專利名稱：多路溫度信號預處理電路(2)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種計算機控制的、用于溫度傳感器信號采集與處理的、具有多個信號采集與處理通道的前端電子設備。主要用于大型多測量點溫度自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
背景技術：
目前，用于單個測量點的溫度信號測量或監(jiān)測設備，無論采用熱敏電阻做測溫元件，還是采用熱電偶做測溫元件的，都已經(jīng)商品化了。然而作為一種標準的，多路的、可實現(xiàn)計算機控制的、不僅適用于熱電偶做溫度傳感器，而且也適用于熱敏電阻做溫度傳感器的、可用于大型的、具有多個測量點的溫度自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)的溫度信號采集與處理設備尚見到。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種多路溫度信號預處理電路。用于溫度傳感器信號的采集與預處理，是一個計算機控制的多路溫度信號采集與處理設備，通過它可實現(xiàn)多點溫度監(jiān)測，它主要用于大型多點溫度自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
本實用新型的目的可以通過采用以下技術方案來實現(xiàn)一種多路溫度信號預處理電路，包括有機箱，多個溫度信號輸入(CHx)，基準電壓產(chǎn)生電路(C)，其主要特點包括有多個輸入電路(Ax)與其對應的多個溫度信號輸入(CHx)、放大電路(Bx)連接；放大電路(Bx)連接于多路輸出調(diào)制電路(F)，多路輸出調(diào)制電路(F)輸出信號；基準電壓產(chǎn)生電路(C)與輸入電路(Ax)的輸入端連接；輸入電路(A末)的輸出端連接放大電路(B末)進而與多路輸出調(diào)制電路(F)連接或輸入電路(A末)的輸出端連接參比端(冷端)信號處理電路(D)并進而與多路輸出調(diào)制電路(F)連接，兩種連接方式采用跳線器/開關選擇設置；計算機控制端連于多路輸出調(diào)制電路(F)。
所述的多路溫度信號預處理電路還包括有所述的多個溫度信號輸入(CHx)、多個輸入電路(Ax)、多個放大電路(Bx)的X為1-256個。
本實用新型還包括有手動控制電路(E)與多路輸出調(diào)制電路(F)連接。
所述的輸入電路(Ax)，是由R1、R2、R3和熱敏電阻Rt組成的電橋；Rt為外接熱敏電阻，其AGND端為模擬信號接地端，H‘與L‘端為輸出端，采用三線制輸入連接方式。
所述的輸入電路(Ax)，還可由R1、R2、R3和熱電偶組成電橋電路形式，只是其中R1、R2缺省，R3短接，AGND端為模擬信號接地端，H‘與L‘端為輸出端，采用二線制輸入方式。
本實用新型的放大電路(Bx)為輸入電路(Ax)的輸出端H‘通過電阻RA連于超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端，模擬信號接地端AGND通過電容CA連于H‘端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端之間；模擬信號接地端AGND通過電阻RF或RG連于H‘端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端之間，RF或RG可通過跳線器/開關進行選擇；放大器A1輸出端與多路輸出調(diào)制電路(F)連接。
所述的放大電路(Bx)還包括有輸入電路(Ax)的輸出端L‘通過電阻RB連于超低偏置電壓漂移運算放大器A1負輸入端，模擬信號接地端AGND通過電容CB連于L‘端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1負輸入端之間；電阻RH、RI并聯(lián)于運算放大器A1負輸入端與輸出端之間，RH、RI可通過跳線器/開關進行選擇。
多路溫度信號預處理電路的參比端(冷端)信號處理電路(D)，模擬信號接地端AGND通過電阻R6連于超低偏置電壓漂移運算放大器U1正輸入端；模擬信號接地端AGND通過Q3、C4、R5、P1連于超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端；模擬信號接地端AGND通過C3連于P1和超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端；P2、R7連于U1負輸入端和輸出端之間；傳感器SENSOR的“+”端連接超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端，而“-”端連接負電壓源-V，傳感器可以內(nèi)置(即連接于機箱內(nèi)部)也可以外接(即連接于機箱外部)。
