CN210775655U - 高精度的热电阻自检测电路 - Google Patents

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练成文
欧新木
黄继波
魏龙强
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本实用新型公开了高精度的热电阻自检测电路,包括热电阻检测电路、基准电阻检测电路以及处理芯片,热电阻检测电路包括基准电阻,基准电阻检测电路包括开关件以及检测电阻;开关件的一端连接电源,开关件的另一端与基准电阻的一端连接,基准电阻的另一端与检测电阻的一端连接,检测电阻的另一端接地;基准电阻的两端与检测电阻的两端分别连接在处理芯片的连接接口上,检测电阻的精度高于基准电阻的精度,检测电阻的温度系数小于基准电阻的温度系数;本实用新型能判断所选择的基准电阻的准确性,保证检测装置能自我判断检测基准源的正确性,维护人员无需拆卸设备和用万用表灯工具在线测量,大大提高维护效率、可靠性。

Description

高精度的热电阻自检测电路
技术领域
本实用新型涉及通用工业产品出厂自动化检测技术领域,特别涉及高精度的热电阻自检测电路。
背景技术
国内PLC及配套的模拟量产品的出厂检测装置,一般为了满足产品的检测需求,结构设计随意,接线杂乱不易维护,如铂热电阻类的模拟产品。传统的检测一般利用设计的检测装置提供检测的电阻基准源,但往往由于检测装置设计及接线复杂问题,会导致铂热电阻接收到非精准的电阻基准源。另外,这种检测装置对被测产品使用的信号探针一般是正对产品接线端子上,采用这种单根探针接触信号端子也有一定的风险导致接触不良而引起检测效果降低的问题。所以,一旦电阻基准源由于各种因素产生误差后,无法第一时间定位出偏差位置,导致此类产品在检测上出现检测效果差,产品的误差增大而达不到预期指标。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供高精度的热电阻自检测电路,能够对基准电阻进行检测,以解决铂热电阻产品检测装置的基准电阻易产生误差而造成铂热电阻产品检测精度误差大这一问题。
为了解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:
高精度的热电阻自检测电路,包括热电阻检测电路、基准电阻检测电路以及处理芯片,所述热电阻检测电路包括基准电阻,所述基准电阻检测电路包括开关件以及检测电阻;
所述开关件的一端连接电源,所述开关件的另一端与所述基准电阻的一端连接,所述基准电阻的另一端与所述检测电阻的一端连接,所述检测电阻的另一端接地;
所述基准电阻的两端与所述检测电阻的两端分别连接在所述处理芯片的连接接口上,所述检测电阻的精度高于所述基准电阻的精度,所述检测电阻的温度系数小于所述基准电阻的温度系数。
进一步地,所述检测电阻的阻值为1000欧,所述检测电阻精度为0.01%。
进一步地,所述开关件为第一光耦继电器,所述芯片为AD7190芯片。
进一步地,所述基准电阻检测电路还包括第二光耦继电器、第三光耦继电器;
所述第一光耦继电器的第四端口与所述电源连接,所述第一光耦继电器的第三端口与所述基准电阻的一端连接,所述基准电阻的另一端与所述第二光耦继电器的第四端口连接,所述第二光耦继电器的第三端口同时与所述第三光耦继电器的第三端口、所述检测电阻的一端连接,所述检测电阻的另一端接地;
所述基准电阻的两端分别与所述处理芯片的第一连接接口、第二连接接口连接,所述检测电阻上接地的一端与所述处理芯片的第三连接接口连接,所述第三光耦继电器的第四端口与所述处理芯片的第四连接接口连接;
所述第一光耦继电器、所述第二光耦继电器以及所述第三光耦继电器的第一端口均连接同一光耦继电器使能端且第二接口均接地。
进一步地,所述第一光耦继电器、所述第二光耦继电器以及所述第三光耦继电器的第一端口以及所述第一光耦继电器的第四端口与所述电源之间均连接有一个分压电阻。
进一步地,所述热电阻检测电路还包括第一N沟道场效应管,所述第一N沟道场效应管的栅极连接N沟道场效应管使能端,所述第一N沟道场效应管的源极与所述基准电阻连接,所述第一N沟道场效应管的漏极与所述开关件的一端连接;
所述处理芯片的两个连接接口分别连接在所述第一N沟道场效应管的漏极以及所述基准电阻上远离所述第一N沟道场效应管的一端上。
