CN203786502U - 一种可编程增益仪用温度放大采集器 - Google Patents

Abstract

一种可编程增益仪用温度放大采集器，包括一台主机、一条信号采集电缆和一条电源电缆，主机外壳的一个侧面设有信号采集插座，主机另一个侧面设有电源插座；主机外壳上盖设有旋钮电位器；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由温度信号输入电路、电桥平衡检测电路、信号滤波电路、差分输入集成放大电路、增益调整电路、AVR单片机数据采集电路组成；外部的PT100温度传感器通过信号采集电缆与信号采集插座相连，电路板的R4与信号采集插座相连，电路板的VCC以及GND与电源插座相连，电路板上的可调电阻R5与旋钮电位器相连。本实用新型可在单电源下工作，增益可连续调节，同时具有高信噪比、高分辨率特点。

Description

一种可编程增益仪用温度放大采集器

技术领域

本实用新型涉及信号放大采集技术领域，具体涉及仪用温度放大采集器。

背景技术

数据放大与采集是现代测控电路设计过程中经常要用到的技术手段。在数据采集系统中，由于采集信号的幅值范围比较广，这就要求数据采集系统能够针对不同的输人信号合理的设置增益，提高数据采集的精度，而且要有合理的信噪比。目前，在数据采集与放大电路设计领域，尤其是小信号仪用设计领域，主要存在着以下技术问题：

一是噪音问题。噪音是一种干扰源，许多的工业现场环境恶劣，小信号很容易被噪音淹没，这对仪用的小信号采集来说是致命的问题，因此，如何提高电路设计的抗干扰能力，提高信噪比是数据采集电路的首要关心的问题。

二是电源问题。对于仪用设备来说，电源不但涉及到功耗问题，而且还会带来干扰问题，许多的放大电路需要双电源，电源配置越多，带来的干扰越大。

三是信号处理电路问题。信号处理电路包括信号的滤波、放大，会对信号的线性度和信噪比产生很大影响。

四是A/D采集问题。A/D采集电路的设计会会影响数据的位数、分辨率以及精度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可编程增益仪用温度放大采集器，该放大采集器可在单电源下工作，增益可连续调节，同时具有高信噪比、高分辨率特点。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

所述的一种可编程增益仪用温度放大采集器，包括一台主机、一条信号采集电缆和一条电源电缆。主机有一个长方形扁平外壳，主机外壳的一个侧面设有信号采集插座，该信号采集插座与信号采集电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳上盖设有旋钮电位器，用来调节增益大小；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由温度信号输入电路、电桥平衡检测电路、信号滤波电路、差分输入集成放大电路、增益调整电路、AVR单片机数据采集电路组成。外部的PT100温度传感器通过信号采集电缆与主机外壳的信号采集插座相连，电路板的R4与主机外壳的信号采集插座相连，电路板的VCC以及GND与主机外壳的电源插座相连，电路板上的可调电阻R5与主机外壳的旋钮电位器相连。

所述的温度信号输入电路即温度传感器R4，温度传感器R4的管脚3与地线GND、仪用放大器U1的管脚4、仪用放大器U1的管脚5的公共端相连，温度传感器R4管脚2接电阻R3一端，温度传感器R4的管脚1和电容C3、仪用放大器U1的管脚3之间的引出线相连。

所述的电桥平衡检测电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、温度传感器R4组成，温度传感器R4的管脚1经电阻R1、电阻R2、电阻R3与温度传感器R4的管脚2相连，电阻R1、电阻R2之间的引出线与电源VCC相连，同时与电容C1相连，电阻R2、电阻R3之间的引出线与仪用放大器U1的管脚2相连，同时与电容C2相连，电阻R1与温度传感器R4之间的引出线与仪用放大器U1的管脚3相连，同时与电容C3相连，温度传感器R4与仪用放大器U1的管脚4、管脚5、地线GND、电容C4的公共端相连。

