CN106441621A - 基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置 - Google Patents

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    • G01K7/20—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
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Abstract

本发明涉及一种基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置，属于试验测试技术领域。本发明采用便携式箱体结构，所有输入端与输出端采用XS系列推拉式连接器，温度传感器采用集成供电，信号调理采用一一对应设计，提高测试可靠性；该装置集成了电源模块和信号调理电路，通过转换可以实现多输入多输出功能，同时输入与输出端统一连接器接口，制作成本不足千元。采用该装置可以避免在测试现场配置稳压电源装置、信号调理板和铺设大量测试电缆的情况，以最小的投入成本实现最大的效益；将稳压电源供电功能、信号调理模块集成到一个机箱内，实现了测试现场温度传感器测量端与数据采集设备的快速连接、调试，大大缩短了试验准备时间。

Description

基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置
技术领域
本发明涉及试验测试技术领域，具体涉及一种基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置。
背景技术
热电阻的工作原理是：基于电阻的热效应进行温度测量，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性，当温度传感器PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆，它的阻值会随着温度上升而成均匀增长的。温度传感器PT100与变换器配套使用，变换器把铂电阻测得的电阻信号转换放大为电压信号。因此，只要测量出电压信号变化就可得出温度值。近年来，用于测量发射装置表面昼夜温度的日照试验逐渐增多，尤其在航空航天领域，为了研究发射箱体长时间暴露在强光、昼夜温差大等恶劣环境下，箱体内部温度与气压变化对导弹影响，温度测量对发射装置研发设计具有重要意义，铂电阻精度高、体积小、长期稳定性好、线性好、性能可靠等优点，体现出极大的优势。
温度传感器PT100工作需要±15V电源供电，当多路传感器同时测量时，可通过±15V供电集成模块为所有温度传感器提供电源，同时保证供电模板输出端的连接器接口一致。另外，传感器产生的电压输出信号，不能直接进行采样，需要经过一定的信号调理才能进入采集系统。当多路信号同时输入时，还要保证信号之间的不串扰，这就需要设计标准统一的输入输出模块。
针对以上情况，需要专门设计一种基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置，实现多通道信号输入输出、模块集成化高、具备安全可靠性等设计目标。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置，实现多通道信号输入输出、模块集成化高、具备安全可靠性的设计目标。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置，包括电源模块U1、电源开关U5、电源调理模块、LED数码显示模块U3、U4，信号调理模块和过流保护模块U2；
所述电源模块U1把220V交流变成直流，再把直流转换成所需要的振幅高频脉冲电源，最后再把这高脉冲电压整流，电容滤波输出所需的5V与±15V电压，为温度传感器供电；电源模块U1、过流保护模块U2与电源开关U5通过导线连接起来，组成一个闭合的有源电路；当信号调理装置接通220V电源，同时打开电源开关U5即保持ON的状态，此时电源模块U1指示灯亮，表明其已正常工作；
所述LED数码显示模块为电源模块提供显示功能，电源模块U1各端分别与LED数码显示模块U3、U4相应的端子通过导线连接；电源模块U1处于工作状态时，LED数码显示模块U3、U4分别显示+15V、-15V电压值，以此保证电源模块U1提供给温度传感器的工作电压正确；
所述电源调理模块包括+15V电源调理模块X1和-15V电源调理模块X2，分别用于为温度传感器提供+15V、-15V工作电压，其中+15V电源调理模块X1与-15V电源调理模块X2分别由11个接线端子组成，各接线端子通过金属片连接，保证所有+15V、-15V电压处于等电势；
