CN108037790A - 一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路 - Google Patents

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    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/567—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—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
    • G01K7/18—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

Abstract

本发明一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，包括恒流源采集电路、恒流源调试电路，恒流源采集电路给RPt电阻传感器供电，将RPt电阻传感器阻值变化转换为电压信号；将恒流源调试电路的调节电阻阻值设置为RPt电阻传感器信号采集范围的中间阻值，从而形成RPt电阻传感器信号基准电压值，获取RPt电阻传感器输出端电压值与基准电压值之间的压差信号。本电路具有分辨率高、信号采集可靠且电路调试简单等优点。

Description

一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路
技术领域
本发明属于航空电气技术领域，涉及一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路。
背景技术
飞机上环控系统控制器需要采集大量的铂电阻温度信号作为控制依据，目前的恒流源铂电阻信号采集电路，当需要同时采集多路RPt电阻传感器信号，而多路RPt电阻传感器采集范围信号不同时，需要针对每一路RPt电阻传感器采集范围设计对应的AD转换电路；如果上述多路不同采集范围的RPt电阻传感器采用同一AD转换电路时，则需要牺牲采集范围较小的RPt电阻传感器的信号分辨率，且电路调试较为复杂。如果要保证每一路RPt电阻传感器信号分辨率，则需要为每一路RPt电阻传感器设计AD转换电路。
发明内容
本发明的目的：本发明正是针对上述现有多路RPt电阻传感器信号采集电路中存在的不足而设计了一种基于双恒流源的RPt电阻传感器信号采集调试电路，该调试电路通过运算放大器搭建双恒流源电路，一路作为RPt电阻传感器信号采集电路，另一路作为基准电压调试电路；对于不同的RPt电阻传感器采集范围，通过快速设置不同的基准电压，将多路RPt电阻传感器信号转换至相近的电压范围内。
本发明采用如下技术方案：
一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，包括恒流源采集电路、恒流源调试电路，恒流源采集电路给RPt电阻传感器供电，将RPt电阻传感器阻值变化转换为电压信号；将恒流源调试电路的调节电阻阻值设置为RPt电阻传感器信号采集范围的中间阻值，从而形成RPt电阻传感器信号基准电压值，获取RPt电阻传感器输出端电压值与基准电压值之间的压差信号。
所述的一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，用同一稳压管D1形成稳定2.5V电压给恒流源采集电路和恒流源调试电路供电。
所述的一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，恒流源采集电路和恒流源调试电路共用一个双路集成运算放大器M1；将运算放大器M1的5脚接地，8脚接15V电源，将电容C2的一端接地，电容C2另一端接15V电源；稳压管D1的1脚与限流电阻R4的一端连接，稳压管D1的2脚接地，限流电阻R4的另一端连接直流15V电源，如此稳压管1脚形成2.5V稳定电压；将稳压管D1的1脚连接电容C3的一端，稳压管D1的2脚连接电容C3的另一端。
所述的一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，所述恒流源采集电路包括：将稳压管D1的1脚与运算放大器M1的3脚相连，运算放大器M1的2脚与电阻R5的一端连接、电阻R5的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，RPt电阻传感器的一端与运算放大器M1的1脚连接，RPt电阻传感器的另一端与运算放大器M1的2脚连接，如此形成流过RPt电阻传感器的恒定电流；运算放大器M1的1脚、2脚分别与电容C1的两端连接,运算放大器M1的1脚电压为RPt电阻传感器处理后电压信号。
所述的一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，所述恒流源调试电路包括：将稳压管D1的1脚与运算放大器M1的5脚相连，运算放大器M1的6脚与电阻R2的一端连接、电阻R2的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接地，调试电阻R1的一端与运算放大器M1的7脚连接，调试电阻R1的另一端与运算放大器M1的6脚连接，运算放大器M1的7脚电压值为输出基准电压信号，与RPt电阻传感器信号采集范围中间值的电压值相等。
有益效果
通过图2中的采集调试电路，可将多路不同采集范围的RPt电阻传感器信号转换为相近范围的电压信号，可有效解决多路不同采集范围的RPt电阻传感器信号采用同一AD转换电路时，对于部分RPt电阻传感器信号分辨率的牺牲，有助于AD转换电路的统一，大大减少控制器采集电路的规模和体积，从而减轻控制器的重量。
在每一路恒流源电路中都设计有补偿阻值温漂的调节电阻(图2中的电阻R3和电阻R6)，根据选择的限流电阻的温度特性和误差范围，选择调节电阻的额定阻值，通过恒流源的电阻温度特性可满足铂电阻信号的高精度、高可靠性采集。
附图说明
图1是应用于航空环控系统的双恒流源铂电阻信号采集调试电路的连接框图；
图2是RPt电阻传感器信号采集模块电路图。
具体实施方式
本发明具体包括一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，用同一稳压管D1形成稳定2.5V电压给两路运放供电，选择相同的限流电阻形成等电流恒流源，A路恒流源给RPt电阻传感器供电，将传感器阻值变化转换为电压信号；根据RPt电阻传感器信号采集范围和A/D转换电路模拟量采样范围确定B路恒流源调节电阻阻值。可实现RPt电阻传感器采集电路快速、精确、可靠采集调试。
该铂电阻信号采集调试电路中，将运算放大器M1的4脚接地，8脚接15V电源，将电容C2的一端接地，电容C2另一端接15V电源；稳压管D1的1脚与限流电阻R4的一端连接，稳压管D1的2脚接地，限流电阻R4的另一端连接直流15V电源，如此稳压管1脚形成2.5V稳定电压。将稳压管D1的1脚连接电容C3的一端，稳压管D1的2脚连接电容C3的另一端。
将稳压管D1的1脚与运算放大器M1的5脚、3脚相连，运算放大器M1的2脚与电阻R5的一端连接、电阻R5的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，RPt电阻传感器的一端与运算放大器M1的1脚连接，RPt电阻传感器的另一端与运算放大器M1的2脚连接，如此形成流过RPt电阻传感器的恒定电流；运算放大器M1的1脚、2脚分别与电容C1的两端连接。
运算放大器M1的6脚与电阻R2的一端连接、电阻R2的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接地，电阻R1的一端与运算放大器M1的7脚连接，电阻R1的另一端与运算放大器M1的6脚连接。运算放大器M1的7脚电压值为输出基准电压信号，与RPt电阻传感器信号采集范围中间值的电压值相等。
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详述：
参见图1和图2所示，该种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，通过运算放大器搭建双恒流源电路，一路为RPt电阻传感器供电，作为信号采集电路；另一路为调试电阻供电，作为基准电压调试电路；对于不同的RPt电阻传感器信号采集范围，可将其调试为相近范围的电压信号。实现RPt电阻传感器信号AD转换分辨率最大化，同时大大提高电路调试的效率。
第一路RPt电阻传感器采集范围-50℃～120℃，阻值范围783.2Ω～1460.6Ω；
采用图2双恒流源铂电阻信号采集调试电路，
R1＝(783.2+1460.6)Ω/2＝1121.9Ω；信号经放大转换后压差信号范围-9.4836V～9.4836V，AD转换电路设定采样范围-10V～10V。
第二路RPt电阻传感器采集范围0℃～150℃，阻值范围1000Ω～1573.1Ω；
采用图2双恒流源铂电阻信号采集调试电路，
R1＝(1000～1573.1)Ω/2＝1286.55Ω；信号经放大转换后压差信号范围-8.5965V～8.5965V，AD转换电路设定采样范围-10V～10V。
通过图2中的采集调试电路，将两路不同采集范围的RPt电阻传感器信号转换为相近范围的电压信号，通过同一-10V～10V采样范围的12位AD转换电路进行AD转换，信号分辨率较高，同时减少控制器采集电路的规模和体积，减轻控制器的重量。

