[发明专利]一种多通道隔离型温度采集电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度采集电路，具体来讲是一种多通道隔离型温度采集电路。

背景技术

随着工业自动化技术的不断发展，测温技术被广泛地应用与电力、冶金、化工、机械、食品等行业，在生产过程中有着极其重要的地位；热电阻和热电偶凭借其高精度高响应速度成为两种应用最广的测温元件。

测温现场很多都是高温、高湿、强电磁干扰的恶劣环境，且传感器导线有被高电压击中的风险，在这种情况下，保证测温装置可靠稳定的运行尤为重要，模拟通道前端需要与数字系统进行隔离，由于通用热电偶信号电压在±80mV范围内，信号较弱，一般采取模拟后端被AD量化为数字量后再隔离。在该隔离电路方案中，采取数字隔离器+隔离电源方案分立设计方案，模拟通道可以做到较大温度范围内保持极高精度，数字隔离器体积也很小，但需另配隔离电源。模拟通道的电源通常需求多种电源，如同时需要±12V、5V。由隔离电源+数字隔离器构成的隔离电路方案，往往还会占用较大的PCB空间，对于模拟通道密集的大型控制系统性价比不高。

常规模拟通道电源设计，如图3所示，先用隔离电压为2kV的DC/DC降压，但由于开关电源纹波噪声较大(几十个mV)，所以后端还需线性稳压电源LDO做进一步处理；另外模拟通道通常还需负压，这时还需一电荷泵电路将正压转换成负压，以满足模拟通道正负电源轨对称的需要。由于AD转换器除模拟电源外还需要数字电源，所以通常需用一LDO做转换。

模拟量被AD量化成数字信号后，也要进行隔离，通常采用类似ADuM3480的数字隔离器，如图4所示，数据速率最高可达25Mbps(NRZ)；隔离耐压，依据UL1577，1分钟3,750Vrms；低传播延迟：25ns(典型值)；低动态功耗；1.8V至5V电平转换；工作温度最高可达：125℃；高共模瞬变抗扰度：>25kV/μs；20引脚SSOP封装，符合RoHS标准。上述这种隔离电路方案使用1个DCDC、2个LDO、1个电荷泵、1个数字隔离器。此种电路需器件数量多，电路设计复杂，占用较大PCB电路板面积，性价比不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种多通道隔离型温度采集电路，该设计能够满足热电偶模拟通道既要实现隔离，又要实现高精度，小体积，同时还满足低功耗、高性价比的综合性要求。

本发明解决以上技术问题的技术方案：

一种多通道隔离型温度采集电路，包括依次连接的热电偶、模拟数字转换电路、多通道隔离电路、数据处理器及数显设备；

模拟数字转换电路，用于将所述待测物体的模拟电压值转换为数字电压值，并对转换后的待测物体的数字电压值进行校正；

多通道隔离电路，用于传输校正后的数字电压值并保持其与电源隔离；

数据处理器，用于根据电压温度转换公式将所述数字电压值转换为温度值；

数显设备，用于显示实际温度值。

本发明进一步限定的技术方案为：

进一步的，多通道隔离电路包括DC-DC转换器、隔离式稳压电源轨和数字隔离器通信通道，其中DC-DC转换器和隔离式稳压电源轨电连，所述数字隔离器通信通道分别与DC-DC转换器、隔离式稳压电源轨电气隔离。

进一步的，多通道隔离电路为一个6通道SPI/数字隔离器。

进一步的，隔离式稳压电源轨的后端连有π型滤波器，所述多通道隔离电路的模拟接地端和数字接地端分别串接有跨接电容。

进一步的，模拟数字转换电路包括增益放大器和RFI滤波器，在增益放大器输入端设有限流电阻、ESD保护二极管，增益放大器通过开关二极管连通电源并通过TVS二极管接地。

进一步的，热电偶的冷端为四线制PT100电阻测量电路。

总之，本发明采用本隔离电路，能够使通道较多热电偶采集板卡有限的PCB空间实现较高集成，实现了通道高精度，高隔离，小体积，低功耗、高性价比的隔离方案。

附图说明

图1：热电偶工作原理；

图2：热电偶信号采集处理图；

图3：常规模拟通道电源设计图；

图4：数字隔离器ADuM3480；

图5：新型数字隔离器LTM2883；

图6：本发明中隔离电路的连接示意图；

图7：本发明中原边和副边的跨接电容；

图8：热电偶模拟通道信号流图。

图9：热电偶冷端采集电路。

具体实施方式

实施例1