一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路，将多条热电阻测量支路分别接入恒流源主电路、接地主电路之间，再将热电阻测量支路、接地主电路的后端与AD转换芯片的引脚AIN1+、引脚AIN1‑、引脚Vref+和引脚Vref‑相连接；当控制信号Ctrl为低电平时，本热电阻测量支路控制开关闭合，其余热电阻测量支路控制开关开启，对热电阻进行测量。本实用新型专利技术提供的一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路，实现多路热电阻测量公用一个AD转换芯片，降低硬件成本，同时采用高精度低温漂电阻作为基准，可保证温度测量的精度以及数据刷新的实时性要求。

A Circuit for Multi-channel Thermal Resistance Signal Measurement Based on Single AD Chip

【技术实现步骤摘要】
一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路
本技术涉及一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路，属于仪器仪表

技术介绍
热电阻（thermalresistor）是中低温区最常用的一种温度检测器。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻大都由纯金属材料制成，目前，应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍等。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。在热电阻测量中，通常采用单通道配单AD转换芯片的实现方法，这种电路结构成本高，且缺乏外围电路配合，测量精度低。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路。技术方案：为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路，包括：恒流源主电路、接地主电路、AD转换芯片、多个热电阻测量支路，所述恒流源主电路与接地主电路之间连接有多个热电阻测量支路，所述接地主电路包括：参考电阻，参考电阻与接地端相串联；所述热电阻测量支路包括：第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、热电阻，所述第一控制开关前端与恒流源主电路相连接，第一控制开关后端分别与第二控制开关、热电阻的前端相连接，第二控制开关后端与AD转换芯片的引脚AIN1+相连接；热电阻后端分别与第三控制开关、第四控制开关的前端相连接，第三控制开关后端与AD转换芯片的引脚AIN1-相连接；第四控制开关后端与接地主电路前端相连接；接地主电路末端与AD转换芯片的引脚Vref+相连接，参考电阻后端与AD转换芯片的引脚Vref-相连接；第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关的控制端相串联，前端连接有+5V控制电压，后端连接有控制信号Ctrl。作为优选方案，还包括差分电阻，所述参考电阻与接地端之间还串联有差分电阻。作为优选方案，所述AD转换芯片的引脚VDD与+5V相连接。作为优选方案，所述AD转换芯片的引脚GND与接地端相连接。作为优选方案，所述AD转换芯片的引脚DOUT、引脚DIN、引脚SCLK分别与单片机的引脚D_IN、引脚D_OUT、引脚CLK相连接。作为优选方案，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关均采用光耦继电器。作为优选方案，恒流源主电路中的恒流源电流小于2mA。有益效果：本技术提供的一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路，首先AD转换芯片的价格比较高，这样的实现方法成本较高，其次温度变化属于缓变量，对测量的实时性要求不是太高，通常要求温度刷新时间为秒级。这样采用本电路，可实现多路热电阻测量公用一个AD转换芯片，降低硬件成本，同时采用高精度低温漂电阻作为基准，可保证温度测量的精度以及数据刷新的实时性要求。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作更进一步的说明。实施例1：如图1所示，一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路，本设计单AD芯片可以实现多个通道热电阻信号的测量，现以4通道热电阻信号为例，即包括4条热电阻测量支路。采用一个输出直流电流为1mA的恒流源作为恒流源主电路，此恒流源电流不能超过2mA；恒流源电流太大将会使热电阻发热，从而影响实际阻值；第一热电阻测量支路包括：热电阻R1作为第一通道待测的热电阻，表现为随着温度变化电阻也随着改变；控制开关包括：K11、K12、K13、K14为第一通道热电阻信号切入开关，通常选择使用光耦继电器；此四个开关控制端依次串联在一起，可使用一个控制信号实现四个开关的同时闭合。