多通道RTD测温模块制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多通道RTD测温模块，它解决了多点位测温精度不足等问题，其RTD热电阻、四选一模拟复用器单元、模数转换单元、光耦隔离单元、电源单元和MCU单元，RTD热电阻延伸有两个热电阻输出端且热电阻输出端通入四选一模拟复用器单元的四路差分复用单元中，四选一模拟复用器单元引出有两个公共输出信号，公共输出信号通入模数转换单元中且公共输出信号分别外接有第一恒流源和第二恒流源，第一恒流源和第二恒流源反向通入RTD热电阻后导入四路差分复用单元的接地端。本实用新型专利技术具有测量精度高、功率低等优点。

【技术实现步骤摘要】
多通道RTD测温模块
本技术属于温度检测设备
，具体涉及一种多通道RTD测温模块。
技术介绍
随着科学技术的发展，工业自动化和过程控制等应用都需要一个精确的温度来实现相关功能。目前温度测量方式主要包括采用几何量作为温度标志的膨胀测温法和采用某些随温度变化的电学量作为温度的标志的电学测温法。其中膨胀测温法主要适用于工业上测量精度要求不高的温度测量，对于精度要求较高的温度测量，一般选择电学测温法，属于这一类的温度计主要有热电偶温度计、电阻温度计和半导体热敏电阻温度计。工业生产中一般采用RTD热电阻测量温度，RTD是一种特殊的电阻，其阻值会随着温度的升高而变大，随着温度的降低而减小。工业上利用它的这一特性进行温度测量，因此RTD也被俗称为“热电阻”。RTD的线性度优于热电偶，是目前最精确和最稳定的温度传感器。但由于电阻的变化需要时间，因此其响应速度较慢。同时其价格也相对较贵，适用于对精度有一定要求且成本控制不严的场合。但目前市场上流通的RTD模块存在可靠性较差的问题。除此之外，多通道模块电路复杂，器材较多，导致功耗较大。常规的RTD热电阻测量模块无法满足多点位温度测量的精度需求。为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种多通道的通用测温模件[201110133734.3]，其包含可与热电阻、热电偶连接的多路测温通道，与所述多路测温通道连接的通道切换电路，与所述通道切换电路连接的信号调理电路，经过所述信号调理电路输出的模拟电压信号输入模数转换电路，所述模数转换电路输出的数字信号经过系统隔离电路接入CPU。上述方案在一定程度上解决了多通道模块电路复杂的问题，简化了测温系统，但是该方案依然存在着诸多不足，例如多点位温度测量精度不足，可靠性较差等问题。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，多点位测量精度高，可靠性好的多通道RTD测温模块。为达到上述目的，本技术采用了下列技术方案：本多通道RTD测温模块，包括RTD热电阻、四选一模拟复用器单元、模数转换单元、光耦隔离单元、电源单元和MCU单元，RTD热电阻延伸有两个热电阻输出端且热电阻输出端通入四选一模拟复用器单元的四路差分复用单元中，四选一模拟复用器单元引出有两个公共输出信号，公共输出信号通入模数转换单元中且公共输出信号分别外接有第一恒流源和第二恒流源，第一恒流源和第二恒流源反向通入RTD热电阻后导入四路差分复用单元的接地端。采用四选一模拟复用器单元扩展了RTD输入通道，并增加了第一恒流源和第二恒流源用于减少误差，提高了多点位测量的精度。在上述的多通道RTD测温模块中，模数转换单元与光耦隔离单元连通，光耦隔离单元与MCU单元连通。外围电路较少，简化了整体结构，从而降低了多通道RTD测温模块的功率。在上述的多通道RTD测温模块中，电源单元分为模拟电路和数字电路，模拟电路分别为四选一模拟复用器单元、模数转换单元和光耦隔离单元供电，数字电路分别为光耦隔离单元和MCU单元供电。电源单元分为模拟电路和数字电路，完全隔离，互不干扰，高可靠性的模拟电路供电，大大提高了使用稳定性。在上述的多通道RTD测温模块中，模数转换单元与光耦隔离单元之间由串行外设接口接通，光耦隔离单元和MCU单元由串行外设接口接通。在上述的多通道RTD测温模块中，MCU单元通过逻辑控制电路通入光耦隔离单元，光耦隔离单元通过逻辑控制电路通入四选一模拟复用器单元。MCU单元通过逻辑控制电路可分别控制光耦隔离单元和四选一模拟复用器单元来满足不同的使用需求。在上述的多通道RTD测温模块中，模数转换单元外接有参考电压。模数转换单元外接参考电压，其电压值保持恒定不变。在上述的多通道RTD测温模块中，第一恒流源流经一个高精度电阻反向通入RTD热电阻。在数模转换过程中产生一个参考电压，让参考电压与RTD热电阻的电压成为一个比例关系，用于补偿恒流源产生的误差。在上述的多通道RTD测温模块中，RTD热电阻经过四选一模拟复用器单元输出至模数转换单元所采用的导线长度和材料相同，第一恒流源和第二恒流源电流大小相等。导线长度和材料相同使得线缆上的阻抗相同，同时电流大小相等保证参考电压与RTD热电阻的电压比例关系稳定。与现有的技术相比，本技术的优点在于：增加了两个恒流源反向输经RTD热电阻的热电阻输出端，提高了多点位测量的精确度；简化了整体结构，减少了外围电路，从而降低了功率；采用多路器，增加了RTD通道数，提高了端口扩展性，满足使用中多点位温度测量需求。附图说明图1是本技术的电路原理结构图；图2是本技术的整体的结构示意图；图中，RTD热电阻1、热电阻输出端11、四选一模拟复用器单元2、四路差分复用单元21、公共输出信号22、第一恒流源23、第二恒流源24、接地端25、模数转换单元3、参考电压31、光耦隔离单元4、电源单元5、模拟电路51、数字电路52、MCU单元6、串行外设接口7、逻辑控制电路8。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。如图1-2所示，本多通道RTD测温模块，包括RTD热电阻1、四选一模拟复用器单元2、模数转换单元3、光耦隔离单元4、电源单元5和MCU单元6，RTD热电阻1延伸有两个热电阻输出端11且热电阻输出端11通入四选一模拟复用器单元2的四路差分复用单元21中，四选一模拟复用器单元2引出有两个公共输出信号22，公共输出信号22通入模数转换单元3中且公共输出信号22分别外接有第一恒流源23和第二恒流源24，第一恒流源23和第二恒流源24反向通入RTD热电阻1后导入四路差分复用单元21的接地端25。第一恒流源23和第二恒流源24的电流反向流经RTD热电阻1最后回流到地，在实际的应用中，RTD热电阻1距离主机可能很远，此时线缆上的阻抗会严重影响精度，第一恒流源23和第二恒流源24的作用就是补偿导线阻抗所带来的误差。具体地，模数转换单元3与光耦隔离单元4连通，光耦隔离单元4与MCU单元6连通。模数转换单元3将四选一模拟复用器单元2输送的模拟信号转换为数字信号，之后输入至光耦隔离单元4中，对电平进行转换。深入地，电源单元5分为模拟电路51和数字电路52，模拟电路51分别为四选一模拟复用器单元2、模数转换单元3和光耦隔离单元4供电，数字电路52分别为光耦隔离单元4和MCU单元6供电。模拟电路51对四选一模拟复用器单元2、模数转换单元3和光耦隔离单元4提供一稳定的模拟信号，数字电路52具有逻辑运算和逻辑处理功能，可满足光耦隔离单元4和MCU单元6的需求。除此之外，模数转换单元3与光耦隔离单元4之间由串行外设接口7接通，光耦隔离单元4和MCU单元6由串行外设接口7接通。串行外设接口7是一种高速，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚。同时，MCU单元6通过逻辑控制电路8通入光耦隔离单元4，光耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道RTD测温模块，其特征在于，包括RTD热电阻(1)、四选一模拟复用器单元(2)、模数转换单元(3)、光耦隔离单元(4)、电源单元(5)和MCU单元(6)，所述的RTD热电阻(1)延伸有两个热电阻输出端(11)且所述的热电阻输出端(11)通入四选一模拟复用器单元(2)的四路差分复用单元(21)中，所述的四选一模拟复用器单元(2)引出有两个公共输出信号(22)，所述的公共输出信号(22)通入模数转换单元(3)中且所述的公共输出信号(22)分别外接有第一恒流源(23)和第二恒流源(24)，所述的第一恒流源(23)和第二恒流源(24)反向通入RTD热电阻(1)后导入四路差分复用单元(21)的接地端(25)。/n