所述的多路溫度信號預處理電路的多路輸出調(diào)制電路F有多路調(diào)制輸出器，它采用高精度、高速模擬開關構成；還有譯碼電路，實現(xiàn)選通控制功能，它主要由譯碼器和一些邏輯器件組成；有箱號識別電路，它也是譯碼電路的選通信號產(chǎn)生電路。箱號識別電路采用一個數(shù)值比較器和開關等元件構成；同時有輸出緩沖/隔離電路，在多路輸出調(diào)制電路F中設置了一個輸出緩沖/隔離電路，它是采用集成運算放大器構成的跟隨器電路；多路輸出調(diào)制電路F有兩種輸出方式可以選擇，一個是緩沖輸出方式，即通過上述的輸出緩沖/隔離電路輸出信號；另一個是直接輸出方式，即不通過輸出緩沖/隔離電路，而直接輸出信號；兩種方式可通過輸出方式選擇跳線器/開關來進行選擇設置。
機箱的后面板設置有連接器，為級連輸入連接器和為級連輸出連接器；機箱的前面板設置通道輸入連接器；機箱的前面板設置有220VAC電壓指示燈；在機箱的后面板上還設有交流電壓輸入通斷控制開關、保險絲盒。
本實用新型的有益效果是，適用性強，是一種既可以用于采集處理熱電偶信號，也可以用于采集處理熱電阻信號的前端設備；集成度高，單機包含通道數(shù)多；實行多路同時采集處理，處理速度快；靈敏度高，輸入信號的最小幅度為μV量級；實行多選1調(diào)制輸出模式；計算機控制，可實行多機箱級連。


圖1為本實用新型實施例的電路結構框圖；圖2為本實用新型第一種輸入電路結構框圖；圖3為本實用新型第二種輸入電路結構框圖；圖4為本實用新型放大電路結構框圖；圖5為本實用新型參比端(冷端)信號處理電路結構框圖。
具體實施方式

以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述見圖1，多路溫度信號預處理電路，有機箱，多個溫度信號輸入CHx、基準電壓產(chǎn)生電路C，其主要特點包括有多個輸入電路Ax與其對應的多個溫度信號輸入CHx、放大電路Bx連接；放大電路Bx連接于多路輸出調(diào)制電路F，多路輸出調(diào)制電路F輸出信號；基準電壓產(chǎn)生電路C與輸入電路Ax的輸入端連接；輸入電路A末的輸出端連接放大電路B末進而與多路輸出調(diào)制電路F連接或輸入電路A末的輸出端連接參比端(冷端)信號處理電路D并進而與多路輸出調(diào)制電路F連接，兩種連接方式采用跳線器/開關選擇設置；計算機控制端連于多路輸出調(diào)制電路F。多個溫度信號輸入CHx、多個輸入電路Ax、多個放大電路Bx的X為32個?？蓪崿F(xiàn)多機箱級連，單臺計算機直接控制，最多可級連八個機箱，達到256個輸入通道。手動控制電路E與多路輸出調(diào)制電路F連接。
圖2為第一種輸入電路結構框圖。輸入電路Ax，是由R1、R2、R3和熱敏電阻Rt組成的電橋；Rt為外接熱敏電阻，其AGND端為模擬信號接地端，H‘與L‘端為輸出端，采用三線制輸入連接方式。
圖3為第二種輸入電路結構框圖。輸入電路Ax，還可由R1、R2、R3和熱電偶組成電橋電路形式，只是將其中R1、R2缺省，R3短接，其AGND端為模擬信號接地端，H‘與L‘端為輸出端，采用二線制輸入連接方式。
圖4為放大電路結構框圖。放大電路Bx為輸入電路Ax的輸出端H‘通過電阻RA連于超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端，模擬信號接地端AGND通過電容CA連于H‘端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端之間；模擬信號接地端AGND通過電阻RF或RG連于H‘端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端之間，RF或RG可通過跳線器/開關進行選擇；放大器A1輸出端與多路輸出調(diào)制電路F連接。
放大電路Bx還包括有輸入電路Ax的輸出端L‘通過電阻RB連于超低偏置電壓漂移運算放大器A1負輸入端，模擬信號接地端AGND通過電容CB連于L‘端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1負輸入端之間；電阻RH、RI并聯(lián)于運算放大器A1負輸入端與輸出端之間；RH、RI可通過跳線器/開關進行選擇。
