CN210833914U - 一种智能数字温度表电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能数字温度表电路，包括电源、电源保护稳压电路、温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路，电源与电源保护稳压电路电连接，电源保护稳压电路分别与温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路电连接，温度传感传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路顺次电连接。本实用新型通过电源保护稳压电路对电源进行保护，并且通过电源为温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路供电，信号处理电路对温度传感组件检测的温度信号进行处理，并输出至主控制电路，以确定温度值并通过显示电路显示，检测结果精确稳定，不需要单独拉线接电源，方便控制系统采集温度值，可完全替代进口产品。

Description

一种智能数字温度表电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种智能数字温度表电路。

背景技术

数字温度表的设计和开发已经有很多类型和款式，现在市场上的数字式温度表大部分都是盘装式数字温度表,即安装在电气控制室内的电控柜上、仪表盘上的,有接线的工作电源DC24V、或AC 220V,属于二次仪表范畴,这种仪表一般需要和现场的温度传感器或铠装式一体化结构的温度变送器结合使用。也有部分指针式温度表,但是指针式的指示精度低，一般在2.5级左右，并且指针式温度表不方便控制系统采集温度值，为了采集现场的温度参数往往还要加装温度变送器，所以很多工业现场都是用带现场显示的温度变送器来替代。带现场显示的温度变送器需要单独拉线，并且需要DC24V电源、但是有些应用场合又不方便拉线、或者要单独拉很多线成本高、效率低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种智能数字温度表电路。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种智能数字温度表电路，包括电源、电源保护稳压电路、温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路，所述电源与所述电源保护稳压电路电连接，所述电源保护稳压电路分别与所述温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路电连接，所述温度传感传感组件与所述信号处理电路电连接，所述信号处理电路与所述主控制电路电连接，所述主控制电路与所述显示电路电连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的智能数字温度表电路，通过所述电源保护稳压电路对所述电源进行保护，并且通过所述电源为所述温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路供电，所述信号处理电路对温度传感组件检测的温度信号进行处理，并输出至所述主控制电路，以确定温度值并通过显示电路显示，检测结果精确稳定，不需要单独拉线接电源，方便控制系统采集温度值，可完全替代进口产品。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述电源保护稳压电路包括自恢复保险丝PTC、瞬态抑制二极管TVS、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、稳压管Q1和瞬态抑制二极管 TVS2，所述电源正极通过所述自恢复保险丝PTC与所述瞬态抑制二极管TVS 的负极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS的正极与电源正极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS的负极通过所述自恢复保险丝PTC与所述稳压管Q1的输入端电连接，所述稳压管Q1的输入端作为第一输出端与所述信号处理电路的输入端电连接，所述稳压管Q1的输入端与所述电源负极之间并联有所述电容C1和电容C2，所述稳压管Q1的接地端接地，所述稳压管Q1的输出端与所述电源负极之间并联有所述电容C3和电容C4，所述稳压管Q1的输出端与所述瞬态抑制二极管TVS2的负极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS2的正极与所述电源的负极电连接，所述稳压管Q1的输出端与作为第二输出端分别与所述温度传感组件的电源输入端和所述主控制电路的电源输入端电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述自恢复保险丝PTC可以在线路过流时快速断开，而且事后能自恢复到正常导通状态，通过所述瞬态抑制二极管TVS可以提供电压冲击过高的浪涌保护，避免浪涌冲击电压过高，损坏所述温度传感组件、信号处理电路和主控制电路，通过所述稳压器Q1可以使得电源输入的电压范围宽，最高可承受DC 24V电压，不会因为电压过高而损坏，同时提供稳定的3.3V电压给所述主控制电路和温度传感组件。

进一步：所述保护稳压电路还包括阻容吸收电路，所述阻容吸收电路包括电阻R0、电阻R0*、电容C0和电容C0*，所述电阻R0和电容C0顺次串联在所述电源正极和外壳地之间，所述电阻R0*和电容C0*顺次串联在电源的负极和外壳地之间。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述阻容吸收电路可以对外部电源输入的电压信号进行滤波，除去信号中的杂波成分，保证输出信号的稳定性，既能提高抗干扰能力、又不影响产品的绝缘强度。

进一步：所述温度传感组件包括电阻RTD、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R2和电阻RTD顺次串联在所述电源保护稳压电路的第二输出端与地之间，且所述电阻R2与所述电阻RTD的公共端作为一个输出端与所述信号处理电路的一个信号输入端电连接，所述电阻R3和电阻R4顺次串联在所述电源保护稳压电路的第二输出端与地之间，且所述电阻R3和电阻R4的公共端作为另一个输出端与所述信号处理电路的另一个信号输入端电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述电阻RTD、电阻R2、电阻R3 和电阻R4组成惠斯通电桥，根据不同温度条件下电阻RTD的阻值不同使得惠斯通电桥的输出信号变化，从而可以准确检测温度信号。

