CN1635349A - 多路温度信号预处理电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机控制的、用于温度传感器信号采集与处理的、具有多个信号采集与处理通道的前端电子设备。用于多测量点温度自动监测与控制系统。一种多路温度信号预处理电路，包括有机箱，多个温度信号输入，基准电压产生电路，其主要特点包括有多个输入电路与其对应的多个温度信号输入、放大电路连接；放大电路连接于多路输出调制电路，多路输出调制电路输出信号；基准电压产生电路与输入电路的输入端连接；输入电路的输出端连接放大电路进而与多路输出调制电路连接或输入电路的输出端连接参比端(冷端)信号处理电路并进而与多路输出调制电路连接，两种连接方式采用跳线器/开关选择设置；计算机控制端连于多路输出调制电路。本发明的有益效果是，适用性强，是一种既可以用于采集处理热电偶信号，也可以用于采集处理热电阻信号的前端设备；集成度高，单机包含通道数多；实行多路同时采集处理，处理速度快。

Description

多路温度信号预处理电路

技术领域：

本发明涉及一种计算机控制的、用于温度传感器信号采集与处理的、具有多个信号采集与处理通道的前端电子设备。主要用于大型多测量点温度自动监测与控制系统。

背景技术：

目前，用于单个测量点的温度信号测量或监测设备，无论采用热敏电阻做测温元件，还是采用热电偶做测温元件的，都已经商品化了。然而作为一种标准的，多路的、可实现计算机控制的、不仅适用于热电偶做温度传感器，而且也适用于热敏电阻做温度传感器的、可用于大型的、具有多个测量点的温度自动监测与控制系统的温度信号采集与处理设备尚见到。

发明内容：

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种多路温度信号预处理电路。用于温度传感器信号的采集与预处理，是一个计算机控制的多路温度信号采集与处理设备，通过它可实现多点温度监测，它主要用于大型多点温度自动监测与控制系统。

本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现：一种多路温度信号预处理电路，包括有机箱，多个温度信号输入(CH_x)，基准电压产生电路(C)，其主要特点包括有多个输入电路(A_x)与其对应的多个温度信号输入(CH_x)、放大电路(B_x)连接；放大电路(B_x)连接于多路输出调制电路(F)，多路输出调制电路(F)输出信号；基准电压产生电路(C)与输入电路(A_x)的输入端连接；输入电路(A_末)的输出端连接放大电路(B_末)进而与多路输出调制电路(F)连接或输入电路(A_末)的输出端连接参比端(冷端)信号处理电路(D)并进而与多路输出调制电路(F)连接，两种连接方式采用跳线器/开关选择设置；计算机控制端连于多路输出调制电路(F)。

所述的多路温度信号预处理电路还包括有所述的多个温度信号输入(CH_x)、多个输入电路(A_x)、多个放大电路(B_x)的X为1-256个。

本发明还包括有手动控制电路(E)与多路输出调制电路(F)连接。

所述的输入电路(A_x)，是由R₁、R₂、R₃和热敏电阻R_t组成的电桥；R_t为外接热敏电阻，其AGND端为模拟信号接地端，H‘与L‘端为输出端，采用三线制输入连接方式。

所述的输入电路(A_x)，还可由R₁、R₂、R₃和热电偶组成电桥电路形式，只是其中R₁、R₂缺省，R₃短接，AGND端为模拟信号接地端，H‘与L‘端为输出端，采用二线制输入方式。

本发明的放大电路(B_x)为输入电路(A_x)的输出端H‘通过电阻RA连于超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端，模拟信号接地端AGND通过电容CA连于H‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端之间；模拟信号接地端AGND通过电阻RF或RG连于H‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端之间，RF或RG可通过跳线器/开关进行选择；放大器A₁输出端与多路输出调制电路(F)连接。

所述的放大电路(B_x)还包括有输入电路(A_x)的输出端L‘通过电阻RB连于超低偏置电压漂移运算放大器A₁负输入端，模拟信号接地端AGND通过电容CB连于L‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁负输入端之间；电阻RH、RI并联于运算放大器A₁负输入端与输出端之间，RH、RI可通过跳线器/开关进行选择。

多路温度信号预处理电路的参比端(冷端)信号处理电路(D)，模拟信号接地端AGND通过电阻R6连于超低偏置电压漂移运算放大器U₁正输入端；模拟信号接地端AGND通过Q3、C4、R5、P1连于超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端；模拟信号接地端AGND通过C3连于P1和超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端；P2、R7连于U₁负输入端和输出端之间；传感器SENSOR的“+”端连接超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端，而“-”端连接负电压源-V，传感器可以内置(即连接于机箱内部)也可以外接(即连接于机箱外部)。