第二热电阻测量支路包括：热电阻R2作为第二通道待测的热电阻，性能和热电阻R1相同；控制开关包括：K21、K22、K23、K24为第二通道热电阻信号切入开关，工作原理同第一支路；第三热电阻测量支路包括：热电阻R3作为第三通道待测的热电阻，性能和热电阻R1相同；控制开关包括：K31、K32、K33、K34为第三通道热电阻信号切入开关，工作原理同第一支路；第四热电阻测量支路包括：热电阻R4作为第四通道待测的热电阻，性能和热电阻R1相同；控制开关包括：K41、K42、K43、K44为第四通道热电阻信号切入开关，工作原理同第一支路；参考电阻Rref要求为高精度、低温漂电阻，电阻值误差不超过万分之二，恒流源流过此电阻时产生的电压差分别接入AD转换芯片的引脚Vref+、引脚Vref-两端，作为AD转换基准电压；差分电阻R的作用为保证AD转换芯片的引脚Vref+和引脚Vref-之间输入信号为差分电压；第一至第四热电阻测量支路的控制开关分别由控制信号Ctrl1、Ctrl2、Ctrl3、Ctrl4进行控制；Ctrl1为第一通道接入开关K11、K12、K13、K14的控制信号，控制此四个开关同时闭合和断开；Ctrl2为第二通道接入开关K21、K22、K23、K24的控制信号，控制此四个开关同时闭合和断开；Ctrl3为第三通道接入开关K31、K32、K33、K34的控制信号，控制此四个开关同时闭合和断开；Ctrl4为第四通道接入开关K41、K42、K43、K44的控制信号，控制此四个开关同时闭合和断开；使用时，将四条热电阻测量支路分别接入恒流源主电路、接地主电路之间，再将热电阻测量支路、接地主电路的后端与AD转换芯片的引脚AIN1+、引脚AIN1-、引脚Vref+和引脚Vref-相连接；对于AD转换芯片将引脚VDD与+5V相连接、引脚GND与接地端相连接、AD转换芯片的引脚DOUT、引脚DIN、引脚SCLK分别与单片机的引脚D_IN、引脚D_OUT、引脚CLK相连接，用于保证AD转换芯片正常工作。当Ctrl1为低电平时，K11、K12、K13、K14闭合，其余通道的四个开关均断开，保证恒流源只流过本通道的热电阻，恒流源流过电阻R1、电阻Rref和电阻R，此时电阻R1两端的差分电压信号分别接入AD芯片的AIN1+和AIN1-，电阻Rref两端的差分电压信号分别接入AD芯片的Vref+和Vref-；通过连接AD芯片的D_IN信号启动AD芯片进行模数转换，当转换完成，可通过连接AD芯片的D_OUT信号读取转换结果，通过公式R1/Rref=Vin1/Vref可实现对第一通道电阻R1的测量；当Ctrl2为低电平时，K21、K22、K23、K24闭合，其余通道的四个开关均断开，保证恒流源只流过本通道的热电阻，恒流源流过电阻R2、电阻Rref和电阻R，此时电阻R2两端的差分电压信号分别接入AD芯片的AIN1+和AIN1-，电阻Rref两端的差分电压信号分别接入AD芯片的Vref+和Vref-；通过连接AD芯片的D_IN信号启动AD芯片进行模数转换，当转换完成，可通过连接AD芯片的D_OUT信号读取转换结果，通过公式R2/Rref=Vin1/Vref可实现对第二通道电阻R2的测量；按照上述步骤可依次完成四个通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路，包括：恒流源主电路、接地主电路、AD转换芯片、多个热电阻测量支路，其特征在于：所述恒流源主电路与接地主电路之间连接有多个热电阻测量支路，所述接地主电路包括：参考电阻，参考电阻与接地端相串联；所述热电阻测量支路包括：第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、热电阻，所述第一控制开关前端与恒流源主电路相连接，第一控制开关后端分别与第二控制开关、热电阻的前端相连接，第二控制开关后端与AD转换芯片的引脚AIN1+相连接；热电阻后端分别与第三控制开关、第四控制开关的前端相连接，第三控制开关后端与AD转换芯片的引脚AIN1‑相连接；第四控制开关后端与接地主电路前端相连接；接地主电路末端与AD转换芯片的引脚Vref+相连接，参考电阻后端与AD转换芯片的引脚Vref‑相连接；第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关的控制端相串联，前端连接有+5V控制电压，后端连接有控制信号Ctrl。

【技术特征摘要】
1.一种单AD芯片实现多路热电阻信号测量的电路，包括：恒流源主电路、接地主电路、AD转换芯片、多个热电阻测量支路，其特征在于：所述恒流源主电路与接地主电路之间连接有多个热电阻测量支路，所述接地主电路包括：参考电阻，参考电阻与接地端相串联；所述热电阻测量支路包括：第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、热电阻，所述第一控制开关前端与恒流源主电路相连接，第一控制开关后端分别与第二控制开关、热电阻的前端相连接，第二控制开关后端与AD转换芯片的引脚AIN1+相连接；热电阻后端分别与第三控制开关、第四控制开关的前端相连接，第三控制开关后端与AD转换芯片的引脚AIN1-相连接；第四控制开关后端与接地主电路前端相连接；接地主电路末端与AD转换芯片的引脚Vref+相连接，参考电阻后端与AD转换芯片的引脚Vref-相连接；第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关的控制端相串联，前端连接有+5V控制电压，后端连接有控制信号Ctrl。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴胜华，马伟东，田海波，
申请(专利权)人：南京国电南自维美德自动化有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32