CN217132378U - 一种高精度动态测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高精度动态测温装置，包括温度测量模块、数据采集模块和上位机，温度测量模块包括若干热敏电阻温度传感器，数据采集模块包括多路选择器、电桥测温电路、放大电路、A/D转换电路、微处理器和电源电路，多路选择器输入端与若干热敏电阻温度传感器输出端对应连接，多路选择器输出端经电桥测温电路、放大电路、A/D转换电路和微处理器连接，微处理器与上位机通过串口通信连接，微处理器与多路选择器的地址管脚连接，用于通过循环扫描选通不同管脚地址，让各路选择器分别闭合与对应热敏电阻温度传感器电性连通，上位机通过控制数据读取频率实现温度采集频率控制。本申请能解决快速变化温场中温度的高精度测量，满足特殊领域温度需求。

Description

一种高精度动态测温装置

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，具体涉及一种高精度动态测温装置。

背景技术

温度的测量是依靠物质物理化学性质随温度变化的特点来实现的。根据温度传感器是否与被测物体直接接触，温度的测量可分为非接触式测温和接触式测温。非接触式测温法具有响应速度快、测温上限高、不会干扰温度场等优点，但测温方法受被测对象发射率和中间介质影响大，测温精度往往不高。接触式测温法是根据热平衡原理来进行温度测量。相比于非接触式测温，接触式测温方法测温精度高、测温系统价格便宜，在实际使用中被广泛应用。常用的接触式温度传感器有热电偶、热电阻等。热电阻中的铂电阻具有优良的重复性和稳定特性，是高精度测温传感器的首选，但其热响应时间较长，不适用于动态温度测量。热敏电阻灵敏度很高，响应速度很快，可以满足动态温度测量的要求，但其互换性不好，阻值随温度变化呈非线性，在不进行非线性补偿的前提下，测温精度不高。因此有必要开发一种高精度动态测温装置，用于测量温场快速变化介质的温度，满足一些特殊领域测温的需求。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种高精度动态测温装置，以解决快速变化温场中温度的高精度测量，满足特殊领域温度高精度测量需求。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种高精度动态测温装置，包括温度测量模块、数据采集模块和上位机，所述温度测量模块包括若干热敏电阻温度传感器，所述数据采集模块包括多路选择器、电桥测温电路、放大电路、A/D转换电路、微处理器和电源电路，所述多路选择器的输入端与若干热敏电阻温度传感器的输出端一一对应连接，所述多路选择器的输出端顺序经过电桥测温电路、放大电路、A/D转换电路与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端与上位机通过串口通信连接，所述微处理器还与多路选择器的地址管脚连接，用于通过循环选通不同管脚地址，让多路选择器中的一路选择器闭合与对应热敏电阻温度传感器电性连通，实现对不同热敏电阻温度传感器的循环扫描，所述上位机通过控制数据读取频率实现对微处理器温度采集频率的控制，所述电源电路分别与多路选择器、放大电路、A/D转换电路和微处理器连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的高精度动态测温装置工作时，通过上位机控制数据读取频率实现对微处理器温度采集频率的控制，微处理器通过循环选通不同管脚地址，让多路选择器中的一路选择器闭合与对应热敏电阻温度传感器电性连通，放大电路将电桥测温电路产生的压差信号放大，A/D转换电路将放大后的压差信号进行A/D转换，然后经微处理器将压差值转换成电阻值上传至上位机，上位机将微处理器传送的电阻数据通过预装数据分析软件转换成温度数据进行显示。因此，本申请一方面通过若干热敏电阻温度传感器对温场快速变化介质的温度进行测量，另一方面热敏电阻温度传感器随温度变化的电阻值顺序经过电桥测温电路、放大电路、A/D转换电路和微处理器后，送到上位机实现电阻数据-温度数据的转换，提高了测温精度，因此能满足特殊领域温度高精度测量需求。