机箱的后面板设置有连接器，为级连输入连接器和为级连输出连接器；机箱的前面板设置通道输入连接器；机箱的前面板设置有220VAC电压指示灯；在机箱的后面板上还设有交流电压输入通断控制开关、保险丝盒。

本发明的有益效果是，适用性强，是一种既可以用于采集处理热电偶信号，也可以用于采集处理热电阻信号的前端设备；集成度高，单机包含通道数多；实行多路同时采集处理，处理速度快；灵敏度高，输入信号的最小幅度为μV量级；实行多选1调制输出模式；计算机控制，可实行多机箱级连。

附图说明：

图1为本发明实施例的电路结构框图；

图2为本发明第一种输入电路结构框图；

图3为本发明第二种输入电路结构框图；

图4为本发明放大电路结构框图；

图5为本发明参比端(冷端)信号处理电路结构框图。

具体实施方式：

以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述：

见图1，多路温度信号预处理电路，有机箱，多个温度信号输入CH_x，基准电压产生电路C，其主要特点包括有多个输入电路A_x与其对应的多个温度信号输入CH_x、放大电路B_x连接；放大电路B_x连接于多路输出调制电路F，多路输出调制电路F输出信号；基准电压产生电路C与输入电路A_x的输入端连接；输入电路A_末的输出端连接放大电路B_末进而与多路输出调制电路F连接或输入电路A_末的输出端连接参比端(冷端)信号处理电路D并进而与多路输出调制电路F连接，两种连接方式采用跳线器/开关选择设置；计算机控制端连于多路输出调制电路F。多个温度信号输入CH_x、多个输入电路A_x、多个放大电路B_x的X为32个。可实现多机箱级连，单台计算机直接控制，最多可级连八个机箱，达到256个输入通道。手动控制电路E与多路输出调制电路F连接。

图2为第一种输入电路结构框图。输入电路A_x，是由R₁、R₂、R₃和热敏电阻R_t组成的电桥；R_t为外接热敏电阻，其AGND端为模拟信号接地端，H‘与L‘端为输出端，采用三线制输入连接方式。

图3为第二种输入电路结构框图。输入电路A_x，还可由R₁、R₂、R₃和热电偶组成电桥电路形式，只是将其中R₁、R₂缺省，R₃短接，其AGND端为模拟信号接地端，H‘与L‘端为输出端，采用二线制输入连接方式。

图4为放大电路结构框图。放大电路B_x为输入电路A_x的输出端H‘通过电阻RA连于超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端，模拟信号接地端AGND通过电容CA连于H‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端之间；模拟信号接地端AGND通过电阻RF或RG连于H‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端之间，RF或RG可通过跳线器/开关进行选择；放大器A₁输出端与多路输出调制电路F连接。

放大电路B_x还包括有输入电路A_x的输出端L‘通过电阻RB连于超低偏置电压漂移运算放大器A₁负输入端，模拟信号接地端AGND通过电容CB连于L‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁负输入端之间；电阻RH、RI并联于运算放大器A₁负输入端与输出端之间；RH、RI可通过跳线器/开关进行选择。

图5为参比端(冷端)信号处理电路结构框图。多路温度信号预处理电路的参比端(冷端)信号处理电路D，模拟信号接地端AGND通过电阻R6连于超低偏置电压漂移运算放大器U₁正输入端；模拟信号接地端AGND通过Q3、C4、R5、P1连于超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端；模拟信号接地端AGND通过C3，连于P1和超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端；P2、R7连于U₁负输入端和输出端之间；传感器SENSOR的“+”端连接超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端，而“-”端连接负电压源-V，传感器可以内置(即连接于机箱内部)也可以外接(即连接于机箱外部)。参比端(冷端)信号处理电路用于采集和处理参比端处的温度信号。为反相求和放大电路，采用超低偏置电压、超低偏置电压漂移运算放大器构成，其电路形式是一个反相求和放大电路。求和电路共有两个输入支路，一路来自静态偏置电流产生电路，它主要采用低温度漂移系数基准二极管Q3与偏置电阻R5、P1构成；另一路来自温度传感器，如上所述，温度传感器可采用内置式(即安装在电路板上置于箱体内部)，也可以采用外接式(即置于箱体外部)，引线通过第32通道输入连接器进入箱体内部的电路；每个机箱的第32通道是一个特殊的通道，它可以接受热电偶或热电阻信号输入，也可以接受外部传感器信号输入，不同输入方式之间采用跳线器/开关进行选择和转换。

多路温度信号预处理电路的箱体的后面板设置有连接器，可为级连输入连接器和为级连输出连接器；箱体的前面板设置通道输入连接器；多路温度信号预处理电路采用220VAC电压供电，220VAC输入连接器为单相3-PIN通用插座，220VAC输入连接器位于箱体的后面板上，在仪器的后面板上还安装有一个220VAC输入通断控制开关与一个保险丝盒，机箱的前面板设置有220VAC电压指示灯。