进一步地,所述基准电阻检测电路还包括双向TVS二极管,所述检测电阻上远离所述基准电阻的一端与所述双向TVS二极管的一端连接,所述双向TVS二极管的另一端接地。
进一步地,所述基准电阻检测电路还包括第二N沟道场效应管,所述第二N沟道场效应管的栅极连接检测使能端,所述第二N沟道场效应管的漏极与所述双向TVS二极管的一端并联连接,所述第二N沟道场效应管的源极接地。
本实用新型的有益效果在于:高精度的热电阻自检测电路,将基准电阻与精度更高且温度系数更低的检测电阻一起串联,以构成回路,再从基准电阻两端和检测电阻两端分别引出检测点到处理芯片进行模拟电流信号的换算计算,从而判断所选择的基准电阻的准确性,保证检测装置能自我判断检测基准源的正确性,维护人员无需拆卸设备和用万用表灯工具在线测量,大大提高维护效率、可靠性。
附图说明
图1为本实用新型实施例的热电阻检测电路的电路示意图;
图2为本实用新型实施例的基准电阻检测电路的部分电路示意图;
图3为本实用新型实施例的基准电阻检测电路的另一部分电路示意图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图3,高精度的热电阻自检测电路,包括热电阻检测电路、基准电阻检测电路以及处理芯片,所述热电阻检测电路包括基准电阻,所述基准电阻检测电路包括开关件以及检测电阻;
所述开关件的一端连接电源,所述开关件的另一端与所述基准电阻的一端连接,所述基准电阻的另一端与所述检测电阻的一端连接,所述检测电阻的另一端接地;
所述基准电阻的两端与所述检测电阻的两端分别连接在所述处理芯片的连接接口上,所述检测电阻的精度高于所述基准电阻的精度,所述检测电阻的温度系数小于所述基准电阻的温度系数。
从上述描述可知,本实用新型的有益效果在于:将基准电阻与精度更高且温度系数更低的检测电阻一起串联,以构成回路,再从基准电阻两端和检测电阻两端分别引出检测点到处理芯片进行模拟电流信号的换算计算,从而判断所选择的基准电阻的准确性,保证检测装置能自我判断检测基准源的正确性,维护人员无需拆卸设备和用万用表灯工具在线测量,大大提高维护效率、可靠性。
进一步地,所述检测电阻的阻值为1000欧,所述检测电阻精度为0.01%。
从上述描述可知,采用万分之一精度的检测电阻,以保证检测基准电阻的准确性。
进一步地,所述开关件为第一光耦继电器,所述芯片为AD7190芯片。
从上述描述可知,光耦继电器无触点磨损,具有使用寿命长、高速切换、安全可靠等优点,AD7190芯片为24位高精度的模数转换芯片,保证对检测到的数据进行精准计算,以保证检测基准电阻的准确性。
进一步地,所述基准电阻检测电路还包括第二光耦继电器、第三光耦继电器;
所述第一光耦继电器的第四端口与所述电源连接,所述第一光耦继电器的第三端口与所述基准电阻的一端连接,所述基准电阻的另一端与所述第二光耦继电器的第四端口连接,所述第二光耦继电器的第三端口同时与所述第三光耦继电器的第三端口、所述检测电阻的一端连接,所述检测电阻的另一端接地;
所述基准电阻的两端分别与所述处理芯片的第一连接接口、第二连接接口连接,所述检测电阻上接地的一端与所述处理芯片的第三连接接口连接,所述第三光耦继电器的第四端口与所述处理芯片的第四连接接口连接;
所述第一光耦继电器、所述第二光耦继电器以及所述第三光耦继电器的第一端口均连接同一光耦继电器使能端且第二接口均接地。
从上述描述可知,通过多个光耦继电器对整个回路进行精准控制。
进一步地,所述第一光耦继电器、所述第二光耦继电器以及所述第三光耦继电器的第一端口以及所述第一光耦继电器的第四端口与所述电源之间均连接有一个分压电阻。
从上述描述可知,通过分压电阻保证回路的安全。
进一步地,所述热电阻检测电路还包括第一N沟道场效应管,所述第一N沟道场效应管的栅极连接N沟道场效应管使能端,所述第一N沟道场效应管的源极与所述基准电阻连接,所述第一N沟道场效应管的漏极与所述开关件的一端连接;
所述处理芯片的两个连接接口分别连接在所述第一N沟道场效应管的漏极以及所述基准电阻上远离所述第一N沟道场效应管的一端上。
从上述描述可知,N沟道场效应管起到开关作用,用于切换不同的基准电阻进行检测。
进一步地,所述基准电阻检测电路还包括双向TVS二极管,所述检测电阻上远离所述基准电阻的一端与所述双向TVS二极管的一端连接,所述双向TVS二极管的另一端接地。
