CN113703369B - 一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路 - Google Patents

一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路，属于航空电气技术领域。本发明只需单个接口便可实现对不同通道进行依次采集，从而实现多路热电偶采集功能，可利用较少的资源实现多路热电偶采集，实现资源利用的最大化。该电路提高了多路热电偶采集电路的资源有效利用率，电路元器件数量少，测量精度高，可靠性高，参数选择简单，调试方便，适用范围广，环境适用性强，在采集通路较多、接口资源有限时具有很高的推广价值。

Description

一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路
技术领域
本发明属于航空电气技术领域，具体涉及一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路。
背景技术
热电偶由于其测量范围广、测量精度高的特点，常用于飞机发动机缸温的采集。为了保证飞机的飞行安全，必须对发动机的状态进行实时监控，热电偶传感器是发动机缸温常用的温度传感器，其宽范围、高精度符合飞机安全性的要求。飞机上由于发动机需检测缸温路数较多，通常需要同时采集多路发动机缸温信号，因此电路设计过程中需要较多接口资源对热电偶传感器进行采集、控制等操作，如果接口资源较少容易影响系统功能的实现。因此需要设计一种新型电路，能够用较少资源实现多路热电偶采集的功能。
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：如何设计一种多路热电偶采集电路，能够利用较少资源实现多路采集的要求，实现资源利用的最大化。
(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模拟开关的多路热电偶采集电路，包括：热电偶传感器、热电偶采集调理模块，选通模块以及MCU，各热电偶传感器分别接入对应的热电偶采集调理模块，各热电偶传感器的信号在热电偶采集调理模块中经过内部的滤波、放大、补偿、模数转换后，在MCU的时钟信号和片选信号的控制下以数字量的形式输出至选通模块，MCU通过使能信号和地址信号控制选通模块的不同通道接通，进而将数据输出至MCU，MCU将采集回的数据进行解析后，用以监控飞机发动机的状态。
优选地，所述热电偶采集调理模块为MAX31855，模拟开关为SB508A，MCU为数字信号处理器TMS320F28335PGFA，热电偶传感器T1、T2分别与对应热电偶采集调理模块U1、U2连接，在热电偶采集调理模块可实现热电偶传感器信号的滤波、放大、补偿和模数转换后，当热电偶采集调理模块的片选端即CS端置低，且MCU，即U4在热电偶采集调理模块的时钟端SCK端施加时钟信号时，热电偶采集调理模块以数字量的形式输出采集结果至选通模块U3，选通模块U3根据MCU发出的控制指令控制各个路进行开通、关闭。
优选地，所述热电偶采集调理模块U1的输入端正极，即3脚接热电偶传感器T1的正极，U1的输入端负极，即2脚接热电偶传感器T1的负极，U1的时钟端SCK端，即5脚接MCU输出的时钟信号CLK，U1的片选端CS端，即6脚接MCU输出的片选信号SS，U1的输出端，即7脚接选通模块U3的通道S1，即4脚，U1的电源端，即4脚接电源正极VCC，U1的1脚接电源地。
优选地，所述热电偶采集调理模块U2的输入端正极，即3脚接热电偶传感器T2的正极，U2的输入端负极，即2脚接热电偶传感器T2的负极，U2的时钟端SCK端，即5脚接MCU输出的时钟信号CLK，U2的片选端CS端，即6脚接MCU输出的片选信号SS，U2的输出端，即7脚接选通模块U3的通道S2，即5脚，U2的电源端，即4脚接电源正极VCC，U2的1脚接电源地。
优选地，U4的时钟端CLK脚、片选控制端SS脚分别与热电偶采集调理模块U1、U2的5脚、6脚相连，用于控制热电偶传感器信号的采集、调理输出，U4的输入输出口IO1～IO3脚分别与U3的地址端A0～A2脚相连，用以控制选通的通道，U4的IO4脚与U3的使能引脚EN脚相连，用以控制选通模块使能，U4的输入端AD_IN1脚与U3的输出端8脚相连，用以接收选通模块所发送的数据。
