CN203594016U - 一种多通道路基温度采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多通道路基温度采集电路，选通模块的每个传感器阵列电路接头上连接有一个电流型温度传感器，选通模块的输出端连接有电压转换电路，电压转换电路与调理电路相连，调理电路与差动式放大电路的正极相连，差动式放大电路的负极上连接有基点参考电路，差动式放大电路将传感器电压信号与基点电压信号作差，并将差值电压信号放大为能够采集的电压信号从温度电压信号的输出端口输出。本实用新型提供的多通道温度采集电路扩展性强，所采用的温度传感器是电流型，不受通道电阻和传感器线阻的影响，保证了测量精度。本电路能实现工作与休眠的转换，最大程度的节省了电能。
Description
技术领域
本实用新型属于自动测试领域，涉及一种温度采集电路，具体涉及一种多通道路基温度采集电路。
背景技术
路基温度的监测及其变化情况，不仅在公路建设过程中有重要指导作用，而且是关系到公路安全性和稳定运行的重要因素，分析人员可以根据路基温度的状态分布图，对路基的稳定性进行研究，并给出可预测的病害报告和评估依据，保证在公路施工时把破坏降到最低，从而达到路基最大的稳定性要求，保证公路行车的安全性。特别是针对青藏等冻土路基的温度检测，对该地区公路的修筑及其运营监测意义重大。
温度传感器可以分为接触式和非接触式两种。热电阻是接触式温度传感器的一种，用金属材料作为感温元件，利用导体或者半导体的电阻随着温度变化的特性测量温度。热敏电阻电阻温度系数大，灵敏度高，体积小，热惯性小，响应速度快，电阻值大，远距离测量时可以不用考虑导线电阻的影响，稳定性比较好。但其缺点主要是非线性严重，实际应用时必须对其进行线性化处理。热电偶是利用热电效应原理测量温度的接触式温度传感器，它测温范围大、性能稳定、信号可以远距离稳定传输、结构简单、使用方便、输出直流电压信号。热电偶使用一段时间后，由于受到物理、化学等因素的影响，使得热电特性发生变化，测量精度降低，需要定期校准，这种情况很不适合在野外长时间测量工作。
热电阻和热电偶的信号输出均为电压信号，在传输过程中受线阻和通道电阻的影响，致使温度测量精度不高。在此基础上，采用数字是的温度传感器，如DS18B20可以有效解决以上问题，但是数字温度传感器使用前需要标定其序列号和通道的关系，容易出错，不利于实际操作。针对热电阻等受线阻的影响以及数字式温度传感器使用不方便的特点，提出采用电流型的温度传感器作为测温探头，其输出电流与绝对温度成比例，在此基础上构建多通道的选通电路和调理电路，解决路基温度多通道采集难得问题。
目前中国专利“多通道Ｕ盘存储温度监测装置”（公开号CN201083545Y），本实用新型公开了一种多通道U盘存储温度监测装置，多个温度传感器通过变送器输出。中国专利“温度监测电路”（公开号CN101105413A）,本发明公开了一种能够识别集成电路芯片温度是否超过安全工作区的温度监测电路。它是通过电压放大电路，对流过恒定电流的正向偏置导通的PN结电压随温度的变化进行监测。中国专利“多点温度监测***”（公开号CN102998997A），本发明提供了一种多点温度监测***，选用DS18B20温度传感器，单片机选用AVR，采用数字式温度传感器避免了线阻和通道选择等问题，但是其温度传感器使用不方便，需要标定各通道传感器序列号。
虽然这些都涉及到温度的监测技术，但目前可用于交通建设，尤其是路基温度监测的多点位，大面积的自动化，智能化电路***尚未成熟。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷与不足，本实用新型的目的是提供一种多通道路基温度采集电路，解决了现有多通道温度采集受通道电阻和线阻影响精度的问题。
为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
一种多通道路基温度采集电路，由传感器阵列列选通电路和传感器阵列行选通电路组合形成选通模块，选通模块的每个传感器阵列电路接头上连接有一个电流型温度传感器，选通模块的输出端连接有电压转换电路，用于将选通模块输出的电流信号转换为电压信号，电压转换电路与电压调理电路相连，电压调理电路与差动式放大电路的正极相连，差动式放大电路的负极上连接有基点参考电路，电压调理电路将传感器电压信号输入差动式放大电路，基点参考电路将基点电压信号输入差动式放大电路，差动式放大电路将传感器电压信号与基点电压信号作差，并将差值电压信号放大为能够采集的电压信号从温度电压信号的输出端口输出。
本实用新型还具有如下技术特征：
所述的传感器阵列列选通电路采用四线-十线译码器，所述的传感器阵列行选通电路采用两个并联的三线-八线译码器。
本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
（A）本发明提供的多通道温度采集电路扩展性强，所采用的温度传感器是电流型，不受通道电阻和传感器线阻的影响，保证了测量精度。
（B）与现有多通道采集电路相比，本实用新型提供的电通道选择电路用最少的电子元件实现更多的信号采集；同时能对采集的信号进行处理，使得到的数据更加准确，适合于实际的工程测试，可实现大面积自动化实时温度的监测。
（C）本电路能实现工作与休眠的转换，最大程度的节省了电能。
附图说明
图1是本实用新型的电路连接关系示意图。
图2是本实用新型的整体电路结构示意图。
图中各个标号的含义为：:1-四线-十线译码器，2-三线-八线译码器，3-反相器，4-电容，5-选通模块的输出端，6-电源；7、9、11、12均为电阻；8-稳压二极管，10-可变电阻，13-集成运算放大器。
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