手动控制电路E是一个逻辑电平设置电路，它由开关和TTL反相器构成。通过该电路也可以实现多选1调制输出功能，在单机箱工作时，可实现32选1调制输出；在多机箱工作时，最多可实现256选1调制输出。

多路输出调制电路F有多路调制输出器，它采用高精度、高速模拟开关构成；还有译码电路，实现选通控制功能，它主要由译码器和一些逻辑器件组成；有是箱号识别电路，它也是译码电路的选通信号产生电路。箱号识别电路采用一个数值比较器和开关等元件构成；同时有输出缓冲/隔离电路，在多路输出调制电路F中设置了一个输出缓冲/隔离电路；它是采用集成运算放大器构成的跟随器电路。多路输出调制电路F有两种输出方式可以选择，一个是缓冲输出方式，即通过上述的输出缓冲/隔离电路输出信号；另一个是直接输出方式，即不通过输出缓冲/隔离电路，而直接输出信号。两种方式可通过输出方式选择跳线器/开关来进行选择设置。

Claims (9)

1.一种多路温度信号预处理电路，包括有机箱，多个温度信号输入(CH_x)，基准电压产生电路(C)，其特征包括有多个输入电路(A_x)与其对应的多个温度信号输入(CH_x)、放大电路(B_x)连接；放大电路(B_x)连接于多路输出调制电路(F)，多路输出调制电路(F)输出信号；基准电压产生电路(C)与输入电路(A_x)的输入端连接；输入电路(A_末)的输出端连接放大电路(B_末)进而与多路输出调制电路(F)连接或输入电路(A_末)的输出端连接参比端(冷端)信号处理电路(D)并进而与多路输出调制电路(F)连接；计算机控制端连于多路输出调制电路(F)。

2.如权利要求1所述的多路温度信号预处理电路，其特征还包括有所述的多个温度信号输入(CH_x)、多个输入电路(A_x)、多个放大电路(B_x)的X为1-256个。

3.如权利要求1、2所述的多路温度信号预处理电路，其特征还包括有手动控制电路(E)与多路输出调制电路(F)连接。

4.如权利要求3所述的多路温度信号预处理电路，其特征是输入电路(A_x)，由R₁、R₂、R₃和热敏电阻R_t组成的电桥；R_t为外接热敏电阻，其AGND端为模拟信号接地端，H’与L’端为输出端。

5.如权利要求4所述的多路温度信号预处理电路，其特征是输入电路(A_x)，由R₁、R₂、R₃和热电偶组成的电桥电路；将其中R₁、R₂缺省，R₃短接，其AGND端为模拟信号接地端，H’与L’端为输出端。

6.如权利要求5所述的多路温度信号预处理电路，其特征是放大电路(B_x)为输入电路(A_x)的输出端H通过电阻RA连于超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端，模拟信号接地端AGND端通过电容CA连于H‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端之间；模拟信号接地端AGND通过电阻RF或RG连于H‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁正输入端之间，RF或RG可通过跳线器/开关进行选择；放大器A₁输出端与多路输出调制电路(F)连接。

7.如权利要求6所述的多路温度信号预处理电路，其特征是放大电路(B_x)还包括有输入电路(A_x)的输出端L‘通过电阻RB连于超低偏置电压漂移运算放大器A₁负输入端，模拟信号接地端AGND通过电容CB连于L‘端与超低偏置电压漂移运算放大器A₁负输入端之间；电阻RH、RI并联于运算放大器A₁负输入端与输出端之间，RH、RI可通过跳线器/开关进行选择。

8.如权利要求7所述的多路温度信号预处理电路，其特征是还包括有参比端(冷端)信号处理电路(D)，模拟信号接地端AGND通过电阻R6连于超低偏置电压漂移运算放大器U₁正输入端；模拟信号接地端AGND通过Q3、C4、R5、P1连于超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端；模拟信号接地端AGND通过C3连于P1和超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端；P2、R7连于U₁负输入端和输出端之间；传感器SENSOR的“+”端连接超低偏置电压漂移运算放大器U₁负输入端，而“-”端连接负电压源-V，传感器可以内置(即连接于机箱内部)也可以外接(即连接于机箱外部)。

9.如权利要求8所述的多路温度信号预处理电路，其特征还包括有机箱的后面板设置有连接器，为级连输入连接器和为级连输出连接器；机箱的前面板设置通道输入连接器；机箱的前面板设置有220VAC电压指示灯；在机箱的后面板上还设有交流电压输入通断控制开关、保险丝盒。

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