进一步：所述信号处理电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14、运算放大器U3和运算放大器U4，所述温度传感组件的一个输出端通过所述电阻R6与所述运算放大器U3的同相输入端电连接，所述运算放大器U3的同相输入端通过所述电容C12接地，所述运算放大器U3的反相输入端通过所述电阻R7接地，所述运算放大器U3的反相输入端与输出端之间电连接有所述电阻R8，所述运算放大器U3的输出端通过所述电阻R9与运算放大器U4的反相输入端电连接，所述运算放大器U4的反相输入端通过所述电阻R10与输出端电连接，所述运算放大器U4的同相输入端通过所述电阻 R5与所述温度传感组件的另一个输出端电连接，所述运算放大器U4的同相输入端通过所述电容C11接地，所述运算放大器U4的输出端与地之间顺次串联有所述电阻R11、电容C13、电容C14和电阻R12，所述电阻R11与所述电容C13的公共端与所述主控制电路的一路正信号输入端电连接，所述电阻 R12和电容C14的公共端与所述主控制电路的一路负信号输入端电连接，所述运算放大器U3的电源输入端和运算放大器U4的电源输入端分别与所述电源保护稳压电路的第一输出端电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过低功耗的所述运算放大器U3和运算放大器U4，采用两级电路实现差分信号的比例运算，精确得到温度信号，并由主控制电路读取对应的温度值，降低了整个电路的功耗。

进一步：所述的智能数字温度表电路还包括通讯电路，所述通讯电路分别与所述主控制电路和电源保护稳压电路的第二输出端电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述通讯电路将检测的温度信号直接传输至外部终端，从而方便外部终端直接读取实际监测的温度值，同时方便对产品量程范围进行校准。

附图说明

图1为本实用新型的智能数字温度表电路结构示意图；

图2为本实用新型的电源保护稳压电路的电路示意图；

图3为本实用新型的温度传感组件和信号处理电路的电路示意图；

图4为本实用新型的主控制电路、显示电路和通讯电路的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种智能数字温度表电路，包括电源、电源保护稳压电路、温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路，所述电源与所述电源保护稳压电路电连接，所述电源保护稳压电路分别与所述温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路电连接，所述温度传感传感组件与所述信号处理电路电连接，所述信号处理电路与所述主控制电路电连接，所述主控制电路与所述显示电路电连接。

本实用新型的智能数字温度表电路，通过所述电源保护稳压电路对所述电源进行保护，并且通过所述电源为所述温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路供电，所述信号处理电路对温度传感组件检测的温度信号进行处理，并输出至所述主控制电路，以确定温度值并通过显示电路显示，检测结果精确稳定，不需要单独拉线接电源，方便控制系统采集温度值，可完全替代进口产品。

如图2所示，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述电源保护稳压电路包括自恢复保险丝PTC、瞬态抑制二极管TVS、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、稳压管Q1和瞬态抑制二极管TVS2，所述电源正极通过所述自恢复保险丝PTC与所述瞬态抑制二极管TVS的负极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS的正极与电源正极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS的负极通过所述自恢复保险丝PTC与所述稳压管Q1的输入端电连接，所述稳压管Q1 的输入端作为第一输出端与所述信号处理电路的输入端电连接，所述稳压管 Q1的输入端与所述电源负极之间并联有所述电容C1和电容C2，所述稳压管 Q1的接地端接地，所述稳压管Q1的输出端与所述电源负极之间并联有所述电容C3和电容C4，所述稳压管Q1的输出端与所述瞬态抑制二极管TVS2的负极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS2的正极与所述电源的负极电连接，所述稳压管Q1的输出端与作为第二输出端分别与所述温度传感组件的电源输入端和所述主控制电路的电源输入端电连接。通过所述自恢复保险丝PTC 可以在线路过流时快速断开，而且事后能自恢复到正常导通状态，通过所述瞬态抑制二极管TVS可以提供电压冲击过高的浪涌保护，避免浪涌冲击电压过高，损坏所述温度传感组件、信号处理电路和主控制电路，通过所述稳压器Q1可以使得电源输入的电压范围宽，最高可承受DC 24V电压，不会因为电压过高而损坏，同时提供稳定的3.3V电压给所述主控制电路和温度传感组件。

