CN111596704A - 一种温度信号处理电路及自动化控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种温度信号处理电路及自动化控制器。该温度信号处理电路包括至少一个温度传感器、复用端子、导通控制单元、至少一个预处理单元和主控芯片。复用端子分别与至少一个温度传感器和导通控制单元电连接；导通控制单元的使能端与主控芯片电连接，主控芯片控制导通控制单元导通；至少一个预处理单元的各输入端均与导通控制单元电连接，预处理单元在导通控制单元导通时，将对应的提供的模拟温度信号转化为数字温度信号；主控芯片还与至少一个预处理单元的各输出端电连接，用于接收和处理至少一个预处理单元提供的数字温度信号。本技术方案实现了简化采集温度信号端子数量以降低温度信号处理电路板的尺寸的效果。

Description

一种温度信号处理电路及自动化控制器
技术领域
本发明实施例涉及自动化控制技术，尤其涉及一种温度信号处理电路及自动化控制器。
背景技术
温度是过程控制系统中重要的被控变量之一，工业现场通常采用非接触式测温方式。常见的检测方式有热膨胀原理法、压力温度原理法、热效应法、热电阻原理法及热辐射原理法等，其中热电阻原理法是最成熟的方法之一，它的测温原理是根据导体或者半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化用显示仪表反映出来，从而达到测温目的。目前，包括热电偶、热电阻及热敏电阻这三大类。其中，热电阻也是根据热电阻原理制成，其测温原理为输出电阻信号与温差之间有一定的函数关系，如此根据输出电阻信号来反映温差。
现有技术中，自动化控制器特别是船用控制器需要获取大量的不同的温度信号，对于每种温度信号都需对应设置特定的端子，当采集的温度信号数量不确定时，传递不同温度信号的端子的数量也是不确定的，这会导致电路板外围的端子数量急剧增加，使得电路板的尺寸增加。另外，在一些情况下，预先设置的端子实际不会使用会产生冗余，从而导致电路板接口浪费。
发明内容
本发明实施例提供一种温度信号处理电路及自动化控制器，以实现在满足不同温度信号采集需求的基础上，简化采集温度信号端子数量，降低温度信号处理电路板的尺寸。
第一方面，本发明实施例提供了一种温度信号处理电路，该温度信号处理电路包括至少一个温度传感器、复用端子、导通控制单元、至少一个预处理单元和主控芯片；
所述复用端子分别与所述至少一个温度传感器和所述导通控制单元电连接；
所述导通控制单元的使能端与所述主控芯片电连接，所述主控芯片用于控制所述导通控制单元将所述复用端子与一所述预处理单元导通；
所述至少一个预处理单元的各输入端与所述导通控制单元电连接，所述预处理单元用于在所述导通控制单元将所述复用端子与一所述预处理单元导通时，将对应的所述提供的模拟温度信号转化为数字温度信号；
所述主控芯片还与所述至少一个预处理单元的各输出端电连接，用于接收和处理所述至少一个预处理单元提供的所述数字温度信号。
可选的，所述导通控制单元包括至少一个电子开关，所述至少一个电子开关的各输入端与所述复用端子电连接，所述至少一个电子开关的各输出端与所述至少一个预处理单元的各输入端一一对应电连接。
可选的，所述预处理单元均包括信号放大电路及A/D转换单元，所述信号放大电路的输入端与所述电子开关的输出端电连接，所述信号放大电路的输出端与所述A/D转换单元电连接。
可选的，所述电子开关包括三级管、模拟开关及继电器中的至少一种。
可选的，所述模拟开关的阻值R满足:0Ω＜R≤2Ω。
可选的，所述包括PT100、PT1000及4-20mA。
可选的，所述预处理单元包括PT100温度信号预处理单元、PT1000温度信号预处理单元及4-20mA温度信号预处理单元。
第二方面，本发明实施例还提供了一种自动化控制器，该自动化控制器包括上述第一方面所述的温度信号处理电路。
本发明实施例中温度信号处理电路包括至少一个温度传感器、复用端子、导通控制单元、至少一个预处理单元和主控芯片。复用端子分别与至少一个温度传感器和导通控制单元电连接；导通控制单元的使能端与主控芯片电连接，主控芯片控制导通控制单元导通；预处理单元在导通控制单元导通时，将对应的提供的模拟温度信号转化为数字温度信号。与现有技术相比，各采集的温度信号需通过各对应设置的端子及导通控制单元才能输出至预处理单元以对不同的温度信号处理，如此当采集的温度信号数量不确定时，会导致温度信号处理电路板外围的端子数量急剧增加，使得电路板的尺寸增加。本技术方案中在主控芯片控制导通控制单元导通时，各采集的温度信号通过复用端子及导通控制单元传输至预处理单元以对不同的温度信号进行处理，实现了采集温度信号端子的复用，减少了温度信号端子的数量，降低了温度信号处理电路板的尺寸。