CN218679009U - 一种高精度热电偶接口放大电路及其电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种高精度热电偶接口放大电路及其电器设备，高精度热电偶接口放大电路包括：接口电路，用于接收热电偶输入的热电信号；信号采集控制电路，所述信号采集控制电路与所述接口电路连接；放大电路，所述信号采集控制电路连接于所述接口电路与所述放大电路之间；其中，所述信号采集控制电路用于控制所述接口电路输出的热电信号是否输入到所述放大电路进行放大处理。通过上述技术方案，能够更加准确地检测热电偶所处环境的温度。

Description

一种高精度热电偶接口放大电路及其电器设备

技术领域

本实用新型涉及电器设备领域，特别涉及一种高精度热电偶接口放大电路及其电器设备。

背景技术

在现有技术中，由于热电偶传感器的安装位置以及安装距离的差异，导致热电偶输出热电信号的幅度较小，而且常规的热电偶接口处理电路误差较大，经过放大处理后的信号并不能准确地反映热电偶所处环境的温度，使得后级电路无法准确进行判断，从而导致显示温度与实际温度的差别较大。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型实施例提出了一种高精度热电偶接口放大电路，能够更加准确地检测热电偶所处环境的温度。

本实用新型实施例还提出了一种包括上述高精度热电偶接口放大电路的电器设备。

本实用新型第一方面实施例提出了一种高精度热电偶接口放大电路，包括：

接口电路，用于接收热电偶输入的热电信号；

信号采集控制电路，所述信号采集控制电路与所述接口电路连接；

放大电路，所述信号采集控制电路连接于所述接口电路与所述放大电路之间；

其中，所述信号采集控制电路用于控制所述接口电路输出的热电信号是否输入到所述放大电路进行放大处理。

根据本实用新型实施例的高精度热电偶接口放大电路，至少具有如下有益效果：接口电路用于接收热电偶输入的热电信号；信号采集控制电路能够控制放大电路是否对接口电路输出的热电信号进行放大处理；信号采集控制电路能够根据实际情况采集不同阶段的热电信号，确保采集的热电信号的稳定性和精度，进而可以更加准确地检测热电偶所述环境的温度。

根据本实用新型的一些实施例，所述接口电路包括第一电阻、第二电阻、第八电阻、第一电容和双向保护二极管，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端均与热电偶的正极输入端连接，所述第一电阻的另一端用于与外部偏置电源连接，所述第八电阻的一端、所述第一电容的一端和所述双向保护二极管的一端均与所述第二电阻的另一端连接，所述第八电阻的另一端、所述第一电容的另一端和所述双向保护二极管的另一端均与参考地连接，所述第二电阻的另一端与所述信号采集控制电路连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述信号采集控制电路包括场效应管、第三电阻和第四电阻，所述场效应管的漏极和所述放大电路均与所述双向保护二极管的一端连接，所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端均与所述场效应管的栅极连接，所述第四电阻的另一端和所述场效应管的源极均连接于参考地，所述第三电阻的另一端用于与外部控制信号连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述放大电路包括运算放大器、第五电阻、第六电阻、第二电容和第七电阻，所述第五电阻的一端与所述场效应管的漏极连接，所述第五电阻的另一端、所述第六电阻的一端和所述第二电容的一端均与所述运算放大器的第一信号输入端连接，所述第七电阻的一端、所述第二电容的另一端和所述第六电阻的另一端均与所述运算放大器的输出端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述运算放大器的第二信号输入端与参考地连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述场效应管为N沟道场效应管。

根据本实用新型的一些实施例，所述运算放大器的型号为LTC1050。

根据本实用新型的一些实施例，所述N沟道场效应管的型号为2N700。

根据本实用新型的一些实施例，所述双向保护二极管的型号为BAS40-04。

本实用新型第二方面实施例提出了一种电器设备，包括上述第一方面实施例的高精度热电偶接口放大电路。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的高精度热电偶接口放大电路的原理框图；