所述的信号滤波电路由电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成，电容C1一端接地线GND，另一端与电阻R1、电阻R2、VCC、仪用放大器U1的管脚7的公共端相连；电容C2一端接地线GND，另一端与电阻R2、电阻R3、仪用放大器U1的管脚2的公共端相连；电容C3一端接地线GND，另一端与电阻R1、温度传感器R4、仪用放大器U1的管脚3的公共端相连；电容C4一端与地线GND、仪用放大器U1的管脚4、管脚5的公共端相连，另一端与仪用放大器U1的管脚6、AVR单片机U2的管脚37之间的引出线相连。

所述的差分输入集成放大电路即仪用放大器U1，仪用放大器U1的管脚1经电阻R5与仪用放大器U1的管脚8相连，仪用放大器U1的管脚2和电阻R2、电阻R3、电容C2的公共端相连，仪用放大器U1的管脚3和电阻R1、温度传感器R4、电容C3的公共端相连，仪用放大器U1的管脚4和仪用放大器U1的管脚5相连，同时和温度传感器R4管脚3、电容C4、GND的公共端相连，仪用放大器U1的管脚6和电容C4、AVR单片机U2的管脚37之间的引出线相连，仪用放大器U1的管脚7和电阻R1、电阻R2、电容C1、VCC的公共端相连，仪用放大器U1的管脚7经增益编程电阻R5与仪用放大器U1的管脚1相连。

所述的增益调整电路即增益编程电阻R5，增益编程电阻R5的一端与仪用放大器U1的管脚1相连，另一端与仪用放大器U1的管脚8相连。

所述的AVR单片机数据采集电路即AVR单片机U2，U2的管脚37与U1的管脚6相连，AVR单片机U2的管脚38经电容C9与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚38同时与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚39与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚29经电容C10与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚27与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚28与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚5与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚6经电容C5、电阻R6与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚6与地线GND相连，电容C5、电阻R6之间的引出线与AVR单片机U2的管脚4相连，AVR单片机U2的管脚7经晶振器Y与AVR单片机U2的管脚8相连，电容C6跨接在AVR单片机U2的管脚7、地线GND之间，电容C7跨接在AVR单片机U2的管脚8、地线GND之间，AVR单片机U2的管脚18经电容C8与电源VCC相连。

本实用新型所述的温度传感器R4的型号为PT100，AVR单片机U2的型号为ATMEGA16，仪用放大器U1的型号为AD623。

本实用新型所述的温度传感器PT100采用三线制接法，消除了地线的内阻误差，采集小信号稳定可靠；仪用放大器AD623是一个集成单电源仪表放大器，允许单电源工作，它能在单电源下提供满电源幅度的输出；AD623允许使用单个增益设置电阻进行增益编程，增益由R5进行可编程连续设置，增益最高可达1000倍；AD623通过提供极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比CMRR而保持最小的误差；线路噪声及谐波将由于CMRR在高达200HZ时仍保持恒定，温度稳定性很可靠，信噪比高；AVR单片机ATMEGA16的AD采用位数为10位，分辨率高达0.001。

附图说明

图1为本实用新型的主机结构示意图。

图2为本实用新型的原理框图。

图3为本实用新型的电路原理图。

附图1中的部件标号为：1为主机，2为电源插座，3为电源电缆，4为信号采集插座，5为信号采集电缆，6为旋钮电位器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

见图1、图2、图3，一种可编程增益仪用温度放大采集器，包括一台主机1、一条信号采集电缆5和一条电源电缆3。主机1有一个长方形扁平外壳，主机1外壳的一个侧面设有信号采集插座4，该信号采集插座4与信号采集电缆5相连；主机1另一个侧面设有电源插座2，该电源插座2与电源电缆3相连；主机1外壳上盖设有旋钮电位器6，用来调节增益大小；主机1外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由温度信号输入电路、电桥平衡检测电路、信号滤波电路、差分输入集成放大电路、增益调整电路、AVR单片机数据采集电路组成。外部的PT100温度传感器通过信号采集电缆5与主机1外壳的信号采集插座4相连，电路板的R4与主机1外壳的信号采集插座4相连，电路板的VCC以及GND与主机1外壳的电源插座2相连，电路板上的可调电阻R5与主机1外壳的旋钮电位器6相连。