优选地，U3的1脚AO与U4的IO1脚相连，U3的16脚A1与U4的IO2脚相连，U3的15脚A2与U4的IO3相连，U3的2脚EN与U4的IO4相连，U3的8脚SO与U4的AD_IN1相连,U3的13脚VDD与+15V相连，U3的3脚VSS与-15V相连，U3的14脚GND与GND相连。
优选地，所述热电偶传感器T1、T2为K、J、N、T或E型热电偶传感器。
优选地，单路所述热电偶采集调理模块的温度分辨率为0.25℃。
优选地，热电偶传感器的路数可扩展，相应地，热电偶采集调理模块的数据可根据热电偶传感器的路数可扩展。
本发明还提供了一种所述电路在航空电气技术领域中的应用。
(三)有益效果
本发明提出一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路，只需单个接口便可实现对不同通道进行依次采集，从而实现多路热电偶采集功能，可利用较少的资源实现多路热电偶采集，实现资源利用的最大化。该电路提高了多路热电偶采集电路的资源有效利用率，电路元器件数量少，测量精度高，可靠性高，参数选择简单，调试方便，适用范围广，环境适用性强，在采集通路较多、接口资源有限时具有很高的推广价值。
附图说明
图1是本发明提供的一种应用于飞机多路热电偶采集的电路图。
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。
图1为本发明提供一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路，是一种应用于航空多路热电偶传感器采集的通用电路，包括：热电偶传感器，热电偶采集调理模块，选通模块以及MCU，热电偶传感器分别接入对应的热电偶采集调理模块，经过热电偶采集调理模块内部的滤波、放大、补偿、模数转换后，在MCU的时钟信号和片选信号的控制下以数字量的形式输出至选通模块，MCU通过使能信号和地址信号控制选通模块的不同通道接通，进而将数据输出至MCU，MCU将采集回的数据进行解析后，用以监控飞机发动机的状态。
本实施例中，热电偶采集调理模块为MAX31855，模拟开关为SB508A，MCU为数字信号处理器TMS320F28335PGFA，热电偶传感器T1、T2分别与对应热电偶采集调理模块U1、U2连接(热电偶传感器的路数可扩展，相应地，热电偶采集调理模块的数据可根据热电偶传感器的路数进行扩展)，在热电偶采集调理模块可实现热电偶传感器信号的滤波、放大、补偿和模数转换后，当热电偶采集调理模块的片选端(CS端)置低，且MCU，即U4在热电偶采集调理模块的时钟端SCK端施加时钟信号时，热电偶采集调理模块以数字量的形式输出采集结果至选通模块U3，选通模块U3根据MCU发出的控制指令控制各个路进行开通、关闭，使得MCU实现用较少资源采集多路热电偶的功能。
其中，热电偶采集调理模块U1的输入端正极，即3脚接热电偶传感器T1的正极，U1的输入端负极，即2脚接热电偶传感器T1的负极，U1的时钟端SCK端，即5脚接MCU输出的时钟信号CLK，U1的片选端CS端，即6脚接MCU输出的片选信号SS，U1的输出端，即7脚接选通模块U3的4脚(通道S1)，U1的电源端，即4脚接电源正极VCC，U1的1脚接电源地。
热电偶采集调理模块U2的3脚即输入端正极接热电偶传感器T2的正极，U2的2脚即输入端负极接热电偶传感器T2的负极，U2的5即脚时钟端SCK端接MCU输出的时钟信号CLK，U2的6脚即片选端CS端接MCU输出的片选信号SS，U2的7脚即输出端接选通模块U3的5脚(通道S2)，U2的4脚即电源端接电源正极VCC，U2的1脚接电源地。
U4的时钟端CLK脚、片选控制端SS脚分别与热电偶采集调理模块U1、U2的5脚、6脚相连，用于控制热电偶传感器信号的采集、调理输出，U4的输入输出口IO1～IO3脚分别与U3的地址端A0～A2脚相连，用以控制选通的通道，U4的IO4脚与U3的使能引脚EN脚相连，用以控制选通模块使能，U4的输入端AD_IN1脚与U3的输出端8脚相连，用以接收选通模块所发送的数据。
U3的1脚AO与U4的IO1脚相连，U3的16脚A1与U4的IO2脚相连，U3的15脚A2与U4的IO3相连，U3的2脚EN与U4的IO4相连，U3的8脚SO与U4的AD_IN1相连,U3的13脚VDD与+15V相连，U3的3脚VSS与-15V相连，U3的14脚GND与GND相连。
