CN207816475U - 多信号高精度温度采样电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多信号高精度温度采样电路，包括MCU、输入检测电路、信号处理电路，其中，MCU的输出端分别连接输入检测电路、信号处理电路的输入端，输入检测电路的输出端连接信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端连接MCU的输入端，输入检测电路基于模拟开关芯片实现热电偶、热电阻、模拟电压多种温度采集，信号处理电路包括电压跟随器和压频转换电路，电压跟随器减少信号走线时的衰减，使信号几乎无损地进入压频转换电路，压频转换电路将电压信号转变为脉冲信号，达到多信号、高精度的采集目的，满足更多市场的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电路，尤其涉及一种多信号高精度温度采样电路。
背景技术
目前市场上很多温度测量显示控制仪表是采用电桥和运算放大器组合，然后通过10位模数转换器来实现，这种电路的不足就是信号输入单一，温度补偿单一，温度采样精度不高。这样的温度仪表由于电路的限制导致产品在很多环境下不能满足客户对温度高精度的测量和控制，单一性也无法满足不同客户的需求。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能实现多种信号采样、高精度的温度采样电路。
为了实现以上目的，本实用新型采用这样一种多信号高精度温度采样电路，所述多信号高精度温度采样电路包括MCU、输入检测电路、信号处理电路，其中，MCU切换输入检测电路的温度信号的通道，控制信号处理电路实现高精度的数模转换；输入检测电路是多路温度采样信号的输入电路；信号处理电路是处理输入的温度采样信号电路；所述MCU的输出端分别连接输入检测电路、信号处理电路的输入端，输入检测电路的输出端连接信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端连接MCU的输入端。
上述通过MCU来控制输入检测电路的温度检测信号的通道，同时也控制信号处理电路信号转换的精度，实现温度采样的信号多、精度高。
本实用进一步设置为输入检测电路包括热电偶检测模块、热电阻检测模块、电压模拟检测模块、模拟开关芯片U3以及外围电路，所述模拟开关芯片U3的型号为CD4051，所述热电偶检测模块的输出端、热电阻检测模块的输出端、电压模拟检测模块的输出端分别连接到外围电路的输入端，所述外围电路的输出端连接到模拟开关芯片U3的输入端。
上述型号为C4051的模拟开关芯片是8选1的译码器，允许热电偶检测模块、热电阻检测模块、电压模拟检测模块输出的模拟量输入，且足够的输入通道满足了多信号输入的需求，其静态功耗极低，适用性强。
本实用进一步设置为外围电路包括电阻R11～R23，电容C12～C17，二极管D8，所述电阻R18的一端与电阻R19的一端连接，电阻R18的另一端分别连接高电平和电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R19的一端连接电容C14的一端，电容C14的另一端接地，电阻R19的另一侧分别连接电容C15的一端、电阻R20的一端和模拟开关芯片U3的X4输入端，电容C15的另一端分别连接地和模拟开关芯片U3的X0输入端，所述模拟开关芯片U3的X0输入端、X1输入端、X3输入端、INH端相连接，所述电阻R20的另一端连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接模拟开关芯片U3的X2输入端和电阻R22的一端，电阻R22的另一端分别连接地和电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接模拟开关芯片U3的X7输入端，所述电阻R11和二极管D8串联，电阻R11的一端连接高电平，二极管D8的负极接地，电阻R12和电阻R14串联，二极管D8的正极连接电阻R12的一端，电阻R14的一端分别连接模拟开关芯片U3的X5输入端和电容C13的一端，电容C13的另一端接地，电阻R12的另一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接地，所述电阻R15和电容C16串联，电阻R15的一端连接高电平，电容C16的一端接地，电阻R16与电阻R17串联，电阻R15的另一端连接电阻R16的一端，电阻R17的一端连接模拟开关芯片U3的X6输入端，电阻R16的另一端连接电容C17的一端，电容C17的另一端接地，所述MCU的输出端连接模拟开关芯片U3的地址端A、B、C，所述热电偶检测模块的输出信号连接电阻R18的另一端，电压模拟检测模块的输出信号连接电容C12的一端，热电阻检测模块的输出信号连接电容C16的另一端。
上述外围电路对热电偶检测模块、热电阻检测模块、电压模拟检测模块输出的信号进行处理，使输入的模拟量在模拟开关芯片允许的模拟信号范围内。
本实用进一步设置为输入检测电路还包括冷端补偿模块，所述冷端补偿模块连接到电阻R14的一端。
上述冷端补偿模块是对热电偶检测模块进行补偿的，因为理论上热电偶是冷端以0℃为标准进行测量的，减少热电势差，降低误差。
本实用进一步设置为信号处理电路包括电压跟随器和压频转换电路，所述电压跟随器的输入端连接模拟开关芯片U3的输出端，电压跟随器的输出端连接压频转换电路的输入端，压频转换电路的输出端输出信号到MCU。
