CN206905925U - 一种高精度数字温度电压采集仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高精度数字温度电压采集仪，包括电源模块、冷端模块、采集模块、可编程放大器、模数转换器、数字隔离器、主板模块、校准模块、网络模块、微控制器和内部总线；本实用新型的有益效果是：该采集仪结构连接紧凑，使用简单，采集仪由电源模块、冷端模块、采集模块和主板模块四部分组成，其中，主板模块通过10芯排线与采集模块进行通信；采集模块通过34芯排线连接冷端模块；电源模块采用6芯排线连接在主板模块上，采集仪既可以采集热电偶温度，又可以采集电压，48路通道隔离输入，每通道10～200Hz可编程采样率，具有测量精度高、通道多、安装轻便等优点，适用于组建测量精度高、测量点数多的温度、电压数据采集系统，工作时稳定性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采集仪，具体为一种高精度数字温度电压采集仪，属于测量领域。
背景技术
温度采集对工业现场的实时监控和过程控制具有重要的意义，传统的温度计测量不能远程测量，读数困难，而且它们的热容量较大，达到热平衡所需的时间较长，特别对发动机测温试验来说，测点众多，热电偶是最适合的测温元件，热电偶的测温原理是测量电偶两端电势差，而发动机的其他试验参数同样也是通过测量电压转换而来，因此一种既可以测温度，又可以测电压的测量装置既可以满足发动机试验，还可以节省成本开支。
目前温度电压采集仪存在一些不足之处，虽然国外已出现了高精度采集设备，但由于其价格昂贵，进口和售后服务周期过长，进关手续繁琐，且面临维修服务难保证的问题，从而限制了其在国内的使用，实用性不强。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高精度数字温度电压采集仪。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种高精度数字温度电压采集仪，包括电源模块、冷端模块、采集模块、可编程放大器、模数转换器、数字隔离器、主板模块、校准模块、网络模块、微控制器和内部总线；所述主板模块内部设置有网络模块，所述网络模块通过内部总线连接有微控制器，且所述微控制器为PIC32MZ2048ECH144芯片,可编程放大器为PGA281芯片,模数转换器为ADS1247芯片,数字隔离器为ADUM5401芯片，所述微控制器一侧通过内部总线连接有数字隔离器，所述数字隔离器一侧通过内部总线连接有模数转换器，所述模数转换器上侧通过内部总线连接有可编程放大器，所述可编程放大器与模数转换器、数字隔离器均设置在采集模块的内部，且所述采集模块设置有分为3层排列的48个输入通道，每层16个输入通道；所述校准模块一侧通过内部总线连接至数字隔离器，所述冷端模块下侧通过内部总线连接至可编程放大器，所述冷端模块、采集模块与主板模块均通过电源模块提供电源，且所述电源模块设置有采用串联的方式连接的上下3层热电阻。
进一步的，为了达到使采集仪更加集成化，所述微控制器为PIC32MZ2048ECH144芯片,可编程放大器为PGA281芯片,模数转换器为ADS1247芯片,数字隔离器为ADUM5401芯片。
进一步的，为了达到通过一个热平衡块达到均温，热电阻和热平衡块之间采用6213超高导热环氧树脂贴合，所述冷端模块的温度测量采用PT1000热电阻，总共12个，采用3x4矩阵进行部件安排，4个热电偶通道共用一个热电阻。
进一步的，为了达到使采集仪测量精度高、通道多、抗干扰性强，所述采集模块设置有分为3层排列的48个输入通道，每层16个输入通道。
进一步的，为了达到防止插错连接器，造成采集仪的损坏，所述采集模块的输入通道采用的是一种防插错连接器插座。
进一步的，为了达到利用内置恒流源同时对3个PT1000热电阻供应激励电流，所述电源模块设置有采用串联的方式连接的上下3层热电阻。
进一步的，为了达到提高采集仪硬件的移植性和性价比，所述主板模块是由校准模块、网络模块、微控制器和内部总线组成。
本实用新型的有益效果是：该采集仪结构连接紧凑，使用简单，采集仪由电源模块、冷端模块、采集模块和主板模块四部分组成，其中，主板模块通过10芯排线与采集模块进行通信；采集模块通过34芯排线连接冷端模块；电源模块采用6芯排线连接在主板模块上，采集仪既可以采集热电偶温度，又可以采集电压，48路通道隔离输入，每通道10～200Hz可编程采样率，具有测量精度高、通道多、安装轻便等优点，适用于组建测量精度高、测量点数多的温度、电压数据采集系统，工作时稳定性强。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型局部外观结构示意图；
图中：1、电源模块，2、冷端模块，3、采集模块，31、可编程放大器，32、模数转换器，33、数字隔离器，4、主板模块，41、校准模块，42、网络模块，43、微控制器，44、内部总线。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-2，一种高精度数字温度电压采集仪，包括电源模块1、冷端模块2、采集模块3、可编程放大器31、模数转换器32、数字隔离器33、主板模块4、校准模块41、网络模块42、微控制器43和内部总线44；所述主板模块4内部设置有网络模块42，所述网络模块42通过内部总线44连接有微控制器43，且所述微控制器43为PIC32MZ2048ECH144芯片,可编程放大器31为PGA281芯片,模数转换器32为ADS1247芯片,数字隔离器33为ADUM5401芯片，所述微控制器43一侧通过内部总线44连接有数字隔离器33，所述数字隔离器33一侧通过内部总线44连接有模数转换器32，所述模数转换器32上侧通过内部总线44连接有可编程放大器31，所述可编程放大器31与模数转换器32、数字隔离器33均设置在采集模块3的内部，且所述采集模块3设置有分为3层排列的48个输入通道，每层16个输入通道；所述校准模块41一侧通过内部总线44连接至数字隔离器33，所述冷端模块2下侧通过内部总线44连接至可编程放大器31，所述冷端模块2、采集模块3与主板模块4均通过电源模块1提供电源，且所述电源模块1设置有采用串联的方式连接的上下3层热电阻。
