CN218330058U - 多种类温场传感器测量模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于一种测量模块，尤其涉及一种多种类温场传感器测量模块。其前端采集实现了在RTD热电阻、TC热电偶、HC2温湿度传感器之间自由切换。其前端采集实现了在RTD热电阻、TC热电偶、HC2温湿度传感器之间自由切换。包括主控模块、电源模块、拨码开关模块；所述主控模块分别与电源模块及拨码开关模块相连；所述主控模块包括模拟微控制器ADuCM361；ADuCM361的引脚AIN0、AIN1、AIN4、VREF+用于传感器接口与外部传感器连接；该外部传感器为RTD热电阻、TC热电偶、温湿度传感器中任意一个。
Description
技术领域
本实用新型属于一种测量模块，尤其涉及一种多种类温场传感器测量模块。
背景技术
在《JJF 1101-2019环境试验设备温度、湿度参数校准规范》中明确规定了温场相关设备的温度、湿度参数校准方法。
现有的环境试验设备一般均采用系统集成的方式实现，其前端需要采集(即连接)多种传感器，后端采用无纸记录仪、HMI工业触摸屏、PLC、OCS或上位机软件来实现通道设置数据记录。由此，现有前端传感器采集模块固定了输入类型。
发明内容
本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种多种类温场传感器测量模块。其前端采集实现了在RTD热电阻、TC热电偶、HC2温湿度传感器之间自由切换。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括主控模块、电源模块、拨码开关模块。
所述主控模块分别与电源模块及拨码开关模块相连。
所述主控模块包括模拟微控制器ADuCM361；ADuCM361的引脚AIN0、AIN1、AIN4、VREF+用于传感器接口与外部传感器连接；该外部传感器为RTD热电阻、TC热电偶、温湿度传感器中任意一个。
进一步地，所述主控模块还通过485通信与上位机、HMI或PLC相连。
进一步地，所述RTD热电阻与传感器接口相连时，所述RTD热电阻采用PT100热电阻，RTD热电阻的第一端与ADuCM361的引脚AIN0相连，RTD热电阻的第一端还通过电阻RP2与ADuCM361的引脚AIN4相连；RTD热电阻的第二端分别与ADuCM361的引脚AIN1及引脚VREF+相连。
更进一步地，引脚VREF+通过电阻RREF1接地。
进一步地，所述TC热电偶与传感器接口相连时，TC热电偶正端与ADuCM361的引脚AIN0相连，TC热电偶负端与ADuCM361的引脚AIN1相连。
进一步地，所述温湿度传感器与传感器接口相连时，温湿度传感器的(温度)输出端V1+端与ADuCM361的引脚AIN4相连，温湿度传感器的(湿度)输出端V2+端与ADuCM361的引脚AIN0相连。
进一步地，所述拨码开关模块的八路开关的一端分别与模拟微控制器ADuCM361的39脚、40脚、41脚、42脚、43脚、44脚、45脚、46脚相连；拨码开关模块的八路开关的一端均接地。
进一步地，所述电源模块包括LM78L05芯片，LM78L05芯片的输入与24V电源相连，LM78L05芯片的输出经滤波后与LM1117芯片的输入相连，LM1117芯片的输出与模拟微控制器ADuCM361相连。
与现有技术相比本实用新型有益效果。
多种类温场传感器测量模块可实现四线制RTD热电阻、TC热电偶和HC2温湿度传感器(2路0-1V输入)精确测量。其传感器接口与外部传感器连接时，外部传感器可先后选择RTD热电阻、TC热电偶和HC2温湿度传感器中任一个，再设置拨码开关模块的F1、F2两开关，完成对应传感器的功能选择。结构更为集成、精炼、紧凑。并节省了资源。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是具体实施例中MCU电路图。
图2是具体实施例中电源电路图。
图3是具体实施例中RTD热电阻连接示意图。
图4是具体实施例中TC热电偶连接示意图。
图5是具体实施例中HC2温湿度传感器连接示意图。
图6是具体实施例中拨码开关模块电路图。
具体实施方式
如图1-6所示，包括主控模块、485通讯模块、电源模块、拨码开关模块；所述主控模块分别与通讯模块、电源模块及拨码开关模块相连；所述主控模块包括模拟微控制器ADuCM361；ADuCM361的引脚AIN0、AIN1、AIN4、VREF+用于传感器接口与外部传感器连接；该外部传感器为RTD热电阻、TC热电偶、温湿度传感器中任意一个。
具体地，ADUCM361与其它MCU相比高度集成化，集成24位高精度ADC(带PGA)和可编程电流源便于RTD四线制热电阻的激励，芯片自身还具有可标定测温功能，满足TC热电偶冷端补偿测温，多通道的单极性和双极性ADC配置易于实现多传感器测量的功能切换。在ADUCM361编程并运行ITS90温标算法，可以将RTD热电阻和TC热电偶所采集ADC准确的转换为温度值。编程等常规技术，非本发明点，在此不赘述。
进一步地，所述RTD热电阻与传感器接口相连时，所述RTD热电阻采用PT100热电阻，RTD热电阻的第一端与ADuCM361的引脚AIN0相连，RTD热电阻的第一端还通过电阻RP2与ADuCM361的引脚AIN4相连；RTD热电阻的第二端分别与ADuCM361的引脚AIN1及引脚VREF+相连。
更进一步地，引脚VREF+通过电阻RREF1接地。