图2为本实用新型实施例的高精度热电偶接口放大电路的电路原理图。

附图标记：

接口电路100、信号采集控制电路200、放大电路300、第一电阻R1、第二电阻R2、第八电阻R8、第一电容C1、双向保护二极管D1、第三电阻R3、第四电阻R4、场效应管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2、运算放大器U1、第七电阻R7。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，本实用新型第一方面实施例的高精度热电偶接口放大电路300，包括：接口电路100，用于接收热电偶输入的热电信号；信号采集控制电路200，信号采集控制电路200与接口电路100连接；放大电路300，信号采集控制电路200连接于接口电路100与放大电路300之间；其中，信号采集控制电路200用于控制接口电路100输出的热电信号是否输入到放大电路300进行放大处理。

需要说明的是，接口电路100用于接收热电偶输入的热电信号；信号采集控制电路200能够控制放大电路300是否对接口电路100输出的热电信号进行放大处理；信号采集控制电路200能够根据实际情况采集不同阶段的热电信号，确保采集的热电信号的稳定性和精度，进而可以更加准确地检测热电偶环境的温度。

需要说明的是，信号采集控制电路200可以根据实际情况采集不同阶段的热电信号，示例性地，在温度刚开始上升的阶段或者火焰刚开始点燃的阶段温度并不稳定，不需要采集热电信号，在后续的固定周期内才对热电信号进行采集并且利用放大电路300进行信号放大处理，确保采集信号的稳定性和精度。

需要说明的是，热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

参照图2，在本实用新型的一些具体实施例中，接口电路100包括第一电阻R1、第二电阻R2、第八电阻R8、第一电容C1和双向保护二极管D1，第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端均与热电偶的正极输入端连接，第一电阻R1的另一端用于与外部偏置电源连接，第八电阻R8的一端、第一电容C1的一端和双向保护二极管D1的一端均与第二电阻R2的另一端连接，第八电阻R8的另一端、第一电容C1的另一端和双向保护二极管D1的另一端均与参考地连接，第二电阻R2的另一端与信号采集控制电路200连接。

需要说明的是，第一电阻R1、第二电阻R2、第八电阻R8、第一电容C1和双向保护二极管D1构成了接口电路100；外部偏置电源能够补偿微弱的热电信号；热电信号经过第二电阻R2和第八电阻R8分压后送到第一电容C1进行滤波处理，双向保护二极管D1能够防止从热电偶传来的瞬间高压损坏后级电路，提高了安全性。

参照图2，在本实用新型的一些具体实施例中，信号采集控制电路200包括场效应管Q1、第三电阻R3和第四电阻R4，场效应管Q1的漏极和放大电路300均与双向保护二极管D1的一端连接，第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端均与场效应管Q1的栅极连接，第四电阻R4的另一端和场效应管Q1的源极均连接于参考地，第三电阻R3的另一端用于与外部控制信号连接。

需要说明的是，由场效应管Q1、第三电阻R3和第四电阻R4组成信号采集控制电路200作用是可以根据实际情况采集不同阶段的热电信号，比如温度刚开始升温，或者火焰刚开始点燃的阶段不需要采集热电信号，那么外部控制信号输出高电平，使接口电路100的热电信号经过场效应管Q1到参考地，不送到放大电路300，也可以实现在固定周期内只采集单位数的信号用于放大，而不是全部采集，确保采集信号的稳定性以及精度。其中，外部控制信号可以为单片机输出的控制信号。

参照图2，在本实用新型的一些具体实施例中，放大电路300包括运算放大器U1、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2和第七电阻R7，第五电阻R5的一端与场效应管Q1的漏极连接，第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端和第二电容C2的一端均与运算放大器U1的第一信号输入端连接，第七电阻R7的一端、第二电容C2的另一端和第六电阻R6的另一端均与运算放大器U1的输出端连接。

需要说明的是，运算放大器U1、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2和第七电阻R7构成放大电路300；运算放大器U1能够对接口电路100输出的热电信号进行放大处理。

在本实用新型的一些具体实施例中，运算放大器U1的第二信号输入端与参考地连接。

需要说明的是，运算放大器U1的第二信号输入端与参考地连接，使得运算放大器U1能够正常工作。

在本实用新型的一些具体实施例中，场效应管Q1为N沟道场效应管。

需要说明的是，场效应晶体管简称场效应管。主要有两种类型：结型场效应管和金属-氧化物半导体场效应管。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管；它属于电压控制型半导体器件；具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。