【技术特征摘要】
20200228 CN 202020232322X1.一种多通道RTD测温模块，其特征在于，包括RTD热电阻(1)、四选一模拟复用器单元(2)、模数转换单元(3)、光耦隔离单元(4)、电源单元(5)和MCU单元(6)，所述的RTD热电阻(1)延伸有两个热电阻输出端(11)且所述的热电阻输出端(11)通入四选一模拟复用器单元(2)的四路差分复用单元(21)中，所述的四选一模拟复用器单元(2)引出有两个公共输出信号(22)，所述的公共输出信号(22)通入模数转换单元(3)中且所述的公共输出信号(22)分别外接有第一恒流源(23)和第二恒流源(24)，所述的第一恒流源(23)和第二恒流源(24)反向通入RTD热电阻(1)后导入四路差分复用单元(21)的接地端(25)。


2.根据权利要求1所述的多通道RTD测温模块，其特征在于，所述的模数转换单元(3)与光耦隔离单元(4)连通，所述的光耦隔离单元(4)与MCU单元(6)连通。


3.根据权利要求1所述的多通道RTD测温模块，其特征在于，所述的电源单元(5)分为模拟电路(51)和数字电路(52)，所述的模拟电路(51)分别为四选一模拟复用器单元(2)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾帆帆，赵磊，
申请(专利权)人：英孚康浙江工业技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33