所述信号调理模块包括信号输入模块X3和信号输出模块X4，这两模块分别由20组接线端子构成，用于温度传感器输出电压信号的调理，起到连接信号调理装置输入端即后面板与输出端即前面板的作用，其中信号输入模块X3和信号输出模块X4的输入端分别与后面板20通道对应的连接器芯点连接，同时信号输入模块X3和信号输出模块X4的输出端分别与前面板20通道对应的连接器芯点连接，所述前面板用于实现温度传感器输出信号的采集与记录；
所述过流保护模块U2安装于信号调理装置的后面板，起到保护内部元器件的作用。
优选地，信号输入模块X3和信号输出模块X4之间通过隔板进行绝缘。
优选地，所述电源模块U1把220V交流通过二极管整流电容滤波变成直流，再通过高频振荡发生器、开关管和高频开关变压器的作用，把直流转换成所需要的振幅高频脉冲电源，最后再通过高频二极管把这高脉冲电压整流。
优选地，所述LED数码显示模块安装于信号调理装置的前面板。
优选地，所述电源模块U1、电源调理模块安装于信号调理装置的底板。
优选地，所述信号调理装置采用LXA型铝合金机箱，后面板输入端口和前面板输出端口均采用XS系列推拉式连接器。
(三)有益效果
本发明采用便携式箱体结构，所有输入端与输出端采用XS系列推拉式连接器，温度传感器采用集成供电，信号调理采用一一对应设计，提高测试可靠性；该装置集成了电源模块和信号调理电路，通过转换可以实现多输入多输出功能，同时输入与输出端统一连接器接口，制作成本不足千元。采用该装置可以避免在测试现场配置稳压电源装置、信号调理板和铺设大量测试电缆的情况，以最小的投入成本实现最大的效益；将稳压电源供电功能、信号调理模块集成到一个机箱内，实现了测试现场温度传感器测量端与数据采集设备的快速连接、调试，大大缩短了试验准备时间；该装置集成度高，轻巧实用，成本低廉，性能可靠，既提高了工作效率，又保证了工作质量。
附图说明
图1为本发明实施例的信号调理装置底板电路示意图；
图2为本发明实施例的信号调理装置后面板电路示意图；其中c、信号调理装置输出端电路模块，d、过流保护模块；
图3为本发明实施例的信号调理装置前面板电路示意图；其中a、信号调理装置输入端电路模块，b、LED数码显示模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种基于铂电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置，包括电源模块U1、电源开关U5、电源调理模块、LED数码显示模块U3、U4，信号调理模块和过流保护模块U2；
所述电源模块U1把220V交流通过二极管整流电容滤波变成直流，再通过高频振荡发生器、开关管和高频开关变压器的作用，把直流转换成所需要的振幅高频脉冲电源，最后再通过高频二极管把这高脉冲电压整流，电容滤波输出所需的5V与±15V电压，为温度传感器供电；电源模块U1、过流保护模块U2与电源开关U5通过导线连接起来，组成一个闭合的有源电路；当信号调理装置接通220V电源，同时打开电源开关U5即保持ON的状态，此时电源模块U1指示灯亮，表明其已正常工作；
所述LED数码显示模块对电源模块进行直观显示，电源模块U1的+5V、GND、+V1及-V1端分别与LED数码显示模块U3、U4相应的端子通过导线连接；电源模块U1处于工作状态时，LED数码显示模块U3、U4分别显示+15V、-15V电压值，以此保证电源模块U1提供给温度传感器的工作电压正确，LED数码显示模块可测直流电压0～220V和-220V～0量程，信号调理装置选用HB5135B纯平、超薄全封闭机壳、LED数码显示。LED数码显示为5V供电，显示器大小为1寸，显示位数为三位，该LED显示模块可直观的告诉使用者信号调理装置给温度传感器的供电情况，包括供电是否正确、是否已经供电，也可以反映电源模块的工作情况，帮助设备使用操作者清楚调理装置的运行状态。
所述电源调理模块包括+15V电源调理模块X1和-15V电源调理模块X2，分别用于为20个温度传感器提供+15V、-15V工作电压，保证温度传感器正常的工作电源，其中+15V电源调理模块X1与-15V电源调理模块X2分别由11个接线端子组成，11个接线端子并列组成一排，各接线端子通过金属片连接，保证所有+15V、-15V电压处于等电势，电源端提供给20个温度传感器的压数值一致，减小供电电源引起的测量误差降，实现温度测量数据的高精度、高可靠性。电源模块U1的+15V、-15V通过导线与X1、X2模块的DY1+、DY1-连接，X1模块的DY1+-1～DY1+-20和X2模块的DY1--1～DY1--20分别与图2信号调理装置后面板的φ12连接器芯点通过导线焊接，后面板连接器数量为20个，分别对应20通道，这样就完成了20个温度传感器+15V、-15V供电。