参照图2，在本实用新型的一些具体实施例中，运算放大器U1的型号为LTC1050。

需要说明的是，LTC1050是一款高性能、低成本零漂移运算放大器。LTC1050的独特设计，实现了其他斩波放大器通常在外部需要的两个采样及保持电容器的片内集成，同时具有0.5μV的失调电压、0.01μV/℃的漂移、1.6μVP-P的DC至10Hz输入噪声电压和160dB的典型电压增益。4V/μs转换速率和2.5MHz增益带宽，仅需使用1mA的电源电流就可以正常工作，本电路输出的热电信号精度高，能够准确还原热电偶探测环境的真实温度。

在本实用新型的一些具体实施例中，N沟道场效应管Q1的型号为2N700。2N700是一款N沟道增强型场效应晶体管,采用高单元密度,DMOS技术生产.这种非常高密度的工艺旨在最大限度地降低导通电阻,同时提供耐用,可靠与快速的开关性能。

在本实用新型的一些具体实施例中，双向保护二极管D1的型号为BAS40-04。

需要说明的是，BAS40-04是一款表面安装势垒二极管,低导通电压,快速开关能力，适用于高速开关应用,电路保护和电压钳位。

本实用新型第二方面实施例的电器设备，包括上述第一方面实施例的高精度热电偶接口放大电路。

需要说明的是，接口电路100用于接收热电偶输入的热电信号；信号采集控制电路200能够控制放大电路300是否对接口电路100输出的热电信号进行放大处理；信号采集控制电路200能够根据实际情况采集不同阶段的热电信号，确保采集的热电信号的稳定性和精度，进而可以更加准确地检测热电偶环境的温度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，包括：

接口电路，用于接收热电偶输入的热电信号；

信号采集控制电路，所述信号采集控制电路与所述接口电路连接；

放大电路，所述信号采集控制电路连接于所述接口电路与所述放大电路之间；

其中，所述信号采集控制电路用于控制所述接口电路输出的热电信号是否输入到所述放大电路进行放大处理。

2.根据权利要求1所述的高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，所述接口电路包括第一电阻、第二电阻、第八电阻、第一电容和双向保护二极管，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端均与热电偶的正极输入端连接，所述第一电阻的另一端用于与外部偏置电源连接，所述第八电阻的一端、所述第一电容的一端和所述双向保护二极管的一端均与所述第二电阻的另一端连接，所述第八电阻的另一端、所述第一电容的另一端和所述双向保护二极管的另一端均与参考地连接，所述第二电阻的另一端与所述信号采集控制电路连接。

3.根据权利要求2所述的高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，所述信号采集控制电路包括场效应管、第三电阻和第四电阻，所述场效应管的漏极和所述放大电路均与所述双向保护二极管的一端连接，所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端均与所述场效应管的栅极连接，所述第四电阻的另一端和所述场效应管的源极均连接于参考地，所述第三电阻的另一端用于与外部控制信号连接。

4.根据权利要求3所述的高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，所述放大电路包括运算放大器、第五电阻、第六电阻、第二电容和第七电阻，所述第五电阻的一端与所述场效应管的漏极连接，所述第五电阻的另一端、所述第六电阻的一端和所述第二电容的一端均与所述运算放大器的第一信号输入端连接，所述第七电阻的一端、所述第二电容的另一端和所述第六电阻的另一端均与所述运算放大器的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，所述运算放大器的第二信号输入端与参考地连接。

6.根据权利要求3所述的高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，所述场效应管为N沟道场效应管。

7.根据权利要求4所述的高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，所述运算放大器的型号为LTC1050。

8.根据权利要求6所述的高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，所述N沟道场效应管的型号为2N700。

9.根据权利要求2所述的高精度热电偶接口放大电路，其特征在于，所述双向保护二极管的型号为BAS40-04。

10.一种电器设备，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的高精度热电偶接口放大电路。

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