作为本实用新型的一种技术优化方案：所述微控制器43为PIC32MZ2048ECH144芯片,可编程放大器31为PGA281芯片,模数转换器32为ADS1247芯片,数字隔离器33为ADUM5401芯片；所述冷端模块2的温度测量采用PT1000热电阻，总共12个，采用3x4矩阵进行部件安排，4个热电偶通道共用一个热电阻；所述采集模块3设置有分为3层排列的48个输入通道，每层16个输入通道；所述采集模块3的输入通道采用的是一种防插错连接器插座；所述电源模块1设置有采用串联的方式连接的上下3层热电阻；所述主板模块4是由校准模块41、网络模块42、微控制器43和内部总线44组成。
本实用新型在使用时，首先为了提高采集仪硬件的移植性和性价比，采用模块化设计，由电源模块、冷端模块、采集模块和主板模块四部分组成，其中，主板模块通过10芯排线与采集模块进行通信；采集模块通过34芯排线连接冷端模块；电源模块采用6芯排线连接在主板模块[4]上；其次采集模块3中，输入的热电偶或电压信号首先通过可编程放大器31进行放大或衰减，再由模数转换器32转换为数字信号，通过数字隔离器33传输到微控制器进行数据处理，对模数转换器32和可编程放大器31的供电系统必要采用额外的隔离电源，每个通道有两种隔离电源，分别为±15V和3.3V，3.3V隔离供电系统采用数字隔离器33，其输入电压为5V或3.3V，隔离输出为3.3V，隔离电压为2kV，满足通道间安全隔离要求，数字隔离器33拥有3数字输入隔离通道，1个数字输出隔离通道，最大通信速率10Mbps，满足组建SPI总线物理条件要求，±15V隔离电源采用Mornsun公司的12V转±15V隔离电源A1215XT-1WR2，最大隔离电压1.5kV满足通道间安全隔离要求；最后校准模块41中，模块提供内部和外部两种校准信号源，模块内部有一个超高精度、低噪声的电压参考源MAX6126，通过100Ω和3.9kΩ两个精密电阻输出102.4mV和4.096V两种校准参考电压，通过SPI总线控制电子开关LTC1391，选择外部或内部的校准信号。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种高精度数字温度电压采集仪，其特征在于：包括电源模块（1）、冷端模块（2）、采集模块（3）、可编程放大器（31）、模数转换器（32）、数字隔离器（33）、主板模块（4）、校准模块（41）、网络模块（42）、微控制器（43）和内部总线（44）；所述主板模块（4）内部设置有网络模块（42），所述网络模块（42）通过内部总线（44）连接有微控制器（43），所述微控制器（43）一侧通过内部总线（44）连接有数字隔离器（33），所述数字隔离器（33）一侧通过内部总线（44）连接有模数转换器（32），所述模数转换器（32）上侧通过内部总线（44）连接有可编程放大器（31），所述可编程放大器（31）与模数转换器（32）、数字隔离器（33）均设置在采集模块（3）的内部；所述校准模块（41）一侧通过内部总线（44）连接至数字隔离器（33），所述冷端模块（2）下侧通过内部总线（44）连接至可编程放大器（31），所述冷端模块（2）、采集模块（3）与主板模块（4）均通过电源模块（1）提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种高精度数字温度电压采集仪，其特征在于：所述微控制器（43）为PIC32MZ2048ECH144芯片,可编程放大器（31）为PGA281芯片,模数转换器（32）为ADS1247芯片,数字隔离器（33）为ADUM5401芯片。
3.根据权利要求1所述的一种高精度数字温度电压采集仪，其特征在于：所述冷端模块（2）的温度测量采用PT1000热电阻，总共12个，采用3x4矩阵进行部件安排，4个热电偶通道共用一个热电阻。
4.根据权利要求1所述的一种高精度数字温度电压采集仪，其特征在于：所述采集模块（3）设置有分为3层排列的48个输入通道，每层16个输入通道。
5.根据权利要求1所述的一种高精度数字温度电压采集仪，其特征在于：所述采集模块（3）的输入通道采用的是一种防插错连接器插座。
6.根据权利要求1所述的一种高精度数字温度电压采集仪，其特征在于：所述电源模块（1）设置有采用串联的方式连接的上下3层热电阻。
7.根据权利要求1所述的一种高精度数字温度电压采集仪，其特征在于：所述主板模块（4）是由校准模块（41）、网络模块（42）、微控制器（43）和内部总线（44）组成。
Priority Applications (1)
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| CN201720546384.6U CN206905925U (zh) | 2017-05-17 | 2017-05-17 | 一种高精度数字温度电压采集仪 |
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| CN (1) | CN206905925U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115452179A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-09 | 四川天利科技有限责任公司 | 一种多通道实时自校准的热电偶冷端温度测量方法 |
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2017
- 2017-05-17 CN CN201720546384.6U patent/CN206905925U/zh not_active Expired - Fee Related
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