本实用进一步设置为电压跟随器为U4A，压频转换电路包括积分器U4B、三极管Q3、D触发器U5A和U5B，所述电压跟随器U4A的正输入端连接模拟开关芯片U3的公共输出端X，电压跟随器U4A的输出端连接积分器U4B的负输入端，积分器U4B的输出端连接三极管Q3的基极，三极管的集电极连接D触发器U5B的D端，D触发器U5B的Q端连接积分器U4B的正输入端，MCU的频率脉冲输出连接D触发器U5A的CLK端，D触发器U5A的Q端连接D触发器U5B的CLK端，D触发器U5A的端连接D触发器U5A的D端，D触发器U5B的输出脉冲信号给MCU。
上述信号处理电路通过电压跟随器将输入信号几乎无损耗地传递到压频转换电路，压频转换电路将电压信号转换为脉冲信号输入到MCU，实现模数转换，将温度的模拟量信号转变为数字信号。
本实用进一步设置为MCU的型号为STC89C58系列单片机。
上述型号的MCU功耗低、抗干扰能力强。
附图说明
图1是本实用新型实施例电路原理方框图。
图2是本实用新型实施例输入检测电路原理图。
图3是本实用新型实施例信号处理电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型是一种多信号高精度温度采样电路，包括MCU、输入检测电路、信号处理电路，其中，MCU的输出端分别连接输入检测电路、信号处理电路的输入端，输入检测电路的输出端连接信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端连接MCU的输入端。
如图2所示，输入检测电路包括热电偶检测模块、热电阻检测模块、电压模拟检测模块、模拟开关芯片U3以及外围电路，所述模拟开关芯片U3的型号为CD4051，外围电路包括电阻R11～R23，电容C12～C17，二极管D8，所述电阻R18的一端与电阻R19的一端连接，电阻R18的另一端分别连接高电平和电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R19的一端连接电容C14的一端，电容C14的另一端接地，电阻R19的另一侧分别连接电容C15的一端、电阻R20的一端和模拟开关芯片U3的X4输入端，电容C15的另一端分别连接地和模拟开关芯片U3的X0输入端，所述模拟开关芯片U3的X0输入端、X1输入端、X3输入端、INH端相连接，所述电阻R20的另一端连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接模拟开关芯片U3的X2输入端和电阻R22的一端，电阻R22的另一端分别连接地和电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接模拟开关芯片U3的X7输入端，所述电阻R11和二极管D8串联，电阻R11的一端连接高电平，二极管D8的负极接地，电阻R12和电阻R14串联，二极管D8的正极连接电阻R12的一端，电阻R14的一端分别连接模拟开关芯片U3的X5输入端和电容C13的一端，电容C13的另一端接地，电阻R12的另一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接地，所述电阻R15和电容C16串联，电阻R15的一端连接高电平，电容C16的一端接地，电阻R16与电阻R17串联，电阻R15的另一端连接电阻R16的一端，电阻R17的一端连接模拟开关芯片U3的X6输入端，电阻R16的另一端连接电容C17的一端，电容C17的另一端接地，所述MCU的输出端连接模拟开关芯片U3的地址端A、B、C，所述热电偶检测模块的输出信号连接电阻R18的另一端，电压模拟检测模块的输出信号连接电容C12的一端，热电阻检测模块的输出信号连接电容C16的另一端，输入检测电路还包括冷端补偿模块，所述冷端补偿模块连接到电阻R14的一端。
如图3所示，信号处理电路包括电压跟随器和压频转换电路，电压跟随器为U4A，压频转换电路包括积分器U4B、三极管Q3、D触发器U5A和U5B，所述电压跟随器U4A的正输入端连接模拟开关芯片U3的公共输出端X，电压跟随器U4A的输出端连接积分器U4B的负输入端，积分器U4B的输出端连接三极管Q3的基极，三极管的集电极连接D触发器U5B的D端，D触发器U5B的Q端连接积分器U4B的正输入端，MCU的频率脉冲输出连接D触发器U5A的CLK端，D触发器U5A的Q端连接D触发器U5B的CLK端，D触发器U5A的端连接D触发器U5A的D端，D触发器U5B的输出脉冲信号给MCU。
根据上述实施例，模拟开关芯片U3的地址端A、B、C由MCU的P1.5、P1.6、P1.7控制。X7端口为0V参考电压输入端，用来补偿电路误差。因为热电偶需要冷端补偿，选通的端口是X4-X7-X2，由于冷端补偿(X2)和电路误差补偿(X7)的变化是缓慢的过程，所以这三个端口选通的时序为X4--经过24S--X7--经过0.5S--X2--经过0.5S--回到X4这样的过程。也就是说X4的脉宽为24S(是0.5S的整数倍)，X7的脉宽为0.5S，X2的脉宽为0.5S，设置为0.5S采样一次温度值，保证每个选通的端口都被采样计算到，既能保证能被采样计算到又能获得最小的时间量。电压模拟检测同理。热电阻输入是要选通的端口为X6、X7和X4，其选通时序为X6--经过24S--X7--经过0.5S--X4--经过0.5S--回到X6。最后由模拟开关芯片U3的X端输出到下一级电路。电压跟随器U4A将X端输出的电压信号无损耗地输入到压频转换电路，压频转换电路将电压信号转换为脉冲信号输入到MCU，将温度的模拟量信号转变为数字信号，实现多信号温度采样的高精度转换。
Claims (7)
1.一种多信号高精度温度采样电路，其特征在于：所述多信号高精度温度采样电路包括MCU、输入检测电路、信号处理电路，其中，