进一步，所述多路选择器采用多路选择模拟开关。

进一步，所述多路选择模拟开关选用CD4067十六路模拟开关。

进一步，所述A/D转换电路采用ICL7135芯片。

附图说明

图1是本实用新型提供的高精度动态测温装置的系统框图。

图2是图1中数据采集模块的系统框图。

图中，1、温度测量模块；2、数据采集模块；21、多路选择器；22、电桥测温电路；23、放大电路；24、A/D转换电路；25、微处理器；26、电源电路；3、上位机。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1和图2所示，本实用新型提供一种高精度动态测温装置，包括温度测量模块1、数据采集模块2和上位机3，所述温度测量模块1包括若干热敏电阻温度传感器，即所述温度测量模块1由若干现有的热敏电阻温度传感器组成，所述热敏电阻温度传感器的具体数量可根据实际需要进行设置，所述数据采集模块2包括多路选择器21、电桥测温电路22、放大电路23、A/D转换电路24、微处理器25和电源电路26，所述多路选择器21的输入端与若干热敏电阻温度传感器的输出端一一对应连接，即一路选择器对应连接一支热敏电阻温度传感器，所述多路选择器21的输出端顺序经过电桥测温电路22、放大电路23、A/D转换电路24与微处理器25的输入端连接，所述微处理器25的输出端与上位机3通过串口通信连接，所述微处理器25还与多路选择器21的地址管脚连接，用于通过循环选通不同管脚地址，让多路选择器21中的一路选择器闭合与对应热敏电阻温度传感器电性连通，实现对不同热敏电阻温度传感器的循环扫描，即所述微处理器25通过选通某一管脚地址，依次实现多路选择器21中的每路选择器闭合后来与对应热敏电阻温度传感器电性连通，所述上位机3通过控制数据读取频率实现对微处理器25温度采集频率的控制，即当上位机3发送读取数据指令后，微处理器25就通过控制数据选择器依次与各个热敏电阻温度传感器电性连通进行一次温度采集，上位机3通过控制数据指令读取发送的频率来控制温度采集频率，所述电源电路26分别与多路选择器21、放大电路23、A/D转换电路24和微处理器25连接以提供工作电源。

与现有技术相比，本实用新型提供的高精度动态测温装置工作时，通过上位机控制数据读取频率实现对微处理器温度采集频率的控制，微处理器通过循环选通不同管脚地址，让多路选择器中的一路选择器闭合与对应热敏电阻温度传感器电性连通，放大电路将电桥测温电路产生的压差信号放大，A/D转换电路将放大后的压差信号进行A/D转换，然后经微处理器将压差值转换成电阻值上传至上位机，上位机将微处理器传送的电阻数据通过预装数据分析软件转换成温度数据进行显示。因此，本申请一方面通过若干热敏电阻温度传感器对温场快速变化介质的温度进行测量，另一方面热敏电阻温度传感器随温度变化的电阻值顺序经过电桥测温电路、放大电路、A/D转换电路和微处理器后，送到上位机实现电阻数据-温度数据的转换，提高了测温精度，因此能满足特殊领域温度高精度测量需求。

作为具体实施例，请参考图2所示，所述多路选择器21采用多路选择模拟开关来实现；优选地，所述多路选择模拟开关具体可选用现有的CD4067十六路模拟开关，由此CD4067十六路模拟地址管脚与微处理器25连接，通过循环选通不同管脚地址，实现对不同热敏电阻温度传感器的循环扫描，上位机3通过控制数据读取频率实现对微处理器25温度采集频率的控制。当然本领域技术人员在前述实施例的基础上，还可采用其他现有的多路选择器来实现。

作为具体实施例，所述A/D转换电路24采用现有的ICL7135芯片来实现，所述ICL7135芯片的具体结构和工作原理为本领域技术人员熟知的现有技术，因而在此不再赘述。所述微处理器25可采用现有的MCS-51系列单片机来实现，所述电桥测温电路22由热敏电阻与低温漂电阻构成，其具体连接关系和工作原理为本领域技术人员熟知的现有技术；所述放大电路23和电源电路26也可采用现有的电路来实现。所述上位机3将微处理器25传送的电阻数据通过预装数据分析软件转换成温度数据，具体数据分析软件可选择合适的校准方程例如常用的Steinhart-Hart方程，或者采用现有的最小二乘法、神经网络算法来实现，由此可以提高测温精度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种高精度动态测温装置，其特征在于，包括温度测量模块(1)、数据采集模块(2)和上位机(3)，所述温度测量模块(1)包括若干热敏电阻温度传感器，所述数据采集模块(2)包括多路选择器(21)、电桥测温电路(22)、放大电路(23)、A/D转换电路(24)、微处理器(25)和电源电路(26)，所述多路选择器(21)的输入端与若干热敏电阻温度传感器的输出端一一对应连接，所述多路选择器(21)的输出端顺序经过电桥测温电路(22)、放大电路(23)、A/D转换电路(24)与微处理器(25)的输入端连接，所述微处理器(25)的输出端与上位机(3)通过串口通信连接，所述微处理器(25)还与多路选择器(21)的地址管脚连接，用于通过循环选通不同管脚地址，让多路选择器(21)中的一路选择器闭合与对应热敏电阻温度传感器电性连通，实现对不同热敏电阻温度传感器的循环扫描，所述上位机(3)通过控制数据读取频率实现对微处理器(25)温度采集频率的控制，所述电源电路(26)分别与多路选择器(21)、放大电路(23)、A/D转换电路(24)和微处理器(25)连接。

2.根据权利要求1所述的高精度动态测温装置，其特征在于，所述多路选择器(21)采用多路选择模拟开关。

3.根据权利要求2所述的高精度动态测温装置，其特征在于，所述多路选择模拟开关选用CD4067十六路模拟开关。

4.根据权利要求1所述的高精度动态测温装置，其特征在于，所述A/D转换电路(24)采用ICL7135芯片。

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