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种温度信号处理电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种温度信号处理电路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的又一种温度信号处理电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种温度信号处理电路的结构示意图，如图1所示，该温度信号处理电路包括至少一个温度传感器10、复用端子20、导通控制单元30、至少一个预处理单元40和主控芯片50。复用端子20分别与至少一个温度传感器10和导通控制单元30电连接，导通控制单元30的使能端与主控芯片50电连接，主控芯片50用于控制导通控制单元30将复用端子20与一预处理单元40导通。至少一个预处理单元40的各输入端均与导通控制单元30电连接，预处理单元40用于在导通控制单元30将复用端子20与一预处理单元40导通时，将对应的10提供的模拟温度信号转化为数字温度信号。主控芯片50还与至少一个预处理单元40的各输出端电连接，用于接收和处理至少一个预处理单元40提供的数字温度信号。
其中，至少一个温度传感器10可以包括不同类型的温度传感器，用于采集不同种类的温度信号。示例性地，温度传感器10可设置包括采集精度不同或者温度采集范围不同的多种类型的温度传感器。至少一个预处理单元40可以包括与不同种类温度传感器一一对应的不同种类的温度信号预处理单元。主控芯片50与各预处理单元40电连接，在实际的船用温度信号处理电路中，主控芯片50会根据船体不同位置处所处的温度，控制对应的温度传感器10采集船体某一位置处的温度信号，然后当导通控制单元30导通时，对应的温度传感器10采集的船体某一位置处的温度信号经过对应的预处理单元40将该模拟温度信号转化为数字模拟温度信号。其中，主控芯片50在导通控制单元30导通时，不同的温度传感器10采集的温度信号经过对应的预处理单元40的处理后，主控芯片50对预处理单元40处理后的数字温度信号进行进一步的处理，计算得到实际所测的环境温度。
一般的，在通过温度主控芯片获取精确的环境温度时，通常温度主控芯片50通过导通控制单元30及端子构成的多输入回路来接收温度传感器10采集的各温度信号，其中，多输入回路中需对应配置采集温度信号的各端子，这样输入回路上采集的温度信号数量不确定时，采集温度信号对应的端子的数量也是不确定的，从而导致电路板外围的端子数量急剧增加，并且配置大量端子也会增加温度处理电路板制造成本。本发明实施例通过在输入回路中配置复用端子20，当主控芯片50控制导通控制单元30导通时，主控芯片50配置对应的温度传感器10采集温度信号，预处理电路40将对应温度传感器10采集的模拟温度信号转化为数字温度信号，然后主控芯片50接收并处理该数字温度信号，计算得到所测环境温度，这样在满足用户对不同温度信号采集需求的基础上，通过配置复用端子20简化了采集温度信号端子数量，简化了温度信号处理电路的设计，也降低了温度信号处理电路板的尺寸。
在上述实施例的基础上，可选的，图2是本发明实施例提供的另一种温度信号处理电路的结构示意图，如图2所示，导通控制单元30包括至少一个电子开关31，至少一个电子开关31的各输入端与复用端子20电连接，至少一个电子开关31的各输出端与至少一个预处理单元40的各输入端一一对应电连接。
其中，各电子开关31还包括各使能端，各电子开关31的各使能端与主控芯片50电连接，主控制芯片50控制各电子开关31将复用端子20与一预处理单元40导通。可以理解的是，这里各电子开关31所起的作用是控制各温度传感器10采集的温度信号的接入，然后将温度传感器10采集的温度信号传输至对应的预处理单元40。需要说明的是，各电子开关31具有很低的阻抗，且各电子开关31的阻值随温度变化较小，如此各电子开关31对温度传感器10采集的各温度信号不会造成很大的影响，还能进行温度补偿，保证了温度处理电路中主控芯片50计算得到的环境温度的精度，从而提高整个温度处理电路的可靠性。
可选的，参照图2，电子开关31包括三级管、模拟开关及继电器中的至少一种。
其中，为实现控制各温度传感器10采集的各温度信号的接入，示例性的，电子开关31可以为三极管、模拟开关及继电器中的至少一种，这里对电子开关的类型不作限定。
可选的，参照图2，模拟开关的阻值R满足:0Ω＜R≤2Ω。
其中，具体的，当电子开关31选取为模拟开关，模拟开关同样具有很低的阻抗，其阻值满足0Ω＜R≤2Ω，且模拟开关的阻值随温度变化较小，这样模拟开关不会对温度传感器10采集的各温度信号造成很大的影响，从而保证温度处理电路中主控芯片50计算得到的环境温度的精度。
可选的，参照图2，预处理单元40均包括信号放大电路41及A/D转换单元42，信号放大电路41的输入端与电子开关31的输出端电连接，信号放大电路41的输出端与A/D转换单元42电连接。