圖5為參比端(冷端)信號處理電路結構框圖。多路溫度信號預處理電路的參比端(冷端)信號處理電路D，模擬信號接地端AGND通過電阻R6連于超低偏置電壓漂移運算放大器U1正輸入端；模擬信號接地端AGND通過Q3、C4、R5、P1連于超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端；模擬信號接地端AGND通過C3，連于P1和超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端；P2、R7連于U1負輸入端和輸出端之間；傳感器SENSOR的“+”端連接超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端，而“-”端連接負電壓源-V，傳感器可以內(nèi)置(即連接于機箱內(nèi)部)也可以外接(即連接于機箱外部)。參比端(冷端)信號處理電路用于采集和處理參比端處的溫度信號。為反相求和放大電路，采用超低偏置電壓、超低偏置電壓漂移運算放大器構成，其電路形式是一個反相求和放大電路。求和電路共有兩個輸入支路，一路來自靜態(tài)偏置電流產(chǎn)生電路，它主要采用低溫度漂移系數(shù)基準二極管Q3與偏置電阻R5、P1構成；另一路來自溫度傳感器，如上所述，溫度傳感器可采用內(nèi)置式(即安裝在電路板上置于箱體內(nèi)部)，也可以采用外接式(即置于箱體外部)，引線通過第32通道輸入連接器進入箱體內(nèi)部的電路；每個機箱的第32通道是一個特殊的通道，它可以接受熱電偶或熱電阻信號輸入，也可以接受外部傳感器信號輸入，不同輸入方式之間采用跳線器/開關進行選擇和轉換。
多路溫度信號預處理電路的箱體的后面板設置有連接器，可為級連輸入連接器和為級連輸出連接器；箱體的前面板設置通道輸入連接器；多路溫度信號預處理電路采用220VAC電壓供電，220VAC輸入連接器為單相3-PIN通用插座，220VAC輸入連接器位于箱體的后面板上，在儀器的后面板上還安裝有一個220VAC輸入通斷控制開關與一個保險絲盒，機箱的前面板設置有220VAC電壓指示燈。
手動控制電路E是一個邏輯電平設置電路，它由開關和TTL反相器構成。通過該電路也可以實現(xiàn)多選1調(diào)制輸出功能，在單機箱工作時，可實現(xiàn)32選1調(diào)制輸出；在多機箱工作時，最多可實現(xiàn)256選1調(diào)制輸出。
多路輸出調(diào)制電路F有多路調(diào)制輸出器，它采用高精度、高速模擬開關構成；還有譯碼電路，實現(xiàn)選通控制功能，它主要由譯碼器和一些邏輯器件組成；有是箱號識別電路，它也是譯碼電路的選通信號產(chǎn)生電路。箱號識別電路采用一個數(shù)值比較器和開關等元件構成；同時有輸出緩沖/隔離電路，在多路輸出調(diào)制電路F中設置了一個輸出緩沖/隔離電路；它是采用集成運算放大器構成的跟隨器電路。多路輸出調(diào)制電路F有兩種輸出方式可以選擇，一個是緩沖輸出方式，即通過上述的輸出緩沖/隔離電路輸出信號；另一個是直接輸出方式，即不通過輸出緩沖/隔離電路，而直接輸出信號。兩種方式可通過輸出方式選擇跳線器/開關來進行選擇設置。
權利要求1.一種多路溫度信號預處理電路，包括有機箱，多個溫度信號輸入(CHx)，基準電壓產(chǎn)生電路(C)，其特征包括有多個輸入電路(Ax)與其對應的多個溫度信號輸入(CHx)、放大電路(Bx)連接；放大電路(Bx)連接于多路輸出調(diào)制電路(F)，多路輸出調(diào)制電路(F)輸出信號；基準電壓產(chǎn)生電路(C)與輸入電路(Ax)的輸入端連接；輸入電路(A末)的輸出端連接放大電路(B末)進而與多路輸出調(diào)制電路(F)連接或輸入電路(A末)的輸出端連接參比端(冷端)信號處理電路(D)并進而與多路輸出調(diào)制電路(F)連接；計算機控制端連于多路輸出調(diào)制電路(F)。
2.如權利要求1所述的多路溫度信號預處理電路，其特征還包括有所述的多個溫度信號輸入(CHx)、多個輸入電路(Ax)、多個放大電路(Bx)的X為1-256個。
3.如權利要求1或2所述的多路溫度信號預處理電路，其特征還包括有手動控制電路(E)與多路輸出調(diào)制電路(F)連接。
4.如權利要求3所述的多路溫度信號預處理電路，其特征是輸入電路(Ax)，由R1、R2、R3和熱敏電阻R1組成的電橋；R1為外接熱敏電阻，其AGND端為模擬信號接地端，H’與L’端為輸出端。
