CN206740263U - 一种热电偶测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热电偶测温装置，主要包含主控单元（MCU）、指示灯、电源及通信接口、数据存储单元、隔离单元、采集单元，主控单元与指示灯、数据存储单元、隔离单元、电源及通信接口相连；电源及通信接口与隔离单元相连；隔离单元与采集单元相连，通过将处理单元与采集单元相隔离，加强抗干扰能力。本实用新型相对于其他测温设备，它具有测温范围宽，测量精度准，热响应时间快，机械强度高，耐压性能好，适应复杂环境，使用寿命长，拓展通道至十通道同时测量。

Description

一种热电偶测温装置

技术领域

本实用新型涉及一种测温装置，具体涉及一种热电偶测温装置，属于温度检测装置技术领域。

背景技术

目前，测量温度的方法主要分为两类，一类是接触式测温方法，主要是利用随温度变化的电气参数，代表的测温方式有热电偶、热电阻测温法以及采用热膨胀式测温的温度计，另一类是非接触式的测温方法，主要以热辐射为代表。前者的优势在于所测的温度是被测物体的真实温度，测量简单可靠，缺点是要直接接触，热平衡也需要一段时间的热交换。后者是利用物体表面辐射出的波长及能量分布的大小进行。

膨胀测温法采用几何量(体积、长度)作为温度的标志。最常见的是利用液体的体积变化来指示温度的玻璃液体温度计。例如水银温度计是利用水银的热胀冷缩原理，其缺点是易破碎，产生污染，测量温度范围有限，热响应慢，精度低等。

定压气体温度计对一定质量的气体保持其压强不变，采用体积作为温度的标志。它只用于测量热力学温度（见热力学温标），很少用于实际的温度测量。

电阻温度计根据导体电阻随温度的变化规律来测量温度。最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件。主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计。低温下还使用铑铁、碳和锗电阻温度计。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种热电偶测温装置，其目的在于：解决温度测量范围窄，通道少，动态响应差及传统的温差测量方法精度低，测试过程繁琐的特点等问题。

本实用新型的技术解决方案：

一种热电偶测温装置，主要包含主控单元（MCU）、指示灯、电源及通信接口、数据存储单元、隔离单元、采集单元，其特征在于：所述主控单元与指示灯、数据存储单元、隔离单元、电源及通信接口相连；所述电源及通信接口与隔离单元相连；所述隔离单元与采集单元相连，通过将处理单元与采集单元相隔离，加强抗干扰能力。

所述隔离单元包含DC-DC隔离、光耦隔离和磁耦隔离。

所述采集单元包含AD转换单元、冷端补偿电路、分压电路、差分模拟通道、偏置钳位滤波电路、十路模拟输入通道，所述十路模拟输入通道与偏置钳位滤波电路连接，偏置钳位滤波电路通过差分模拟通道与分压电路和AD转换单元连接，所述分压电路与隔离单元连接，AD转换单元分别与隔离单元及冷端补偿电路连接。

所述AD转换单元主要由AD转换芯片实现，该芯片通过差分方式测量，自带恒流源和仪器专用放大器，并内置了高精度参考基准电压。

所述冷端补偿电路分为二线制板载补偿和四线制外接补偿，驱动电路采用恒流驱动，温度测量元件为铂电阻，参考比对电阻为高精密电阻。

所述电源及通信接口的电源为直流电，本装置包含开关稳压电源电路，可接受8V~24V直流电；通信接口采用串行总线标准RS-485方式进行通信。

所述指示灯包含电源指示灯，运行指示灯，通信指示灯，故障指示灯。

本实用新型的有益效果：

本实用新型相对于其他测温设备，它具有测温范围宽，测量精度准，热响应时间快，机械强度高，耐压性能好，适应复杂环境，使用寿命长，拓展通道至十通道同时测量。

附图说明

图1:本装置功能设计示意图。

其中：1 主控单元（MCU） 2 指示灯 3 电源及通信接口 4 数据存数单元 5隔离单元 5-1 DC-DC隔离 5-2 光耦隔离和磁耦隔离 6 采集单元 6-1 AD转换单元6-2 冷端补偿电路 6-3 分压电路 6-4 差分模拟通道 6-5 偏置钳位滤波电路 6-6十路模拟输入通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步描述：

如图1所示的一种热电偶测温装置，主要包含主控单元（MCU）1、指示灯2、电源及通信接口3、数据存储单元4、隔离单元5、采集单元6，所述主控单元1与指示灯2、数据存储单元4、隔离单元5、电源及通信接口3相连；所述电源及通信接口3与隔离单元5相连；所述隔离单元5与采集单元6相连，通过将处理单元与采集单元相隔离，加强抗干扰能力。