其中，主控芯片50控制电子开关31导通时，预处理单元40中信号放大电路41可以将温度传感器10采集的模拟温度信号进行过滤放大处理，以提高温度传感器10输出的温度信号的输出质量，然后A/D转换单元42将放大后的模拟温度信号转化为数字温度信号，主控芯片50识别并处理该数字温度信号，然后进一步计算出实际所测的温度。
可选的，图3是本发明实施例提供的又一种温度信号处理电路的结构示意图，参照图3，温度传感器10包括PT100温度传感器、PT1000温度传感器及4-20mA温度传感器。
示例性的，温度传感器10可以选取PT100温度传感器、PT1000温度传感器及4-20mA温度传感器。其中，PT100温度传感器是一种以铂(Pt)作成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数,其电阻和温度变化有一给定的连续函数关系，当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。其温度的采集范围可以在-200℃～+850℃范围内。PT1000温度传感器也是一种铂(Pt)作成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数,当PT1000温度为0℃时，其阻值为1000欧姆，在100℃时，其阻值约为1385.05欧姆。PT100温度传感器、PT1000温度传感器两者温度反应灵敏度不同，测温范围不同。PT1000温度传感器的温度反应灵敏度较高，而PT100测温范围较大一些。4-20mA温度传感器指的是传感器输出为4-20mA电流信号的传感器，该温度传感器是利用电流与电阻的关系来反映所测的温度。选用不同的温度传感器可以满足不同温度信号采集的需求，适应不同环境下温度的采集，方便用户测量不同范围内的温度。这里可以理解的是，本技术方案对对温度传感器的类型具体是不作限定的。
可选的，继续参照图3，预处理单元40包括PT100温度信号预处理单元、PT1000温度信号预单元及4-20mA温度信号预处理单元。
其中，当主控芯片配置PT100传感器通过电子开关31接入对应的模拟温度信号时，PT100温度信号预处理单元将该模拟温度信转化为数字温度信号，然后主控芯片50接收并处理该数字温度信号，最终计算得到所测环境温度并通过显示装置显示出所测温度；当主控芯片配置PT1000传感器通过电子开关31接入对应的模拟温度信号时，预处理单元中PT1000温度信号预处理单元将该模拟温度信转化为数字温度信号，然后主控芯片50接收并处理该数字温度信号，最终计算得到所测环境温度并通过显示装置显示出所测温度；同样的，当主控芯片配置4-20mA传感器通过电子开关31接入对应的模拟温度信号时，预处理单元中PT1000温度信号预处理单元将该模拟温度信号转化为数字温度信号，然后主控芯片50接收并处理该数字温度信号，最终计算得到所测环境温度并通过显示装置显示出所测温度。
本发明实施例还提供一种自动化控制器，示例性的，该自动化控制器可以为船用自动化控制器。该自动化控制器包括上述实施例提供的温度信号处理电路。由于该自动化控制器包括温度信号处理电路，也具有上述实施例的有益效果，这里不再赘述，另外，该自动化控制器采用复用端子降低了自动化控制器的制造成本，还实现了该自动化控制器的小型化设计。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种温度信号处理电路，其特征在于，包括至少一个温度传感器、复用端子、导通控制单元、至少一个预处理单元和主控芯片；
所述复用端子分别与所述至少一个温度传感器和所述导通控制单元电连接；
所述导通控制单元的使能端与所述主控芯片电连接，所述主控芯片用于控制所述导通控制单元将所述复用端子与一所述预处理单元导通；
所述至少一个预处理单元的各输入端与所述导通控制单元电连接，所述预处理单元用于在所述导通控制单元将所述复用端子与一所述预处理单元导通时，将对应的所述提供的模拟温度信号转化为数字温度信号；
所述主控芯片还与所述至少一个预处理单元的各输出端电连接，用于接收和处理所述至少一个预处理单元提供的所述数字温度信号。
2.根据权利要求1所述的温度信号处理电路，其特征在于，所述导通控制单元包括至少一个电子开关，所述至少一个电子开关的各输入端与所述复用端子电连接，所述至少一个电子开关的各输出端与所述至少一个预处理单元的各输入端一一对应电连接。
3.根据权利要求2所述的温度信号处理电路，其特征在于，所述预处理单元均包括信号放大电路及A/D转换单元，所述信号放大电路的输入端与所述电子开关的输出端电连接，所述信号放大电路的输出端与所述A/D转换单元电连接。
4.根据权利要求2所述的温度信号处理电路，其特征在于，所述电子开关包括三级管、模拟开关及继电器中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的温度信号处理电路，其特征在于，所述模拟开关的阻值R满足:0Ω＜R≤2Ω。