所述的温度信号输入电路即温度传感器R4，温度传感器R4的管脚3与地线GND、仪用放大器U1的管脚4、仪用放大器U1的管脚5的公共端相连，温度传感器R4管脚2接电阻R3一端，温度传感器R4的管脚1和电容C3、仪用放大器U1的管脚3之间的引出线相连。

所述的电桥平衡检测电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、温度传感器R4组成，温度传感器R4的管脚1经电阻R1、电阻R2、电阻R3与温度传感器R4的管脚2相连，电阻R1、电阻R2之间的引出线与电源VCC相连，同时与电容C1相连，电阻R2、电阻R3之间的引出线与仪用放大器U1的管脚2相连，同时与电容C2相连，电阻R1与温度传感器R4之间的引出线与仪用放大器U1的管脚3相连，同时与电容C3相连，温度传感器R4与仪用放大器U1的管脚4、管脚5、地线GND、电容C4的公共端相连。

所述的信号滤波电路由电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成，电容C1一端接地线GND，另一端与电阻R1、电阻R2、VCC、仪用放大器U1的管脚7的公共端相连；电容C2一端接地线GND，另一端与电阻R2、电阻R3、仪用放大器U1的管脚2的公共端相连；电容C3一端接地线GND，另一端与电阻R1、温度传感器R4、仪用放大器U1的管脚3的公共端相连；电容C4一端与地线GND、仪用放大器U1的管脚4、管脚5的公共端相连，另一端与仪用放大器U1的管脚6、AVR单片机U2的管脚37之间的引出线相连。

所述的差分输入集成放大电路即仪用放大器U1，仪用放大器U1的管脚1经电阻R5与仪用放大器U1的管脚8相连，仪用放大器U1的管脚2和电阻R2、电阻R3、电容C2的公共端相连，仪用放大器U1的管脚3和电阻R1、温度传感器R4、电容C3的公共端相连，仪用放大器U1的管脚4和仪用放大器U1的管脚5相连，同时和温度传感器R4管脚3、电容C4、GND的公共端相连，仪用放大器U1的管脚6和电容C4、AVR单片机U2的管脚37之间的引出线相连，仪用放大器U1的管脚7和电阻R1、电阻R2、电容C1、VCC的公共端相连，仪用放大器U1的管脚7经增益编程电阻R5与仪用放大器U1的管脚1相连。

所述的增益调整电路即增益编程电阻R5，增益编程电阻R5的一端与仪用放大器U1的管脚1相连，另一端与仪用放大器U1的管脚8相连。

所述的AVR单片机数据采集电路即AVR单片机U2，U2的管脚37与U1的管脚6相连，AVR单片机U2的管脚38经电容C9与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚38同时与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚39与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚29经电容C10与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚27与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚28与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚5与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚6经电容C5、电阻R6与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚6与地线GND相连，电容C5、电阻R6之间的引出线与AVR单片机U2的管脚4相连，AVR单片机U2的管脚7经晶振器Y与AVR单片机U2的管脚8相连，电容C6跨接在AVR单片机U2的管脚7、地线GND之间，电容C7跨接在AVR单片机U2的管脚8、地线GND之间，AVR单片机U2的管脚18经电容C8与电源VCC相连。

本实用新型所述的温度传感器R4的型号为PT100，AVR单片机U2的型号为ATMEGA16，仪用放大器U1的型号为AD623。

Claims (2)