进一步地,所述基准电阻检测电路还包括第二N沟道场效应管,所述第二N沟道场效应管的栅极连接检测使能端,所述第二N沟道场效应管的漏极与所述双向TVS二极管的一端并联连接,所述第二N沟道场效应管的源极接地。
从上述描述可知,通过双向TVS二极管保护电子线路中的精密元器件,即保护检测电阻。
请参照图1,本实用新型的实施例一为:
高精度的热电阻自检测电路,包括热电阻检测电路、基准电阻检测电路以及处理芯片。
如图1所示,热电阻检测电路包括基准电阻R1以及第一N沟道场效应管Q1,第一N沟道场效应管Q1的栅极连接N沟道场效应管使能端R_EN1,第一N沟道场效应管Q1的源极与基准电阻R1连接,第一N沟道场效应管Q1的漏极的一端为PT_OUT+,如图1所示,还包括二极管D1以及二极管D2。
未在图中示出的处理芯片为AD7190芯片。
如图2所示,基准电阻检测电路包括第一光耦继电器IS1、第二光耦继电器IS2、第三光耦继电器IS3以及检测电阻R5;第一光耦继电器IS1的第四端口与电源VA连接,第一光耦继电器IS1的第三端口为PT_OUT+,即与第一N沟道场效应管Q1的漏极连接,基准电阻R1的另一端与第二光耦继电器IS2的第四端口连接,第二光耦继电器IS2的第三端口同时与第三光耦继电器IS3的第三端口、检测电阻R5的一端连接,检测电阻R5的另一端接地;基准电阻R1的两端分别与处理芯片的第一连接接口PT_OUT+、第二连接接口PT_OUT-连接,检测电阻R5上接地的一端与处理芯片的第三连接接口PT_F-连接,第三光耦继电器IS3的第四端口与处理芯片的第四连接接口连接;第一光耦继电器IS1、第二光耦继电器IS2以及第三光耦继电器IS3的第一端口均连接同一光耦继电器使能端RF_EN且第二接口均接地;第一光耦继电器IS1、第二光耦继电器IS2以及第三光耦继电器IS3的第一端口以及第一光耦继电器IS1的第四端口与电源之间均连接有一个分压电阻,即图2中的电阻R2、电阻R3、电阻R4以及电阻R6。
如图3所示,基准电阻检测电路还包括双向TVS二极管D3以及第二N沟道场效应管Q2,检测电阻R5上远离基准电阻R1的一端与双向TVS二极管D3的一端连接,双向TVS二极管D3的另一端接地;第二N沟道场效应管Q2的栅极连接检测使能端RSEN,第二N沟道场效应管Q2的漏极与双向TVS二极管D3的一端并联连接,第二N沟道场效应管Q2的源极接地。
在本实施例中,检测电阻R5的精度高于基准电阻R1的精度,检测电阻R5的温度系数小于基准电阻R1的温度系数。
具体的,低温飘的检测电阻R5采用军工电阻,其阻值为1000欧,检测电阻R5精度为0.01%,第一光耦继电器IS1、第二光耦继电器IS2以及第三光耦继电器IS3的型号均为低ESR的AQY214,电源VA为5V,电阻R2、电阻R4以及电阻R6均为470欧,电阻R3为30千欧,N沟道场效应管Q1和N沟道场效应管Q2的型号为CJ3400,二极管D1和二极管D2均为SES5VD523-2B,双向TVS二极管D3为SMAJ6.0CA,电容C1为104,处理芯片为AD7190芯片。值得说明的是,图1中只有一个基准电阻R1,在实际使用过程中,在二极管D1与N沟道场效应管Q1、二极管D2和基准电阻R1之间还并联有多个串联的N沟道场效应管和基准电阻,此时,不同回路的基准电阻不同,在本实施例中,整个热电阻检测电路包含八个型号为CJ3400的N沟道场效应管以及基准电阻,基准电阻从小到大依次为:68欧、300欧、43欧、820欧、2千欧、3.3千欧以及20千欧,本实施例的基准电阻R1为千分之一温飘10ppm~25ppm。
在进行自校准时,N沟道场效应管Q1、N沟道场效应管Q2、第一光耦继电器IS1、第二光耦继电器IS2以及第三光耦继电器IS3在使能端的控制上打开,处于连接状态;此时,5V的电源VA经过电阻R3、第一光耦继电器IS1、N沟道场效应管Q1、基准电阻R1、第二光耦继电器IS2、检测电阻R5、N沟道场效应管Q2后接地,并由检测电阻R5两端的采样点PT_F+\PT_F-以及基准电阻R1两端的采样点PT_OUT+\PT_OUT-,采样点分别连接到AD7190芯片的I/O口上进行换算,此时,形成了一条5V的回路,处于回路上的基准电阻R1和检测电阻R5的电流相等,因此Vr1/R1=Vr5/R5,其中,Vr1和Vr5为通过两组采样点直接得到,检测电阻R5的准确性更高,由此得到的基准电阻值应当接近或等于基准电阻R1的理论电阻值,从而根据计算的基准电阻值和基准电阻R1的理论电阻值之间的差异进行调整,以保证对铂热电阻的检测准确性。
