12，U16-U19，其中，常开继电器的16引脚与5V供电电源的正端连接，所述常开继电器的常开触点8、9与公共点COM4、13连接以构成电阻输出端口，所述常开触点8、9根据表1中的阻值与温度的对应关系还分别与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接。每个继电器的1引脚，分别与PCF8674的端口P0~P7相连接。这样，通过PCF8674的P0~P7就可以控制U9~U12，U16~U19这8个中间电器的线圈通断。当线圈U9~U12，U16~U19线圈通电后，中间继电器的常开触点闭合，常闭触点断开。
以U9为例，当常开触点闭合时，中间继电器U9的常开触点8和常开触点9分别与公共点COM的4和9，在中间继电器U9内部导通，此时常开触点8和常开触点9就分别与输出总线的Com1和Com2连接。因为，常开触点8和常开触点9分别与绕线式精密可调电阻PT100_1的两端连接，因此，此时输出总线上Com1和Com2两点间的电阻值就为PT100_1的电阻值。
当IIC总线控制PCF8674的P0~P7端口输出低电平时，P0~P7对应的继电器U9~U12，U16~U19将吸合，此时中间继电器所连接的精密可调电阻PT100_1~PT100_4，PT100_8~PT100_11的两端将被切入到输出总线COM1和COM2的两端，此时，输出总线上两端的电阻值，即为相应精密可调电阻的阻值，通过表格1可知换算出对应的模拟温度值。
本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置，所述通信接口电路通过所述逻辑控制电路控制所述继电器开关，使得闭合的继电器相对应的阻值的输出，与现有技术相比，实现了对电阻阻值的自动调控，解决了现有技术中通过人为实现种Pt100热电阻电阻调控进而模拟Pt100热电阻温度变化，操作麻烦的问题。
如图5所示，本发明实施例提供了一种模拟Pt100热电阻温度变化的方法，用于Pt100热电阻温度变化模拟装置，包括：通信接口电路、逻辑控制电路、模拟总线输出电路，所述模拟总线输出电路包括多个继电器、电阻输出端口以及可调电阻，所述继电器的两个触点与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接，所述方法，包括：
步骤501、所述通信接口电路发送控制信号给所述逻辑控制电路；
步骤502、所述逻辑控制电路根据所述控制信号控制所述模拟总线输出电路中继电器的开关，以使得所述电阻输出端口输出与所述控制信号对应的温度对应的阻值。
本发明实施例提供的模拟Pt100热电阻温度变化的方法，所述通信接口电路通过所述逻辑控制电路控制所述继电器开关，使得闭合的继电器相对应的阻值的输出，与现有技术相比，实现了对电阻阻值的自动调控，解决了现有技术中通过人为实现种Pt100热电阻电阻调控进而模拟Pt100热电阻温度变化，操作麻烦的问题。
本发明实施例提供的Pt100热电阻温度变化模拟装置及方法，能够应用于基于PLC、DCS等控制设备的柜体的出厂试验检验过程中。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、flash、磁碟或光盘等。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种Pt100热电阻温度变化模拟装置，其特征在于，包括：通信接口电路、逻辑控制电路、模拟总线输出电路，所述模拟总线输出电路包括多个继电器、电阻输出端口以及可调电阻，所述继电器的两个触点与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接，所述通信接口电路通过所述逻辑控制电路控制所述继电器开关，使得闭合的继电器相对应的阻值的输出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信接口电路包括IIC芯片，所述IIC芯片的端口1和端口4分别与电源的正负连接，所述IIC芯片的端口2为串行数据线、端口3为串行时钟线包括，用于与所述逻辑控制电路中对应的端口连接。
3.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述逻辑控制电路包括PCF8574芯片，所述PCF8574芯片通过解码IIC通信端口SDA和SCL接收到的控制指令控制指定的IO口P0-P7端口输出高/低电平。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述模拟总线输出电路包括多个常开继电器，所述常开继电器的常开触点与公共点COM连接以构成电阻输出端口，所述常开触点还分别与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述可调电阻为绕线式精密可调电阻。
6.一种模拟Pt100热电阻温度变化的方法，其特征在于，用于Pt100热电阻温度变化模拟装置，包括：通信接口电路、逻辑控制电路、模拟总线输出电路，所述模拟总线输出电路包括多个继电器、电阻输出端口以及可调电阻，所述继电器的两个触点与所述可调电阻上相对应阻值的两端连接，所述方法，包括：
所述通信接口电路发送控制信号给所述逻辑控制电路；
所述逻辑控制电路根据所述控制信号控制所述模拟总线输出电路中继电器的开关，以使得所述电阻输出端口输出与所述控制信号对应的温度对应的阻值。
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