CN217354860U - 一种多通道测温电路及轴流风机诊断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多通道测温电路，包括：多个测温单元，以及与多个测温单元连接的微控制单元；每个测温单元包括：用于与温度传感器连接的接口、与接口连接的抗干扰电路、与抗干扰电路连接的数字转换器，通过抗干扰电路对接口输出的信号进行瞬变电压抑制和滤波处理，可以有效地抗强电磁干扰，同时每个温度传感器对应连接单独的测温单元，可以有效地降低各通道间相互干扰的风险，从而实现了在强磁环境下多个温度传感器的正常测温，进而提高了温度测量的准确性。

Description

一种多通道测温电路及轴流风机诊断装置

技术领域

本实用新型属于温度测量技术领域，特别是涉及一种多通道测温电路及轴流风机诊断装置。

背景技术

随着城市轨道交通的快速发展，用于给地铁通风系统风道排送风的轴流风机也快速增加，当轴流风机出现故障时，会为城市轨道交通带来很大的影响。目前，判断轴流风机是否出现故障主要是通过检测电机、轴承运行状态，包括检测电机的温度、振动等状态参数信息，进而根据这些参数信息判断轴流风机是否出现故障。

目前，检测电机的温度，一般是在大功率电机绕组的内部和轴承的关键位置设置多个温度传感器进行多通道测温，在电机进行启停、运行以及调速时，会对周边产生强电磁干扰，不仅单个测温通道会受到干扰而出现温度值跳变异常的情况，而且多个测温通道之间会相互干扰，严重影响了测温的准确性。

因此，如何在强磁环境下实现多个温度传感器的正常测温，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种多通道测温电路；本申请提供的一种多通道测温电路，在强电磁环境下，能够实现多个温度传感器的正常测温，进而提高了温度测量的准确性。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种多通道测温电路，包括：

多个测温单元，以及与多个所述测温单元连接的微控制单元；

每个所述测温单元包括：

接口，用于与温度传感器连接；

与所述接口连接的抗干扰电路，用于对所述接口输出的信号进行瞬变电压抑制和滤波；

与所述抗干扰电路连接的数字转换器，用于将所述抗干扰电路输出的信号转换成数字信号发送至所述微控制单元。

优选地，所述温度传感器为非屏蔽式铂电阻温度传感器。

优选地，所述抗干扰电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一瞬态二极管、第二瞬态二极管、第三瞬态二极管，其中：

所述铂电阻温度传感器的RTD-端通过所述接口与所述第一瞬态二极管的第一端和所述第一电阻的第一端连接；

所述铂电阻温度传感器的RTD+端通过所述接口与所述第二瞬态二极管的第一端和所述第二电阻的第一端连接；

所述铂电阻温度传感器的PT+端通过所述接口与所述第三瞬态二极管的第一端和所述第三电阻的第一端连接；

所述第一瞬态二极管、所述第二瞬态二极管和所述第三瞬态二极管的第二端接地；

所述第一电阻的第二端与所述第二电容的第一端和所述第一电容的第一端连接；

所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二端连接；

所述第三电阻的第二端与所述第二电容的第二端连接；

所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的第二端分别和所述数字转换器连接。

优选地，所述测温单元还包括：

与所述数字转换器连接的数字隔离器，用于对所述数字转换器输出的数字信号进行隔离，多个所述数字隔离器与所述微控制单元连接。

优选地，所述测温单元还包括：

向所述数字隔离器单独供电的供电电源，所述数字隔离器的电源输入端和所述供电电源连接；

所述数字隔离器还用于向所述数字转换器提供隔离处理后的电源，所述数字隔离器的电源输出端和所述数字转换器的电源输入端连接。

优选地，所述测温单元还包括：

第三电容和第四电容，其中：

所述第三电容的第一端和所述第四电容的第一端，分别与所述数字隔离器的电源输入端和所述供电电源连接；

所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端接地。

优选地，所述测温单元还包括：

第五电容和第六电容，其中：

所述第五电容的第一端和所述第六电容的第一端，分别与所述数字隔离器的电源输出端和所述数字转换器的电源输入端连接；

所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端接地。

优选地，多个所述数字隔离器与所述微控制单元通过SPI总线连接。

优选地，所述多通道测温电路集成于一块PCB板上；

所述测温单元和所述微控制单元不共电源且不共地；

每个所述所述数字隔离器连接的所述SPI总线单独出线后再并联。

本申请还提供一种轴流风机诊断装置，包括任一项所述的多通道测温电路。

与现有技术相比较，本实用新型提供的一种多通道测温电路，包括：多个测温单元，以及与多个测温单元连接的微控制单元；每个测温单元包括：用于与温度传感器连接的接口、与接口连接的抗干扰电路、与抗干扰电路连接的数字转换器，通过抗干扰电路对接口输出的信号进行瞬变电压抑制和滤波处理，可以有效地抗强电磁干扰，同时每个温度传感器对应连接单独的测温单元，可以有效地降低各通道间相互干扰的风险，从而实现了在强磁环境下多个温度传感器的正常测温，进而提高了温度测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种多通道测温电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例公开的一种多通道测温电路中单个测温单元和微控制单元连接的电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种多通道测温电路，包括：多个测温单元100，以及与多个测温单元100连接的微控制单元200；每个测温单元100包括：接口110，用于与温度传感器300连接；与接口110连接的抗干扰电路120，用于对接口110输出的信号进行瞬变电压抑制和滤波；与抗干扰电路120连接的数字转换器130，用于将抗干扰电路120输出的信号转换成数字信号发送至微控制单元200。