所述隔离单元5包含DC-DC隔离5-1、光耦隔离和磁耦隔离5-2。

所述采集单元6包含AD转换单元6-1、冷端补偿电路6-2、分压电路6-3、差分模拟通道6-4、偏置钳位滤波电路6-5、十路模拟输入通道6-6，所述十路模拟输入通道6-6与偏置钳位滤波电路6-5连接，偏置钳位滤波电路6-5通过差分模拟通道6-4与分压电路6-3和AD转换单元6-1连接，所述分压电路6-3与隔离单元5连接，AD转换单元6-1分别与隔离单元5及冷端补偿电路6-2连接。

所述AD转换单元6-1主要由AD转换芯片实现，该芯片通过差分方式测量，自带恒流源和仪器专用放大器，并内置了高精度参考基准电压。

所述冷端补偿电路6-2分为二线制板载补偿和四线制外接补偿，驱动电路采用恒流驱动，温度测量元件为铂电阻，参考比对电阻为高精密电阻。

所述电源及通信接口3的电源为直流电，本装置包含开关稳压电源电路，可接受8V~24V直流电；通信接口采用串行总线标准RS-485方式进行通信。

所述指示灯2包含电源指示灯，运行指示灯，通信指示灯，故障指示灯。

在电源处理中，只需外界提供8V~24V任意直流电压，本装置先用共模电感进行滤波，再用开关电源芯片进行稳压输出定值电压，用于装置供电，并通过DC隔离电源再次进行隔离稳压以提供高稳定性电源用于采集单元，采集单元也会实时测量电压以确保整个电源系统正常稳定。

在采集单元中，通过高精度的AD采样芯片实现高分辨率测量，再配合芯片内置的仪器专用放大器和高精度基准电源实现电压精确测量，整个模拟测量电路中，每级级联均通过低通滤波器，在冷端补偿测量方面，采用恒流源流经高精度定值电阻和铂电阻，运用差分方式测量计算定值电阻和铂电阻所分担电压大小，计算可得精确阻值再通过查表方式得到精确的冷端温度。

本实用新型相对于其他测温设备，它具有测温范围宽，测量精度准，热响应时间快，机械强度高，耐压性能好，适应复杂环境，使用寿命长，拓展通道至十通道同时测量。

实施例中只需对本装置供给相应的直流电源，对应十个通道可任意连接或全部连接热电偶线，将热电偶线的测量端放在待测环境或物体上即可准确测量出所需测量温度，通过RS-485接口读取测量数据。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

综上，本实用新型达到预期目的。

Claims (7)

1.一种热电偶测温装置，主要包含主控单元（MCU）、指示灯、电源及通信接口、数据存储单元、隔离单元、采集单元，其特征在于：所述主控单元与指示灯、数据存储单元、隔离单元、电源及通信接口相连；所述电源及通信接口与隔离单元相连；所述隔离单元与采集单元相连，通过将处理单元与采集单元相隔离，加强抗干扰能力。

2.根据权利要求1所述一种热电偶测温装置，其特征在于：所述隔离单元包含DC-DC隔离、光耦隔离和磁耦隔离。

3.根据权利要求1所述一种热电偶测温装置，其特征在于：所述采集单元包含AD转换单元、冷端补偿电路、分压电路、差分模拟通道、偏置钳位滤波电路、十路模拟输入通道，所述十路模拟输入通道与偏置钳位滤波电路连接，偏置钳位滤波电路通过差分模拟通道与分压电路和AD转换单元连接，所述分压电路与隔离单元连接，AD转换单元分别与隔离单元及冷端补偿电路连接。

4.根据权利要求3所述一种热电偶测温装置，其特征在于：所述AD转换单元主要由AD转换芯片实现，该芯片通过差分方式测量，自带恒流源和仪器专用放大器，并内置了高精度参考基准电压。

5.根据权利要求3所述一种热电偶测温装置，其特征在于：所述冷端补偿电路分为二线制板载补偿和四线制外接补偿，驱动电路采用恒流驱动，温度测量元件为铂电阻，参考比对电阻为高精密电阻。

6.根据权利要求1所述一种热电偶测温装置，其特征在于：所述电源及通信接口的电源为直流电，本装置包含开关稳压电源电路，可接受8V~24V直流电；通信接口采用串行总线标准RS-485方式进行通信。

7.根据权利要求1所述一种热电偶测温装置，其特征在于：所述指示灯包含电源指示灯，运行指示灯，通信指示灯，故障指示灯。