本实用新型专利技术提供了一种热电偶信号采集装置，包括：多个热电偶模块，每个所述热电偶模块与一个滤波处理模块连接；多个所述滤波处理模块，与一个选择模拟开关模块的信号接收端连接；多个所述选择模拟开关模块，与所述ADC模块连接，用于选通所述滤波后的热电偶模拟信号；所述ADC模块，与隔离模块连接，用于采集所述滤波后的热电偶模拟并转换成热电偶数字信号，输出所述热电偶数字信号至所述隔离模块到微处理器；所述微处理器，通过SPI协议总线与所述隔离模块和所述ADC模块连接，控制选通经过所述滤波处理模块的热电偶模拟信号和采集所述热电偶数字信号。实现高精度、低功耗、高效率、抗干扰能力强和便于操作的采集热电偶信号。干扰能力强和便于操作的采集热电偶信号。干扰能力强和便于操作的采集热电偶信号。
【技术实现步骤摘要】
一种热电偶信号采集装置
[0001]本技术涉及热电偶信号采集
，尤指一种热电偶信号采集装置。
技术介绍
[0002]随着科技的迅速发展，技术发展日新月异，行业需求不断提高。特别是在高温、超高温、低温、超低温等非常态实验及工程应用越来越多，结构越来越复杂。另一方面，武器型号、重大装备及精密制造技术的发展也对温度测量的要求越来越高。
[0003]对于热电偶信号的采集，一般通过4通道或8通道进行采集，因此通道较少，所采集的仪表有限，而且具有以下缺陷：采集的精度不高、效率低、抗干扰能力低、高功耗、结构复杂不便操作等。
[0004]因此需要一种高精度、低功耗、高效率、抗干扰能力强和便于操作的热电偶信号采集装置。
技术实现思路
[0005]本技术的目的是提供一种热电偶信号采集装置，可以实现高精度、低功耗、高效率、抗干扰能力强和便于操作的采集热电偶信号。
[0006]本技术提供的技术方案如下：
[0007]本技术提供一种热电偶信号采集装置，包括：
[0008]多个热电偶模块，每个所述热电偶模块与一个滤波处理模块连接，用于将热电偶模拟信号输入至所述滤波处理模块。
[0009]多个所述滤波处理模块，与一个选择模拟开关模块的信号接收端连接，用于将滤波后的热电偶模拟信号传输至所述选择模拟开关模块。
[0010]多个所述选择模拟开关模块，与所述ADC模块连接，通过所述选择模拟开关模块的公共使能输入控制端控制所述选择模拟开关模块选择传输至ADC模块的所述滤波后的热电偶模拟信号，用于选通所述滤波后的热电偶模拟信号。
[0011]所述ADC模块，与隔离模块连接，用于采集所述滤波后的热电偶模拟并转换成热电偶数字信号，输出所述热电偶数字信号至所述隔离模块到微处理器。
[0012]所述微处理器，通过SPI协议总线与所述隔离模块和所述ADC模块连接，控制选通经过所述滤波处理模块的热电偶模拟信号和采集所述热电偶数字信号。
[0013]进一步，所述选择模拟开关模块包括四个双路四选一模拟开关。
[0014]所述双路四选一模拟开关的两路四输入的信号输入端，其中两个信号输入端接地，六个信号输入端与所述滤波模块连接，用于接收所述滤波后的热电偶模拟信号。
[0015]所述双路四选一模拟开关的两路单输出的信号输出端，与ADC模块连接，用于输出所述滤波后的热电偶模拟信号。
[0016]所述双路四选一模拟开关的公共使能控制位，与所述隔离模块连接，用于控制所述滤波后的热电偶模拟信号的选择。
[0017]进一步，所述滤波处理模块设置四个，每个所述滤波处理模块包括：
[0018]三个滤波单元，所述滤波单元的信号输入端连接一个热电偶单元，用于接收所述热电偶模拟信号，所述滤波单元的信号输出端连接所述双路四选一模拟开关的输入端，用于传输过滤后的热电偶模拟信号。
[0019]进一步，所述热电偶模块设置四个，每个所述热电偶模块包括：
[0020]三个热电偶单元，所述热电偶单元分别与对应的所述滤波单元连接，用于输入所述热电偶模拟信号。
[0021]进一步，所述ADC模块还包括：
[0022]ADC芯片，用于将所述热电偶模拟信号转换成所述热电偶数字信号，所述ADC芯片内置低噪声可编程增益仪表放大器，用于放大所述热电偶模拟信号，所述ADC芯片内置带隙基准电压源，用于提供基准电压。
[0023]冷端补偿电路，与所述ADC芯片的模拟输入端和内部激励电流源的输出端连接，用于冷端补偿。
[0024]冷端测量的基准电压电路，与所述冷端补偿电路串联，用于比例式测量所述热电偶模拟信号。
[0025]去偶电容电路，与所述ADC芯片的电源电压端和数字接口电源端连接，用于消除所述热电偶信模拟号中的噪声。
[0026]滤波电感电路，与所述ADC芯片的电源输入端连接，用于阻断数字地和模拟地之间的高频信号串扰。
[0027]进一步，所述ADC模块连接直流偏置电路，用于断线检测所述热电偶模拟信号。
[0028]进一步，所述隔离模块还包括隔离芯片，所述隔离芯片通过SPI协议总线与所述微处理器、所述ADC模块相连，用于增强所述热电偶数字信号的负载能力。
[0029]进一步，所述微处理器包括：STM32单片机，所述STM32单片机连接有外围电路，以供所述STM32单片机正常运行。