与现有技术相比较，本实用新型提供的一种多通道测温电路，包括：多个测温单元100，以及与多个测温单元100连接的微控制单元200；每个测温单元100包括：用于与温度传感器300连接的接口110、与接口110连接的抗干扰电路120、与抗干扰电路120连接的数字转换器130，通过抗干扰电路120对接口110输出的信号进行瞬变电压抑制和滤波处理，可以有效地抗强电磁干扰，同时每个温度传感器300对应连接单独的测温单元100，可以有效地降低各通道间相互干扰的风险，从而实现了在强磁环境下多个温度传感器300的正常测温，进而提高了温度测量的准确性。

本实施例中，测温单元100为5个，与每个测温单元100的接口110对应连接的温度传感器300，分别设置于轴流风机三相绕组的三个输出端与轴承的前端和后端。

本实施例中，数字转换器130采用MAX31865芯片。该芯片内部集成15位的模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)，它可以直接将采集的温度信号转换为微控制单元200可以识别的数字信号。

作为一种优选的实施方式，温度传感器300为非屏蔽式铂电阻温度传感器。由于有3个温度传感器300是安装在绕组内部，采用非屏蔽式铂电阻温度传感器，可以避免在温度传感器300绝缘性不好时，从传感器的金属探头带来高压从而损坏测温电路的风险。本实施例中，非屏蔽式铂电阻温度传感器选用型号为PT100的非屏蔽式铂电阻温度传感器。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，抗干扰电路120包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第一瞬态二极管TVS1、第二瞬态二极管TVS2、第三瞬态二极管TVS3，其中：铂电阻温度传感器的RTD-端通过接口与第一瞬态二极管TVS1的第一端和第一电阻R1的第一端连接；铂电阻温度传感器的RTD+端通过接口与第二瞬态二极管TVS2的第一端和第二电阻R2的第一端连接；铂电阻温度传感器的PT+端通过接口与第三瞬态二极管TVS3的第一端和第三电阻R3的第一端连接；第一瞬态二极管TVS1、第二瞬态二极管TVS2和第三瞬态二极管TVS3的第二端接地；第一电阻R1的第二端与第二电容C2的第一端和第一电容C1的第一端连接；第二电阻R2的第二端与第一电容C1的第二端连接；第三电阻R3的第二端与第二电容C2的第二端连接；第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的第二端分别和数字转换器130连接。

本实施例中，第一电阻R1的第二端分别和MAX31865芯片的11脚和12脚连接；第二电阻R2的第二端和MAX31865芯片的10脚连接；第三电阻R3的第二端和MAX31865芯片的9脚连接。

本实施例中，由于轴流风机工作在交流电的环境中，所以对于上述的第一瞬态二极管TVS1、第二瞬态二极管TVS2和第三瞬态二极管TVS3，选用双向瞬态二极管。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，测温单元100还包括：

与数字转换器130连接的数字隔离器140，用于对数字转换器130输出的数字信号进行隔离，多个数字隔离器140与微控制单元200连接。

在本实施例中，数字隔离器140采用TDA51S-41HC芯片，MAX31865芯片的14脚至17脚和TDA51S-41HC芯片的14脚、13脚、12脚、11脚一一对应连接，TDA51S-41HC芯片的3脚至6脚和微控制单元200的对应引脚连接，从MAX31865芯片输出的数字信号输入到TDA51S-41HC芯片物理线性隔离后，输出至微控制单元200。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，测温单元100还包括：向数字隔离器140单独供电的供电电源，数字隔离器140的电源输入端和供电电源连接；数字隔离器140还用于向数字转换器130提供隔离处理后的电源，数字隔离器140的电源输出端和数字转换器130的电源输入端连接。

在本实施例中，供电电源采用+5V的直流电源，TDA51S-41HC芯片的电源输入端1脚和+5V的直流电源连接，TDA51S-41HC芯片将电源隔离处理后从电源输出端输出3.3V的直流电源，提供给MAX31865芯片的电源输入端2脚和3脚。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，测温单元100还包括：C3和第四电容C4，其中：C3的第一端和第四电容C4的第一端，分别与数字隔离器140的电源输入端和供电电源连接；C3的第二端和第四电容C4的第二端接地。