本实用新型的实施例中，所述电源采用高能锂电池供电，所述电源电压为DC3.6V，所述电源保护稳压电路对电源进行保护，然后为信号处理电路提供电路，并通过稳压器Q1提供稳定的3.3V电压V2，为所述主控制电路和温度传感组件供电。这里，所述自恢复保险丝PTC过流电流设计为50mA，当线路过流时，保险丝快速断开，而且事后能自恢复到正常导通状态；瞬态抑制二极管TVS型号选用SMBJ6.0CA，能提供电压冲击过高的浪涌保护，保护电压6V、避免浪涌冲击电压过高，损坏所述温度传感组件、信号处理电路和主控制电路。所述稳压器Q1选用型号为HT7133的线性稳压芯片，可以使得电源输入的电压范围宽，最高可承受DC 24V电压，不会因为电压过高而损坏，同时提供稳定的3.3V电压给所述主控制电路和温度传感组件。

优选地，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述保护稳压电路还包括阻容吸收电路，所述阻容吸收电路包括电阻R0、电阻R0*、电容C0 和电容C0*，所述电阻R0和电容C0顺次串联在所述电源正极和外壳地之间，所述电阻R0*和电容C0*顺次串联在电源的负极和外壳地之间。通过所述阻容吸收电路可以对外部电源输入的电压信号进行滤波，除去信号中的杂波成分，保证输出信号的稳定性，既能提高抗干扰能力、又不影响产品的绝缘强度。本实用新型中所述电阻R0、电阻R0*都是51欧的贴片电阻，电容C0、电容C0*都是0.01uF/500V的贴片电容。

如图3所示，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述温度传感组件包括电阻RTD、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R2和电阻RTD 顺次串联在所述电源保护稳压电路的第二输出端与地之间，且所述电阻R2 与所述电阻RTD的公共端作为一个输出端与所述信号处理电路的一个信号输入端电连接，所述电阻R3和电阻R4顺次串联在所述电源保护稳压电路的第二输出端与地之间，且所述电阻R3和电阻R4的公共端作为另一个输出端与所述信号处理电路的另一个信号输入端电连接。通过所述电阻RTD、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成惠斯通电桥，根据不同温度条件下电阻RTD的阻值不同使得惠斯通电桥的输出信号变化，从而可以准确检测温度信号。

如图3所示，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述信号处理电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14、运算放大器U3和运算放大器U4，所述温度传感组件的一个输出端通过所述电阻R6与所述运算放大器U3的同相输入端电连接，所述运算放大器U3的同相输入端通过所述电容C12接地，所述运算放大器U3的反相输入端通过所述电阻R7接地，所述运算放大器U3的反相输入端与输出端之间电连接有所述电阻R8，所述运算放大器U3的输出端通过所述电阻R9与运算放大器U4的反相输入端电连接，所述运算放大器U4的反相输入端通过所述电阻R10与输出端电连接，所述运算放大器U4的同相输入端通过所述电阻R5与所述温度传感组件的另一个输出端电连接，所述运算放大器U4的同相输入端通过所述电容C11接地，所述运算放大器U4的输出端与地之间顺次串联有所述电阻R11、电容 C13、电容C14和电阻R12，所述电阻R11与所述电容C13的公共端与所述主控制电路的一路正信号输入端电连接，所述电阻R12和电容C14的公共端与所述主控制电路的一路负信号输入端电连接，所述运算放大器U3的电源输入端和运算放大器U4的电源输入端分别与所述电源保护稳压电路的第一输出端电连接。通过低功耗的所述运算放大器U3和运算放大器U4，采用两级电路实现差分信号的比例运算，精确得到温度信号，然后通过电阻R11、电容C13的RC滤波处理后直接输出至所述主控制电路，并由主控制电路读取对应的温度值，降低了整个电路的功耗。这里，所述运算放大器U3和运算反打过去U4采用型号为SGM8521的低功耗运算放大器。

本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述主控制电路采用型号为MSP430AFE253的微处理器，低电源电压1.8-3.6V都能工作，超低功耗，激活模式下的整个消耗电流只有0.22mA。内有3路具有差分可编程增益放大器输入的24位A/D转换器、完全能满足温度信号的24位A/D转换。同时微处理器U1还具有SBW在线调试接口、方便仿真调试。该微处理器及外围电路如图4所示。

优选地，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述的智能数字温度表电路还包括通讯电路，所述通讯电路分别与所述主控制电路和电源保护稳压电路的第二输出端电连接。通过所述通讯电路将检测的温度信号直接传输至外部终端，从而方便外部终端直接读取实际监测的温度值，同时方便对产品量程范围进行校准。本实用新型中，所述通讯电路采用RS485通讯接口芯片U2，型号为SP485，通过RS485通讯、Modbus-RTU协议，直接读取实际监测的温度值，同时还可以通过软件调试平台，实行对产品量程范围的校准。实际中，所述RS485通讯接口芯片U2及其外围电路如图4所示。