5.如權利要求4所述的多路溫度信號預處理電路，其特征是輸入電路(Ax)，由R1、R2、R3和熱電偶組成的電橋電路；將其中R1、R2缺省，R3短接，其AGND端為模擬信號接地端，H’與L’端為輸出端。
6.如權利要求5所述的多路溫度信號預處理電路，其特征是放大電路(Bx)為輸入電路(Ax)的輸出端H‘通過電阻RA連于超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端，模擬信號接地端AGND端通過電容CA連于H‘端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端之間；模擬信號接地端AGND通過電阻RF或RG連于H‘端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1正輸入端之間，RF或RG可通過跳線器/開關進行選擇；放大器A1輸出端與多路輸出調(diào)制電路(F)連接。
7.如權利要求6所述的多路溫度信號預處理電路，其特征是放大電路(Bx)還包括有輸入電路(Ax)的輸出端L’通過電阻RB連于超低偏置電壓漂移運算放大器A1負輸入端，模擬信號接地端AGND通過電容CB連于L’端與超低偏置電壓漂移運算放大器A1負輸入端之間；電阻RH、RI并聯(lián)于運算放大器A1負輸入端與輸出端之間，RH、RI可通過跳線器/開關進行選擇。
8.如權利要求7所述的多路溫度信號預處理電路，其特征是還包括有參比端(冷端)信號處理電路(D)，模擬信號接地端AGND通過電阻R6連于超低偏置電壓漂移運算放大器U1正輸入端；模擬信號接地端AGND通過Q3、C4、R5、P1連于超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端；模擬信號接地端AGND通過C3連于P1和超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端；P2、R7連于U1負輸入端和輸出端之間；傳感器SENSOR的“+”端連接超低偏置電壓漂移運算放大器U1負輸入端，而“-”端連接負電壓源-V，傳感器可以內(nèi)置(即連接于機箱內(nèi)部)也可以外接(即連接于機箱外部)。
9.如權利要求8所述的多路溫度信號預處理電路，其特征還包括有多路輸出調(diào)制電路F有多路調(diào)制輸出器，包括有譯碼電路，實現(xiàn)選通控制功能，由譯碼器和邏輯器件組成；有箱號識別電路，也是譯碼電路的選通信號產(chǎn)生電路；箱號識別電路采用數(shù)值比較器和開關等元件構成；還有輸出緩沖/隔離電路，在多路輸出調(diào)制電路F中設置了輸出緩沖/隔離電路，采用集成運算放大器構成的跟隨器電路；多路輸出調(diào)制電路F的輸出方式是緩沖輸出方式，通過上述的輸出緩沖/隔離電路輸出信號或直接輸出方式，即不通過輸出緩沖/隔離電路，而直接輸出信號；兩種方式可通過輸出方式選擇跳線器/開關來進行選擇設置。
10.如權利要求9所述的多路溫度信號預處理電路，其特征還包括有機箱的后面板設置有連接器，為級連輸入連接器和為級連輸出連接器；機箱的前面板設置通道輸入連接器；機箱的前面板設置有220VAC電壓指示燈；在機箱的后面板上還設有交流電壓輸入通斷控制開關、保險絲盒。
專利摘要本實用新型涉及一種計算機控制的、用于溫度傳感器信號采集與處理的、具有多個信號采集與處理通道的前端電子設備。主要用于大型多測量點溫度自動監(jiān)測與控制系統(tǒng)。一種多路溫度信號預處理電路，包括有機箱，多個溫度信號輸入，基準電壓產(chǎn)生電路，其主要特點包括有多個輸入電路與其對應的多個溫度信號輸入、放大電路連接；放大電路連接于多路輸出調(diào)制電路，多路輸出調(diào)制電路輸出信號；基準電壓產(chǎn)生電路與輸入電路的輸入端連接；輸入電路的輸出端連接放大電路進而與多路輸出調(diào)制電路連接或輸入電路的輸出端連接參比端(冷端)信號處理電路并進而與多路輸出調(diào)制電路連接，兩種連接方式采用跳線器/開關選擇設置；計算機控制端連于多路輸出調(diào)制電路。本實用新型適用性強，是一種既可以用于采集處理熱電偶信號，也可以用于采集處理熱電阻信號的前端設備；集成度高，單機包含通道數(shù)多；實行多路同時采集處理，處理速度快。
文檔編號G08C13/00GK2672633SQ20032013007
公開日2005年1月19日 申請日期2003年12月27日 優(yōu)先權日2003年12月27日
發(fā)明者蘇弘, 馬曉莉, 李小剛, 董成富 申請人:中國科學院近代物理研究所