遵从上述技术方案，如图1所示，本实施例给出一种多通道路基温度采集电路，由传感器阵列列选通电路和传感器阵列行选通电路组合形成选通模块，选通模块的每个传感器阵列电路接头上连接有一个电流型温度传感器，选通模块的输出端连接有电压转换电路，用于将选通模块输出的电流信号转换为电压信号，电压转换电路与电压调理电路相连，电压调理电路与差动式放大电路的正极相连，差动式放大电路的负极上连接有基点参考电路，电压调理电路将传感器电压信号输入差动式放大电路，基点参考电路将基点电压信号输入差动式放大电路，差动式放大电路将传感器电压信号与基点电压信号作差，并将差值电压信号放大为能够采集的电压信号从温度电压信号的输出端口输出。
所述的传感器阵列列选通电路采用四线-十线译码器1型号为4028译码器，所述的传感器阵列行选通电路采用两个并联的三线-八线译码器2，型号为CD4051译码器。
本实用新型具体的整体电路结构如图2所示，由两个三线-八线译码器2并联、一个四线-十线译码器1以及160个阵列式电流型温度传感器组合而成，电流型温度传感器连接在四线-十线译码器1的Q0～Q9的输出端和三线-八线译码器2的X0～X7端口之间，四线-十线译码器1的4个输入端口A1～A4的组合，控制电压源VDD端口和Q0～Q9中某个端口的选通连接状态，实现电流型温度传感器阵列的某列供电控制；反相器3控制两个个三线-八线译码器2的工作状态，从而实现160通道逐一选通；四线-十线译码器1实现阵列式电流型温度传感器列的选择，给电流型温度传感器供电；三线-八线译码器2实现阵列式电流型温度传感器的行选择，实现电流型温度传感器的电信号输出；四线-十线译码器1和三线-八线译码器2的组合实现阵列式160通道的某通道选择。在串联的两个三线-八线译码器2的EN端接入一个单非门芯片实现两个三线-八线译码器2分别工作，电流从三线-八线译码器2的X端5输出，通过选通模块的输出端5进入电压转换电路。
温度传感器传出的小电流从temp out选通模块的输出端5进入电压转换中，通过10KΩ电阻9将电流信号转化为电压信号进入电压调理电路的集成运算放大器13，进行信号的跟随调理，将跟随调理后的电压信号输入到差动式放大电路的集成运算放大器13正极。
基点参考电路中电源6为12v电源，通过电阻7，与稳压二极管8，将电压稳在可以利用的值，再通过可变电阻10进行分压调节，将电压输入集成运算放大器13的负极。
电阻11和电阻12与集成运算放大器13组成一个差动式放大电路，具有减法运算与放大的作用。正极输入电压减去负极输入电压并进行适当倍数的放大，使得电压信号方便后续采集，最后从温度电压信号输出端口输出。
本实用新型的温度采集过程如下所述：
步骤一：四线-十线译码器1，即HEF4028译码器的16管脚接电源模块的12V电压，A、B、C、D四个控制端管脚接于处理器，Q0～Q9管脚分别可接电流型温度温度传感器AD590的一脚，即可提供10路选通。如Ｑ5管脚接温度传感器的一脚。
步骤二：三线-八线译码器2，即两片CD4051译码器的16管脚接电源模块的10V电压，A、B、C三个控制端管脚先分别对应相连成A-A、B-B、C-C，再接于处理器，两个译码器的使能管脚之间接一非门，即可控制其中任意一个的选通，每个译码器的X0～X7管脚分别可接电流型温度传感器的另一脚，即每个可提供8路选通，两片可提供16路选通。如一片CD4051的X6管脚接温度传感器的另一脚，这样就可采集一路的信号。
步骤三，由上述采集到的一路电流信号进入电压转换电路，电流经过1KΩ的电阻即得到电压信号，此信号先进入电压调理电路的集成运算放大器13进行跟随滤波的作用，然后进入差动式放大电路的集成运算放大器13的正极端与基点参考电路调整好的定值电压进行减法运算，并且此运算放大器可以根据电阻值的设定来改变放大倍数，最后从温度电压输出端口输出温度电压信号，如此采集到了一路所需的精准信号。
Claims (2)
1.一种多通道路基温度采集电路，其特征在于，由传感器阵列列选通电路和传感器阵列行选通电路组合形成选通模块，选通模块的每个传感器阵列电路接头上连接有一个电流型温度传感器，选通模块的输出端连接有电压转换电路，用于将选通模块输出的电流信号转换为电压信号，电压转换电路与电压调理电路相连，电压调理电路与差动式放大电路的正极相连，差动式放大电路的负极上连接有基点参考电路，电压调理电路将传感器电压信号输入差动式放大电路，基点参考电路将基点电压信号输入差动式放大电路，差动式放大电路将传感器电压信号与基点电压信号作差，并将差值电压信号放大为能够采集的电压信号从温度电压信号的输出端口输出。
2.如权利要求1所述的多通道路基温度采集电路，其特征在于，所述的传感器阵列列选通电路采用四线-十线译码器，所述的传感器阵列行选通电路采用两个并联的三线-八线译码器。
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| CN113703369A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-26 | 天津津航计算技术研究所 | 一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路 |
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| CN113703369B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-04-05 | 天津津航计算技术研究所 | 一种基于模拟开关的多路热电偶采集电路 |
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