1.一种可编程增益仪用温度放大采集器，包括一台主机、一条信号采集电缆和一条电源电缆，其特征是：主机有一个长方形扁平外壳，主机外壳的一个侧面设有信号采集插座，该信号采集插座与信号采集电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳上盖设有旋钮电位器，用来调节增益大小；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由温度信号输入电路、电桥平衡检测电路、信号滤波电路、差分输入集成放大电路、增益调整电路、AVR单片机数据采集电路组成；外部的PT100温度传感器通过信号采集电缆与主机外壳的信号采集插座相连，电路板的R4与主机外壳的信号采集插座相连，电路板的VCC以及GND与主机外壳的电源插座相连，电路板上的可调电阻R5与主机外壳的旋钮电位器相连。

2.根据权利要求1所述的一种可编程增益仪用温度放大采集器，其特征是：所述的温度信号输入电路即温度传感器R4，温度传感器R4的管脚3与地线GND、仪用放大器U1的管脚4、仪用放大器U1的管脚5的公共端相连，温度传感器R4管脚2接电阻R3一端，温度传感器R4的管脚1和电容C3、仪用放大器U1的管脚3之间的引出线相连；所述的电桥平衡检测电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、温度传感器R4组成，温度传感器R4的管脚1经电阻R1、电阻R2、电阻R3与温度传感器R4的管脚2相连，电阻R1、电阻R2之间的引出线与电源VCC相连，同时与电容C1相连，电阻R2、电阻R3之间的引出线与仪用放大器U1的管脚2相连，同时与电容C2相连，电阻R1与温度传感器R4之间的引出线与仪用放大器U1的管脚3相连，同时与电容C3相连，温度传感器R4与仪用放大器U1的管脚4、管脚5、地线GND、电容C4的公共端相连；所述的信号滤波电路由电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成，电容C1一端接地线GND，另一端与电阻R1、电阻R2、VCC、仪用放大器U1的管脚7的公共端相连；电容C2一端接地线GND，另一端与电阻R2、电阻R3、仪用放大器U1的管脚2的公共端相连；电容C3一端接地线GND，另一端与电阻R1、温度传感器R4、仪用放大器U1的管脚3的公共端相连；电容C4一端与地线GND、仪用放大器U1的管脚4、管脚5的公共端相连，另一端与仪用放大器U1的管脚6、AVR单片机U2的管脚37之间的引出线相连；所述的差分输入集成放大电路即仪用放大器U1，仪用放大器U1的管脚1经电阻R5与仪用放大器U1的管脚8相连，仪用放大器U1的管脚2和电阻R2、电阻R3、电容C2的公共端相连，仪用放大器U1的管脚3和电阻R1、温度传感器R4、电容C3的公共端相连，仪用放大器U1的管脚4和仪用放大器U1的管脚5相连，同时和温度传感器R4管脚3、电容C4、GND的公共端相连，仪用放大器U1的管脚6和电容C4、AVR单片机U2的管脚37之间的引出线相连，仪用放大器U1的管脚7和电阻R1、电阻R2、电容C1、VCC的公共端相连，仪用放大器U1的管脚7经增益编程电阻R5与仪用放大器U1的管脚1相连；所述的增益调整电路即增益编程电阻R5，增益编程电阻R5的一端与仪用放大器U1的管脚1相连，另一端与仪用放大器U1的管脚8相连；所述的AVR单片机数据采集电路即AVR单片机U2，U2的管脚37与U1的管脚6相连，AVR单片机U2的管脚38经电容C9与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚38同时与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚39与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚29经电容C10与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚27与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚28与地线GND相连，AVR单片机U2的管脚5与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚6经电容C5、电阻R6与电源VCC相连，AVR单片机U2的管脚6与地线GND相连，电容C5、电阻R6之间的引出线与AVR单片机U2的管脚4相连，AVR单片机U2的管脚7经晶振器Y与AVR单片机U2的管脚8相连，电容C6跨接在AVR单片机U2的管脚7、地线GND之间，电容C7跨接在AVR单片机U2的管脚8、地线GND之间，AVR单片机U2的管脚18经电容C8与电源VCC相连；所述的温度传感器R4的型号为PT100，AVR单片机U2的型号为ATMEGA16，仪用放大器U1的型号为AD623。