MCU切换输入检测电路的温度信号的通道，控制信号处理电路实现高精度的数模转换；
输入检测电路是多路温度采样信号的输入电路；
信号处理电路是处理输入的温度采样信号电路；
所述MCU的输出端分别连接输入检测电路、信号处理电路的输入端，输入检测电路的输出端连接信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端连接MCU的输入端。
2.根据权利要求1所述的多信号高精度温度采样电路，其特征在于：所述输入检测电路包括热电偶检测模块、热电阻检测模块、电压模拟检测模块、模拟开关芯片U3以及外围电路，所述模拟开关芯片U3的型号为CD4051，所述热电偶检测模块的输出端、热电阻检测模块的输出端、电压模拟检测模块的输出端分别连接到外围电路的输入端，所述外围电路的输出端连接到模拟开关芯片U3的输入端。
3.根据权利要求2所述的多信号高精度温度采样电路，其特征在于：所述外围电路包括电阻R11～R23，电容C12～C17，二极管D8，所述电阻R18的一端与电阻R19的一端连接，电阻R18的另一端分别连接高电平和电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R19的一端连接电容C14的一端，电容C14的另一端接地，电阻R19的另一侧分别连接电容C15的一端、电阻R20的一端和模拟开关芯片U3的X4输入端，电容C15的另一端分别连接地和模拟开关芯片U3的X0输入端，所述模拟开关芯片U3的X0输入端、X1输入端、X3输入端、INH端相连接，所述电阻R20的另一端连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接模拟开关芯片U3的X2输入端和电阻R22的一端，电阻R22的另一端分别连接地和电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接模拟开关芯片U3的X7输入端，所述电阻R11和二极管D8串联，电阻R11的一端连接高电平，二极管D8的负极接地，电阻R12和电阻R14串联，二极管D8的正极连接电阻R12的一端，电阻R14的一端分别连接模拟开关芯片U3的X5输入端和电容C13的一端，电容C13的另一端接地，电阻R12的另一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接地，所述电阻R15和电容C16串联，电阻R15的一端连接高电平，电容C16的一端接地，电阻R16与电阻R17串联，电阻R15的另一端连接电阻R16的一端，电阻R17的一端连接模拟开关芯片U3的X6输入端，电阻R16的另一端连接电容C17的一端，电容C17的另一端接地，所述MCU的输出端连接模拟开关芯片U3的地址端A、B、C，所述热电偶检测模块的输出信号连接电阻R18的另一端，电压模拟检测模块的输出信号连接电容C12的一端，热电阻检测模块的输出信号连接电容C16的另一端。
4.根据权利要求3所述的多信号高精度温度采样电路，其特征在于：所述输入检测电路还包括冷端补偿模块，所述冷端补偿模块连接到电阻R14的一端。
5.根据权利要求3或4所述的多信号高精度温度采样电路，其特征在于：所述信号处理电路包括电压跟随器和压频转换电路，所述电压跟随器的输入端连接模拟开关芯片U3的输出端，电压跟随器的输出端连接压频转换电路的输入端，压频转换电路的输出端输出信号到MCU。
6.根据权利要求5所述的多信号高精度温度采样电路，其特征在于：所述电压跟随器为U4A，压频转换电路包括积分器U4B、三极管Q3、D触发器U5A和U5B，所述电压跟随器U4A的正输入端连接模拟开关芯片U3的公共输出端X，电压跟随器U4A的输出端连接积分器U4B的负输入端，积分器U4B的输出端连接三极管Q3的基极，三极管的集电极连接D触发器U5B的D端，D触发器U5B的Q端连接积分器U4B的正输入端，MCU的频率脉冲输出连接D触发器U5A的CLK端，D触发器U5A的Q端连接D触发器U5B的CLK端，D触发器U5A的端连接D触发器U5A的D端，D触发器U5B的输出脉冲信号给MCU。
7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的多信号高精度温度采样电路，其特征在于：所述MCU的型号为STC89C58系列单片机。
Priority Applications (1)
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| CN201820253914.2U CN207816475U (zh) | 2018-02-12 | 2018-02-12 | 多信号高精度温度采样电路 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (2)
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| CN109932074A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-06-25 | 佛山华芯微特科技有限公司 | 一种温控仪测温电路 |
| CN111579915A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-08-25 | 佛山市川东磁电股份有限公司 | 一种热电堆芯片批量测试装置及方法 |
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