热电偶传感器T1、T2可为K、J、N、T或E型热电偶传感器。单路热电偶采集调理模块的温度分辨率为0.25℃。
可以看出，本发明提供的上述基于模拟开关的多路热电偶采集电路，可实现较少资源采集多路热电偶传感器的功能，具有电路元器件数量少可靠性高、适用范围广、环境适用性强的优点，具有典型推广价值。
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 (7)

1.一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路，其特征在于，包括：热电偶传感器、热电偶采集调理模块，选通模块以及MCU，各热电偶传感器分别接入对应的热电偶采集调理模块，各热电偶传感器的信号在热电偶采集调理模块中经过内部的滤波、放大、补偿、模数转换后，在MCU的时钟信号和片选信号的控制下以数字量的形式输出至选通模块，MCU通过使能信号和地址信号控制选通模块的不同通道接通，进而将数据输出至MCU，MCU将采集回的数据进行解析后，用以监控飞机发动机的状态；
所述热电偶采集调理模块为MAX31855，模拟开关为SB508A，MCU为数字信号处理器TMS320F28335PGFA，热电偶传感器T1、T2分别与对应热电偶采集调理模块U1、U2连接，在热电偶采集调理模块可实现热电偶传感器信号的滤波、放大、补偿和模数转换后，当热电偶采集调理模块的片选端即CS端置低，且MCU，即U4在热电偶采集调理模块的时钟端SCK端施加时钟信号时，热电偶采集调理模块以数字量的形式输出采集结果至选通模块U3，选通模块U3根据MCU发出的控制指令控制各个路进行开通、关闭；
所述热电偶采集调理模块U1的输入端正极，即3脚接热电偶传感器T1的正极，U1的输入端负极，即2脚接热电偶传感器T1的负极，U1的时钟端SCK端，即5脚接MCU输出的时钟信号CLK，U1的片选端CS端，即6脚接MCU输出的片选信号SS，U1的输出端，即7脚接选通模块U3的通道S1，即4脚，U1的电源端，即4脚接电源正极VCC，U1的1脚接电源地。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述热电偶采集调理模块U2的输入端正极，即3脚接热电偶传感器T2的正极，U2的输入端负极，即2脚接热电偶传感器T2的负极，U2的时钟端SCK端，即5脚接MCU输出的时钟信号CLK，U2的片选端CS端，即6脚接MCU输出的片选信号SS，U2的输出端，即7脚接选通模块U3的通道S2，即5脚，U2的电源端，即4脚接电源正极VCC，U2的1脚接电源地。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，U4的时钟端CLK脚、片选控制端SS脚分别与热电偶采集调理模块U1、U2的5脚、6脚相连，用于控制热电偶传感器信号的采集、调理输出，U4的输入输出口IO1～IO3脚分别与U3的地址端A0～A2脚相连，用以控制选通的通道，U4的IO4脚与U3的使能引脚EN脚相连，用以控制选通模块使能，U4的输入端AD_IN1脚与U3的输出端8脚相连，用以接收选通模块所发送的数据。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，U3的1脚AO与U4的IO1脚相连，U3的16脚A1与U4的IO2脚相连，U3的15脚A2与U4的IO3相连，U3的2脚EN与U4的IO4相连，U3的8脚SO与U4的AD_IN1相连,U3的13脚VDD与+15V相连，U3的3脚VSS与-15V相连，U3的14脚GND与GND相连。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述热电偶传感器T1、T2为K、J、N、T或E型热电偶传感器。
6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，单路所述热电偶采集调理模块的温度分辨率为0.25℃。
7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，热电偶传感器的路数可扩展，相应地，热电偶采集调理模块的数据可根据热电偶传感器的路数可扩展。
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