6.根据权利要求1所述的温度信号处理电路，其特征在于，所述温度传感器包括PT100温度传感器、PT1000温度传感器及4-20mA温度传感器。
7.根据权利要求6所述的温度信号处理电路，其特征在于，所述预处理单元包括PT100温度信号预处理单元、PT1000温度信号预处理单元及4-20mA温度信号预处理单元。
8.一种自动化控制器，其特征在于，包括上述权利要求1～7任一项所述的温度信号处理电路。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1658250A (zh) * 2004-02-19 2005-08-24 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 多通道信号监控电路及方法
CN102297730A (zh) * 2011-05-23 2011-12-28 国网电力科学研究院 一种多通道的通用测温模件
CN202583845U (zh) * 2012-04-20 2012-12-05 石家庄开发区天远科技有限公司 一种车载工程机械远程监控装置
CN103177132A (zh) * 2013-03-26 2013-06-26 国家电网公司 一种多路信息采集系统
CN103378860A (zh) * 2012-04-23 2013-10-30 合肥科盛微电子科技有限公司 支持多种模数转换器接口的系统
CN203365651U (zh) * 2013-07-12 2013-12-25 国家电网公司 蓄电池数据采集装置
CN103968969A (zh) * 2013-01-29 2014-08-06 西门子公司 温度测量装置和可编程片上系统芯片
CN206209693U (zh) * 2016-08-29 2017-05-31 北京声智科技有限公司 一种多通道音频信号并行采集装置
CN107063495A (zh) * 2016-11-28 2017-08-18 科诺伟业风能设备（北京）有限公司 两线制pt100电阻和ntc电阻兼容的测温电路
CN108254089A (zh) * 2018-03-22 2018-07-06 深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司 一种温度采样电路及控制器
CN209373539U (zh) * 2019-03-29 2019-09-10 三江学院 一种基于虚拟现实的手势交互装置
CN110440946A (zh) * 2019-09-12 2019-11-12 四川轻化工大学 白酒窖池温度监测装置和温度监测系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1658250A (zh) * 2004-02-19 2005-08-24 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 多通道信号监控电路及方法
CN102297730A (zh) * 2011-05-23 2011-12-28 国网电力科学研究院 一种多通道的通用测温模件
CN202583845U (zh) * 2012-04-20 2012-12-05 石家庄开发区天远科技有限公司 一种车载工程机械远程监控装置
CN103378860A (zh) * 2012-04-23 2013-10-30 合肥科盛微电子科技有限公司 支持多种模数转换器接口的系统
CN103968969A (zh) * 2013-01-29 2014-08-06 西门子公司 温度测量装置和可编程片上系统芯片
CN103177132A (zh) * 2013-03-26 2013-06-26 国家电网公司 一种多路信息采集系统
CN203365651U (zh) * 2013-07-12 2013-12-25 国家电网公司 蓄电池数据采集装置
CN206209693U (zh) * 2016-08-29 2017-05-31 北京声智科技有限公司 一种多通道音频信号并行采集装置
CN107063495A (zh) * 2016-11-28 2017-08-18 科诺伟业风能设备（北京）有限公司 两线制pt100电阻和ntc电阻兼容的测温电路
CN108254089A (zh) * 2018-03-22 2018-07-06 深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司 一种温度采样电路及控制器
CN209373539U (zh) * 2019-03-29 2019-09-10 三江学院 一种基于虚拟现实的手势交互装置
CN110440946A (zh) * 2019-09-12 2019-11-12 四川轻化工大学 白酒窖池温度监测装置和温度监测系统

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