所述信号调理模块实行一对一输入输出传输模式，通道互不干扰工作，包括信号输入模块X3和信号输出模块X4，这两模块分别由20组接线端子构成，用于温度传感器输出电压信号的调理，起到连接信号调理装置输入端即后面板与输出端即前面板的作用，其中信号输入模块X3和信号输出模块X4的输入端分别与后面板20通道对应的连接器芯点连接，同时信号输入模块X3和信号输出模块X4的输出端分别与前面板20通道对应的连接器芯点连接，信号输入模块X3和信号输出模块X4之间通过隔板进行绝缘，实现每路传感器输出的电压信号不串行、不干扰，同时输出信号出现故障时便于问题的快速查找与定位。所述前面板用于实现温度传感器输出信号的采集与记录；前面板与数据采集设备通过测试电缆连接，前面板与温度传感器也通过测试电缆相连，实现温度传感器输出信号的采集与记录，从而实现后面板和前面板分别为信号调理装置的输入、输出。
所述信号调理装置采用LXA型铝合金机箱，后面板输入端口和前面板输出端口均采用XS系列推拉式连接器——XS系列φ12航空标准连接器，具有高可靠性。所述过流保护模块U2安装于信号调理装置的后面板，起到保护内部元器件的作用当电流超过设定电流时候，设备自动断电，以保护设备，220V电源配备过流熔断保险丝，有效保护内部电路的设备的可靠运行。所述LED数码显示模块安装于信号调理装置的前面板。所述电源模块U1、电源调理模块安装于信号调理装置的底板。
多通道集成测温信号调理装置可保证20路温度传感器同时工作，并将输出信号进行调理。下面以一个传感器工作时的信号调理为例进行说明。首先，将温度传感器通过测试电缆连接到信号调理装置通道1的输入端口即CH1-1，再把通道1对应的输出端口CH1、数据采集设备及控制计算机连接起来。其次，信号调理装置接通220V电源，打开电源开关。两块LED数码显示模块分别显示+15V、-15V，表明电源模块给温度传感器提供的+15V、-15V电源正常。最后，启动数据采集设备和控制计算机，这就完成了一个温度传感器信号的调理与采集。
本装置配合温度传感器与数采设备可实现温度测试，采用模块化集成设计，极大的提高了试验现场的工作效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置，其特征在于，包括电源模块U1、电源开关U5、电源调理模块、LED数码显示模块U3、U4，信号调理模块和过流保护模块U2；
所述电源模块U1把220V交流变成直流，再把直流转换成所需要的振幅高频脉冲电源，最后再把这高脉冲电压整流，电容滤波输出所需的5V与±15V电压，为温度传感器供电；电源模块U1、过流保护模块U2与电源开关U5通过导线连接起来，组成一个闭合的有源电路；当信号调理装置接通220V电源，同时打开电源开关U5即保持ON的状态，此时电源模块U1指示灯亮，表明其已正常工作；
所述LED数码显示模块为电源模块提供显示功能，电源模块U1各端分别与LED数码显示模块U3、U4相应的端子通过导线连接；电源模块U1处于工作状态时，LED数码显示模块U3、U4分别显示+15V、-15V电压值，以此保证电源模块U1提供给温度传感器的工作电压正确；
所述电源调理模块包括+15V电源调理模块X1和-15V电源调理模块X2，分别用于为温度传感器提供+15V、-15V工作电压，其中+15V电源调理模块X1与-15V电源调理模块X2分别由11个接线端子组成，各接线端子通过金属片连接，保证所有+15V、-15V电压处于等电势；
所述信号调理模块包括信号输入模块X3和信号输出模块X4，这两模块分别由20组接线端子构成，用于温度传感器输出电压信号的调理，起到连接信号调理装置输入端即后面板与输出端即前面板的作用，其中信号输入模块X3和信号输出模块X4的输入端分别与后面板20通道对应的连接器芯点连接，同时信号输入模块X3和信号输出模块X4的输出端分别与前面板20通道对应的连接器芯点连接，所述前面板用于实现温度传感器输出信号的采集与记录；
所述过流保护模块U2安装于信号调理装置的后面板，起到保护内部元器件的作用。
2.如权利要求1所述的信号调理装置，其特征在于，信号输入模块X3和信号输出模块X4之间通过隔板进行绝缘。
3.如权利要求1所述的信号调理装置，其特征在于，所述电源模块U1把220V交流通过二极管整流电容滤波变成直流，再通过高频振荡发生器、开关管和高频开关变压器的作用，把直流转换成所需要的振幅高频脉冲电源，最后再通过高频二极管把这高脉冲电压整流。
4.如权利要求1所述的信号调理装置，其特征在于，所述LED数码显示模块安装于信号调理装置的前面板。
5.如权利要求1所述的信号调理装置，其特征在于，所述电源模块U1、电源调理模块安装于信号调理装置的底板。
6.如权利要求1至5中任一项所述的信号调理装置，其特征在于，所述信号调理装置采用LXA型铝合金机箱，后面板输入端口和前面板输出端口均采用XS系列推拉式连接器。
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