在自校准结束后,N沟道场效应管Q1、N沟道场效应管Q2、第一光耦继电器IS1、第二光耦继电器IS2以及第三光耦继电器IS3断开,N沟道场效应管Q1导通选择基准电阻R1,通过FC排线进行铂热电阻的检测。
在具体实现过程中,采用本实施例的技术方案解决了产品在检测工序常出现的误差偏差大的问题,如一个铂热电阻的模拟模块,利用本实施例的技术方案应用可使检测后的主机误差在低温段可减小到约0.2°之内,高温段可减小到约0.3°之内。
综上所述,本实用新型提供的高精度的热电阻自检测电路,将基准电阻与精度更高且温度系数更低的检测电阻一起串联,以构成回路,再从基准电阻两端和检测电阻两端分别引出检测点到处理芯片进行模拟电流信号的换算计算,从而判断所选择的基准电阻的准确性,保证检测装置能自我判断检测基准源的正确性,维护人员无需拆卸设备和用万用表灯工具在线测量,大大提高维护效率、可靠性;同时,对电路的具体结构作进一步的限定,以进一步提高检测精度以及保证电路的安全运行。
以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.高精度的热电阻自检测电路,其特征在于:包括热电阻检测电路、基准电阻检测电路以及处理芯片,所述热电阻检测电路包括基准电阻,所述基准电阻检测电路包括开关件以及检测电阻;
所述开关件的一端连接电源,所述开关件的另一端与所述基准电阻的一端连接,所述基准电阻的另一端与所述检测电阻的一端连接,所述检测电阻的另一端接地;
所述基准电阻的两端与所述检测电阻的两端分别连接在所述处理芯片的连接接口上,所述检测电阻的精度高于所述基准电阻的精度,所述检测电阻的温度系数小于所述基准电阻的温度系数。
2.根据权利要求1所述的高精度的热电阻自检测电路,其特征在于:所述检测电阻的阻值为1000欧,所述检测电阻精度为0.01%。
3.根据权利要求1所述的高精度的热电阻自检测电路,其特征在于,所述开关件为第一光耦继电器,所述芯片为AD7190芯片。
4.根据权利要求3所述的高精度的热电阻自检测电路,其特征在于:所述基准电阻检测电路还包括第二光耦继电器、第三光耦继电器;
所述第一光耦继电器的第四端口与所述电源连接,所述第一光耦继电器的第三端口与所述基准电阻的一端连接,所述基准电阻的另一端与所述第二光耦继电器的第四端口连接,所述第二光耦继电器的第三端口同时与所述第三光耦继电器的第三端口、所述检测电阻的一端连接,所述检测电阻的另一端接地;
所述基准电阻的两端分别与所述处理芯片的第一连接接口、第二连接接口连接,所述检测电阻上接地的一端与所述处理芯片的第三连接接口连接,所述第三光耦继电器的第四端口与所述处理芯片的第四连接接口连接;
所述第一光耦继电器、所述第二光耦继电器以及所述第三光耦继电器的第一端口均连接同一光耦继电器使能端且第二接口均接地。
5.根据权利要求4所述的高精度的热电阻自检测电路,其特征在于:所述第一光耦继电器、所述第二光耦继电器以及所述第三光耦继电器的第一端口以及所述第一光耦继电器的第四端口与所述电源之间均连接有一个分压电阻。
6.根据权利要求1所述的高精度的热电阻自检测电路,其特征在于:所述热电阻检测电路还包括第一N沟道场效应管,所述第一N沟道场效应管的栅极连接N沟道场效应管使能端,所述第一N沟道场效应管的源极与所述基准电阻连接,所述第一N沟道场效应管的漏极与所述开关件的一端连接;
所述处理芯片的两个连接接口分别连接在所述第一N沟道场效应管的漏极以及所述基准电阻上远离所述第一N沟道场效应管的一端上。
7.根据权利要求1所述的高精度的热电阻自检测电路,其特征在于:所述基准电阻检测电路还包括双向TVS二极管,所述检测电阻上远离所述基准电阻的一端与所述双向TVS二极管的一端连接,所述双向TVS二极管的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的高精度的热电阻自检测电路,其特征在于:所述基准电阻检测电路还包括第二N沟道场效应管,所述第二N沟道场效应管的栅极连接检测使能端,所述第二N沟道场效应管的漏极与所述双向TVS二极管的一端并联连接,所述第二N沟道场效应管的源极接地。
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