本实施例中，第三电容C3用于对供电电源输入的电源进行去耦，第四电容C4用于对对供电电源输入的电源进行储能。第三电容C3的第一端和第四电容C4的第一端，分别与TDA51S-41HC芯片的1脚和+5V直流电源连接。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，测温单元100还包括：第五电容C5和第六电容C6，其中：第五电容C5的第一端和第六电容C6的第一端，分别与数字隔离器140的电源输出端和数字转换器130的电源输入端连接；第五电容C5的第二端和第六电容C6的第二端接地。

本实施例中，第五电容C5用于对数字转换器300的电源输入端输入的电源进行储能，第六电容C6用于对数字转换器300的电源输入端输入的电源进行去耦。第五电容C5的第一端和第六电容C6的第一端分别与MAX31865芯片的电源输入端2脚和3脚以及TDA51S-41HC芯片的16脚连接。

作为一种优选的实施方式，多个数字隔离器140与微控制单元200通过SPI总线连接。

作为一种优选的实施方式，多通道测温电路集成于一块PCB板上；测温单元100和微控制单元200不共电源且不共地；每个数字隔离器140连接的SPI总线单独出线后再并联。由于测温单元100和微控制单元200不共电源且不共地，因此每个测温单元100单独敷铜，单独敷铜、单独供电和SPI总线的走线方式，可以有效地降低各通道之间的相互干扰，尤其是绕组的测温单元和轴承的测温单元之间的相互影响。

本申请还提供一种轴流风机诊断装置，包括任一项的多通道测温电路。

综上，本实用新型的优势在于：本申请提供的一种多通道测温电路，在强电磁环境下，能够实现多个温度传感器300的正常测温，进而提高了温度测量的准确性。

本说明书中各实施例采用递进方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例不同之处，各个实施例之间相同或相似部分相互参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多通道测温电路，其特征在于，包括：

多个测温单元，以及与多个所述测温单元连接的微控制单元；

每个所述测温单元包括：

接口，用于与温度传感器连接；

与所述接口连接的抗干扰电路，用于对所述接口输出的信号进行瞬变电压抑制和滤波；

与所述抗干扰电路连接的数字转换器，用于将所述抗干扰电路输出的信号转换成数字信号发送至所述微控制单元。

2.根据权利要求1所述的多通道测温电路，其特征在于，所述温度传感器为非屏蔽式铂电阻温度传感器。

3.根据权利要求2所述的多通道测温电路，其特征在于，所述抗干扰电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一瞬态二极管、第二瞬态二极管、第三瞬态二极管，其中：

所述铂电阻温度传感器的RTD-端通过所述接口与所述第一瞬态二极管的第一端和所述第一电阻的第一端连接；

所述铂电阻温度传感器的RTD+端通过所述接口与所述第二瞬态二极管的第一端和所述第二电阻的第一端连接；

所述铂电阻温度传感器的PT+端通过所述接口与所述第三瞬态二极管的第一端和所述第三电阻的第一端连接；

所述第一瞬态二极管、所述第二瞬态二极管和所述第三瞬态二极管的第二端接地；

所述第一电阻的第二端与所述第二电容的第一端和所述第一电容的第一端连接；

所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二端连接；

所述第三电阻的第二端与所述第二电容的第二端连接；

所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的第二端分别和所述数字转换器连接。

4.根据权利要求3所述的多通道测温电路，其特征在于，所述测温单元还包括：

与所述数字转换器连接的数字隔离器，用于对所述数字转换器输出的数字信号进行隔离，多个所述数字隔离器与所述微控制单元连接。

5.根据权利要求4所述的多通道测温电路，其特征在于，所述测温单元还包括：

向所述数字隔离器单独供电的供电电源，所述数字隔离器的电源输入端和所述供电电源连接；

所述数字隔离器还用于向所述数字转换器提供隔离处理后的电源，所述数字隔离器的电源输出端和所述数字转换器的电源输入端连接。

6.根据权利要求5所述的多通道测温电路，其特征在于，所述测温单元还包括：

第三电容和第四电容，其中：

所述第三电容的第一端和所述第四电容的第一端，分别与所述数字隔离器的电源输入端和所述供电电源连接；

所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端接地。

7.根据权利要求6所述的多通道测温电路，其特征在于，所述测温单元还包括：

第五电容和第六电容，其中：

所述第五电容的第一端和所述第六电容的第一端，分别与所述数字隔离器的电源输出端和所述数字转换器的电源输入端连接；

所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的多通道测温电路，其特征在于，多个所述数字隔离器与所述微控制单元通过SPI总线连接。

9.根据权利要求8所述的多通道测温电路，其特征在于，所述多通道测温电路集成于一块PCB板上；

所述测温单元和所述微控制单元不共电源且不共地；

每个所述数字隔离器连接的所述SPI总线单独出线后再并联。

10.一种轴流风机诊断装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的多通道测温电路。

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