进一步地，所述TC热电偶与传感器接口相连时，TC热电偶正端与ADuCM361的引脚AIN0相连，TC热电偶负端与ADuCM361的引脚AIN1相连。
进一步地，所述温湿度传感器选用HC2温湿度传感器，所述温湿度传感器与传感器接口相连时，温湿度传感器的(温度)输出端V1+端与ADuCM361的引脚AIN4相连，温湿度传感器的(湿度)输出端V2+端与ADuCM361的引脚AIN0相连。
优选地，所述拨码开关模块的八路开关的一端分别与模拟微控制器ADuCM361的39脚、40脚、41脚、42脚、43脚、44脚、45脚、46脚相连；拨码开关模块的八路开关的一端均接地。
具体地，设置拨码开关模块的F1、F2两开关，完成对应传感器的功能选择。如下表1所示：
| 拨码开关 | 功能 |
| F1、F2为00时 | 自动，程序设置 |
| F1、F2为01时 | RTD热电阻输入 |
| F1、F2为10时 | TC热电偶输入 |
| F1、F2为11时 | HC2温湿度传感器输入 |
设置拨码开关模块的KEY1-KEY6开关，6位拨码开关设置地址，作为485通讯模块的地址选择。
本实用新型应用说明：其应用于环境试验设备的计量校准设备的系统集成。实现温场设备的精确测量，需要采用RTD热电阻或TC热电偶传感器测量温度，采用罗卓尼克HC2传感器测量温度和湿度。
现有的前端传感器采集模块均固定了输入类型。无法像本实用新型一样在RTD热电阻(四线制)、TC热电偶、HC2温湿度传感器之间自由切换组合。节省了资源。
其中，RTD热电阻可选择或者包括：PT100、PT1000、Cu50，PRT(PT100、PT1000)温度范围-200℃至850℃，CRT(Cu50)温度范围-50℃至150℃。
TC热电偶包括：S、R、B、K、N、E、J和T类型。
适用于《JJF 1101-2019环境试验设备温度、湿度参数校准规范》中规定的温度范围(-80至300)℃、湿度范围(10至100)％RH的干燥箱、培养箱、气候老化箱、霉菌试验箱、盐雾试验箱、腐蚀气体试验箱、高低温试验箱、交变湿热试验箱、恒温恒湿箱等环境试验设备的温度、湿度参数的校准。
优选地，所述电源模块包括LM78L05芯片，LM78L05芯片的输入与24V电源相连，LM78L05芯片的输出经滤波后与LM1117芯片的输入相连，LM1117芯片的输出与模拟微控制器ADuCM361相连。电源模块用于将24V直流电源经过两次LDO降压处理，24V经过78L05转换5V、5V经过LM1117转换为3.3V。
具体实施例说明。
传感器采集之RTD热电阻采集过程。
接入RTD电阻时，ADuCM361采用比率式设置，ADC的外部基准电压源将一个外部基准电阻5.6kΩ(±0.1％)连接在外部VREF+和VREF-引脚上。
TC热电偶采集过程。
ADuCM361中的ADC内置了1.2V高精度基准电压源，适合测量热电偶电压。VBIAS功能用于将热电偶共模电压设置为AVDD/2，这样便无需外部电阻，便可以设置热电偶共模电压，采集到热电偶两条线之间的电压V1。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.多种类温场传感器测量模块，其特征在于：包括主控模块、电源模块、拨码开关模块；
所述主控模块分别与电源模块及拨码开关模块相连；
所述主控模块包括模拟微控制器ADuCM361；ADuCM361的引脚AIN0、AIN1、AIN4、VREF+用于传感器接口与外部传感器连接；该外部传感器为RTD热电阻、TC热电偶、温湿度传感器中任意一个。
2.根据权利要求1所述的多种类温场传感器测量模块，其特征在于：所述主控模块还通过485通信与上位机、HMI或PLC相连。
3.根据权利要求1所述的多种类温场传感器测量模块，其特征在于：所述RTD热电阻与传感器接口相连时，所述RTD热电阻采用PT100热电阻，RTD热电阻的第一端与ADuCM361的引脚AIN0相连，RTD热电阻的第一端还通过电阻RP2与ADuCM361的引脚AIN4相连；RTD热电阻的第二端分别与ADuCM361的引脚AIN1及引脚VREF+相连。
4.根据权利要求3所述的多种类温场传感器测量模块，其特征在于：所述引脚VREF+通过电阻RREF1接地。
5.根据权利要求1所述的多种类温场传感器测量模块，其特征在于：所述TC热电偶与传感器接口相连时，TC热电偶正端与ADuCM361的引脚AIN0相连，TC热电偶负端与ADuCM361的引脚AIN1相连。
6.根据权利要求1所述的多种类温场传感器测量模块，其特征在于：所述温湿度传感器与传感器接口相连时，温湿度传感器的输出端V1+端与ADuCM361的引脚AIN4相连，温湿度传感器的输出端V2+端与ADuCM361的引脚AIN0相连。
7.根据权利要求1所述的多种类温场传感器测量模块，其特征在于：所述拨码开关模块的八路开关的一端分别与模拟微控制器ADuCM361的39脚、40脚、41脚、42脚、43脚、44脚、45脚、46脚相连；拨码开关模块的八路开关的一端均接地。
8.根据权利要求1所述的多种类温场传感器测量模块，其特征在于：所述电源模块包括LM78L05芯片，LM78L05芯片的输入与24V电源相连，LM78L05芯片的输出经滤波后与LM1117芯片的输入相连，LM1117芯片的输出与模拟微控制器ADuCM361相连。
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