本实用新型中，所述显示电路采用LCD显示屏，可以实时显示压力值，方便直观的显示测量结果，最多5位显示，观察时带背光显示，非工作状态时时候处于直接节能模式。实际中，所述LCD显示屏及其外围电路如图4所示。

需要特别指出的是，当现场捡的温度比较高时，可以将一体化的温度传感组件和显示电路之间加长10-15厘米左右，也俗称为冷端，也就是让感应温度的温度传感组件与显示电路部分隔开一点，留足冷却的距离，适用现场环境的需要。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能数字温度表电路，其特征在于：包括电源、电源保护稳压电路、温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路，所述电源与所述电源保护稳压电路电连接，所述电源保护稳压电路分别与所述温度传感组件、信号处理电路、主控制电路和显示电路电连接，所述温度传感组件与所述信号处理电路电连接，所述信号处理电路与所述主控制电路电连接，所述主控制电路与所述显示电路电连接。

2.根据权利要求1所述的智能数字温度表电路，其特征在于：所述电源保护稳压电路包括自恢复保险丝PTC、瞬态抑制二极管TVS、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、稳压管Q1和瞬态抑制二极管TVS2，所述电源正极通过所述自恢复保险丝PTC与所述瞬态抑制二极管TVS的负极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS的正极与电源正极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS的负极通过所述自恢复保险丝PTC与所述稳压管Q1的输入端电连接，所述稳压管Q1的输入端作为第一输出端与所述信号处理电路的输入端电连接，所述稳压管Q1的输入端与所述电源负极之间并联有所述电容C1和电容C2，所述稳压管Q1的接地端接地，所述稳压管Q1的输出端与所述电源负极之间并联有所述电容C3和电容C4，所述稳压管Q1的输出端与所述瞬态抑制二极管TVS2的负极电连接，所述瞬态抑制二极管TVS2的正极与所述电源的负极电连接，所述稳压管Q1的输出端与作为第二输出端分别与所述温度传感组件的电源输入端和所述主控制电路的电源输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的智能数字温度表电路，其特征在于：所述保护稳压电路还包括阻容吸收电路，所述阻容吸收电路包括电阻R0、电阻R0*、电容C0和电容C0*，所述电阻R0和电容C0顺次串联在所述电源正极和外壳地之间，所述电阻R0*和电容C0*顺次串联在电源的负极和外壳地之间。

4.根据权利要求2所述的智能数字温度表电路，其特征在于：所述温度传感组件包括电阻RTD、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R2和电阻RTD顺次串联在所述电源保护稳压电路的第二输出端与地之间，且所述电阻R2与所述电阻RTD的公共端作为一个输出端与所述信号处理电路的一个信号输入端电连接，所述电阻R3和电阻R4顺次串联在所述电源保护稳压电路的第二输出端与地之间，且所述电阻R3和电阻R4的公共端作为另一个输出端与所述信号处理电路的另一个信号输入端电连接。

5.根据权利要求2所述的智能数字温度表电路，其特征在于：所述信号处理电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14、运算放大器U3和运算放大器U4，所述温度传感组件的一个输出端通过所述电阻R6与所述运算放大器U3的同相输入端电连接，所述运算放大器U3的同相输入端通过所述电容C12接地，所述运算放大器U3的反相输入端通过所述电阻R7接地，所述运算放大器U3的反相输入端与输出端之间电连接有所述电阻R8，所述运算放大器U3的输出端通过所述电阻R9与运算放大器U4的反相输入端电连接，所述运算放大器U4的反相输入端通过所述电阻R10与输出端电连接，所述运算放大器U4的同相输入端通过所述电阻R5与所述温度传感组件的另一个输出端电连接，所述运算放大器U4的同相输入端通过所述电容C11接地，所述运算放大器U4的输出端与地之间顺次串联有所述电阻R11、电容C13、电容C14和电阻R12，所述电阻R11与所述电容C13的公共端与所述主控制电路的一路正信号输入端电连接，所述电阻R12和电容C14的公共端与所述主控制电路的一路负信号输入端电连接，所述运算放大器U3的电源输入端和运算放大器U4的电源输入端分别与所述电源保护稳压电路的第一输出端电连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的智能数字温度表电路，其特征在于：还包括通讯电路，所述通讯电路分别与所述主控制电路和电源保护稳压电路的第二输出端电连接。

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