[0030]进一步，还包括：电源模块，提供DC 24V电压；降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节器，与所述电源模块连接，用于将所述电源模块的DC 24V电压转换为DC 5V电压；正向低压降稳压器，与所述电源模块连接，用于将所述电源模块的DC 24V电压转换为DC 3.3V电压。
[0031]进一步，还包括：USB通信模块和RS485通信模块，与所述微处理器连接，发送所述微处理器组帧后的所述热电偶数字信号。
[0032]本技术提供的一种热电偶信号采集装置，具有以下有益效果：
[0033]1)本技术提供的热电偶信号采集装置采用模块化的结构以及多路复用能够实现高精度、低功耗、高效率、抗干扰能力强和便于操作的采集热电偶信号。
[0034]2)本技术中的选择模拟开关选用74HC4052带有公共使能输入控制位的双路四选一模拟开关，每个模拟开关都有一路多输入直接接地，这样使得每次开始采样时都先将选择模拟开关切换到地，防止了通道之间的干扰，增强了装置的抗干扰性。
[0035]3)本技术采用电容进行滤波处理，并施加直流偏置电压提高抗干扰能力。
[0036]4)冷端补偿电路是通过热敏电阻实现冷端补偿，片内激励电流为该热敏电阻提供激励。此外冷端测量的基准电压来自一个与该热敏电阻串联的精密电阻，由此可以实现比
例式测量，在此情况下，激励电流的波动不会对测量产生影响，提高了热电偶信号采集装置进行信号采集的稳定性和准确性。
[0037]5)由于输入通道具有缓冲功能，可将去偶电容置于前端，消除了可能出现在热电偶引脚上的噪声影响。
[0038]6)在所述ADC采样模块的前端引入了直流偏置，增加了实现断线检测的功能。
[0039]7)隔离设计采用ADI公司的ADUM5401和ADUM1400隔离芯片，其中ADUM5401集成isoPower的隔离式DC/DC转换器，具有3.3V或5.0V稳压输出，最高输出功率为500mW。两者最大传输速率可以高达25Mbps，提高了热电偶信号采集装置的传输速率，进而提高了采集效率。
附图说明
[0040]下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种热电偶信号采集装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0041]图1是本技术一种热电偶信号采集装置的一个实施例的电路原理图；
[0042]图2是本技术中滤波处理模块和选择模拟开关模块的一个实施例的电路原理图；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热电偶信号采集装置，其特征在于，包括：多个热电偶模块，每个所述热电偶模块与一个滤波处理模块连接，用于将热电偶模拟信号输入至所述滤波处理模块；多个所述滤波处理模块，与一个选择模拟开关模块的信号接收端连接，用于将滤波后的热电偶模拟信号传输至所述选择模拟开关模块；多个所述选择模拟开关模块，与ADC模块连接，通过所述选择模拟开关模块的公共使能输入控制端控制所述选择模拟开关模块选择传输至ADC模块的所述滤波后的热电偶模拟信号，用于选通所述滤波后的热电偶模拟信号；所述ADC模块，与隔离模块连接，用于采集所述滤波后的热电偶模拟并转换成热电偶数字信号，输出所述热电偶数字信号至所述隔离模块到微处理器；所述微处理器，通过SPI协议总线与所述隔离模块和所述ADC模块连接，控制选通经过所述滤波处理模块的热电偶模拟信号和采集所述热电偶数字信号。2.根据权利要求1所述的热电偶信号采集装置，其特征在于，所述选择模拟开关模块包括四个双路四选一模拟开关；所述双路四选一模拟开关的两路四输入的信号输入端，其中两个信号输入端接地，六个信号输入端与所述滤波处理模块连接，用于接收所述滤波后的热电偶模拟信号；所述双路四选一模拟开关的两路单输出的信号输出端，与ADC模块连接，用于输出所述滤波后的热电偶模拟信号；所述双路四选一模拟开关的公共使能控制位，与所述隔离模块连接，用于控制所述滤波后的热电偶模拟信号的选择。3.根据权利要求2所述的热电偶信号采集装置，其特征在于，所述滤波处理模块设置四个，每个所述滤波处理模块包括：三个滤波单元，所述滤波单元的信号输入端连接一个热电偶单元，用于接收所述热电偶模拟信号，所述滤波单元的信号输出端连接所述双路四选一模拟开关的输入端，用于传输过滤后的热电偶模拟信号。4.根据权利要求3所述的热电偶信号采集装置，其特征在于，所述热电偶模块设置四个，每个所述热电偶模块包括：三个热电偶单元，所述热电偶单元分别与对应的所述滤波单元连接，用...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱应辉，刘慧妤，胡景晨，
申请(专利权)人：上海新纪元机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：
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