[实用新型]一种基于石英晶体温度传感器的多通道温度测量电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及温度测量技术领域，具体为一种基于石英晶体温度传感器的多通道温度测量电路。

背景技术

现代社会中，温度测量普遍而又重要，传统的温度传感器有热敏电阻，铂电阻，热电偶等等，它们都是作为一种模拟式传感器，在数字化的今天需要进行ADC采样，会在一定程度上降低精度，石英晶体谐振式传感器vibratingsiliconcrystaltransducer以石英晶体谐振器作为敏感元件的谐振式传感器。石英晶体谐振器是用石英晶体经过适当切割后制成，当被测参量发生变化时，它的固有振动频率随之改变，用基于压电效应（见压电式传感器）的激励和测量方法就可获得与被测参量成一定关系的频率信号。石英晶体谐振式传感器的精度高，响应速度较快，常用于测量温度和压力，有着高精度，高稳定性，高分辨率的优点。而且其功耗小，体积小，适用于便携式和可穿戴式的应用。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于石英晶体温度传感器的多通道温度测量电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于石英晶体温度传感器的多通道温度测量电路，包括：石英晶体温度传感器电路、MCU数据处理电路，MCU数据处理电路通讯连接多个石英晶体温度传感器电路，多个石英晶体温度传感器电路和一个MCU数据处理电路通过屏蔽线构成星形接法连接，每个石英晶体温度传感器电路附着于待测处，MCU数据处理电路接收并处理多个石英晶体温度传感器电路的信息，处理之后的数据通过蓝牙和上位机通信，上位机根据多处的温度测量形成温度场模型并显示在上位机中。

进一步地，所述石英晶体温度传感器电路包括皮尔斯晶体振荡器电路、485电平发送电路；MCU数据处理电路包括485电平接收电路、多选一电路、同相缓冲电路、高精度TCXO时钟电路、等精度频率测量电路、蓝牙通信电路、电池电量指示电路，485电平接收电路的输出连接到多选一电路，多选一电路的输出连接到同相缓冲电路，同相缓冲电路的输出连接到等精度频率测量电路，高精度TCXO时钟电路也连接到等精度频率测量电路，蓝牙通信电路和电池电量指示电路连接至主控MCU。

进一步地，所述皮尔斯晶体振荡器电路由内部集成反相器的芯片U1，电阻R1、R2、R3、R4，电容C1、C3、C4、C5组成，电阻R1、R2、R3、R4共同构成偏置电阻，使得反相器工作在高增益放大状态，石英晶体与电容C3，C4构成π型网络形式的带通滤波器。

进一步地，所述485电平发送电路由内部带有485电平转换功能的芯片U1完成，石英晶体温度传感器采用特殊切割工艺制作，晶体的振荡频率对温度敏感，而且在一定范围内呈现高精度的线性关系，利用该关系进行温度测量。485电平发送电路主要进行振荡波形的传输，振荡信号通过屏蔽双绞线传送至MCU数据处理电路。整个系统有多个石英晶体温度传感器电路，用以测量多处的温度。所述U1的型号是LTC1480，所述电容C1、C3、C4、C5需采用温度性能稳定的NPO电容。

进一步地，所述的每个485电平接收电路和每个石英晶体温度传感器电路相对应，用来将接收的振荡信号的485电平转为TTL电平，采用时分复用的原则，利用多选一模拟开关U2选择多路信号中的一路，模拟开关的地址位连接到MCU的端口，多选一电路的输出连接到同相缓冲电路，所述485电平接收电路采用的是低功耗芯片LTC1480，多选一模拟开关U2的型号是74HC4051，所述MCU芯片U7的型号是低功耗系列的芯片STM32L151C8T6，该MCU内部集成32M主频，多个定时计数器，12位ADC，串行通信接口，而且基于低功耗架构，适合可穿戴和便携式的应用。

进一步地，所述高精度TCXO时钟电路由高精度温补晶振振荡器U9、反相器式放大器和时钟分频器U8构成，为了使谐波成分少，市场上大多数高精度TCXO输出的是削峰正弦波，而系统需求的是CMOS电平时钟波形，通过反相器式放大器的整形作用输出符合要求的CMOS电平时钟波形，C7为隔直电容，R7为偏置电阻，然后经过二进制计数器芯片U8分频，U8第12脚输出TCXO的二分频频率，该频率作为MCU芯片U7的外部时钟信号，U8第9脚输出TCXO的八分频频率，该频率作为等精度测频的标准信号，所述高精度温补振荡器U9的型号是DSB535SG-10M，所述二进制计数器芯片U8的型号是高速CMOS系列的74HC4024。