Claims (5)

1.一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，其特征在于，包括恒流源采集电路、恒流源调试电路，恒流源采集电路给RPt电阻传感器供电，将RPt电阻传感器阻值变化转换为电压信号；将恒流源调试电路的调节电阻阻值设置为RPt电阻传感器信号采集范围的中间阻值，从而形成RPt电阻传感器信号基准电压值，获取RPt电阻传感器输出端电压值与基准电压值之间的压差信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，其特征在于，用同一稳压管D1形成稳定2.5V电压给恒流源采集电路和恒流源调试电路供电。
3.根据权利要求2所述的一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，其特征在于，恒流源采集电路和恒流源调试电路共用一个双路集成运算放大器M1；将运算放大器M1的5脚接地，8脚接15V电源，将电容C2的一端接地，电容C2另一端接15V电源；稳压管D1的1脚与限流电阻R4的一端连接，稳压管D1的2脚接地，限流电阻R4的另一端连接直流15V电源，如此稳压管1脚形成2.5V稳定电压；将稳压管D1的1脚连接电容C3的一端，稳压管D1的2脚连接电容C3的另一端。
4.根据权利要求3所述的一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，其特征在于，所述恒流源采集电路包括：将稳压管D1的1脚与运算放大器M1的3脚相连，运算放大器M1的2脚与电阻R5的一端连接、电阻R5的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，RPt电阻传感器的一端与运算放大器M1的1脚连接，RPt电阻传感器的另一端与运算放大器M1的2脚连接，如此形成流过RPt电阻传感器的恒定电流；运算放大器M1的1脚、2脚分别与电容C1的两端连接,运算放大器M1的1脚电压为RPt电阻传感器处理后电压信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于双恒流源的铂电阻信号采集调试电路，其特征在于，所述恒流源调试电路包括：将稳压管D1的1脚与运算放大器M1的5脚相连，运算放大器M1的6脚与电阻R2的一端连接、电阻R2的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接地，调试电阻R1的一端与运算放大器M1的7脚连接，调试电阻R1的另一端与运算放大器M1的6脚连接，运算放大器M1的7脚电压值为输出基准电压信号，与RPt电阻传感器信号采集范围中间值的电压值相等。
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