CN210426805U - 一种航天用高可靠高精度测温电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属航天用测温电路领域，尤其涉及一种航天用高可靠高精度测温电路，包括铂电阻传感器分压电路、运放电路、AD采集电路、主控制器。有益效果在于，反应条件温和，设备材质要求低，制作成本低；设置自动控制，降低人员操作劳动强度的同时降低出错率；设置自动控制，产品质量稳定。
Description
技术领域
本实用新型属航天用测温电路领域，尤其涉及一种航天用高可靠高精度测温电路。
背景技术
近年来科技的飞速发展，温度测量在工业，农业，科研，航天等领域占据这越来越重要的位置。尤其是在航天领域对温度控制精度的要求极其的高，精确的温度测量是航天中一个重要的测量参数。
随着国家对航天方面的越来越重视，精确的温度测量要求也随之显现出来，其环境温度变化量有时会很小，有时会达到±1℃、±0.5℃、±0.1℃等，甚至更高。由于航天领域遇到的温度变化较为复杂及多变，高可靠高精度的测温电路设计变的十分必要。精确的温度测量及控制，可以有效的提高航天的稳定性及可靠性，
针对温度的测量，现在的方法有很多，从测量时传感器有无电信号可以分为非电测量和电测量两种；从测量的传感器与其被测物的接触方式分为接触式与非接触式。
膨胀式测温是利用物质热胀冷缩的原理既物体的体积与温度的变化的关系进行测量，此方法测温精度较低。
接触式光电测量是指通过接触被测物体，将温度引起的热辐射信号引出，通过光电转换器件进行温度测量，测温过程中传感器要与被测对象接触。此测量方法优点是不易受外界电磁干扰，缺点是干扰被测对象，引起测量误差。
电量式测量测温方法，利用材料的电势、电阻及其他电性与温度的关系进行测量。包括热电阻测量、热电偶测量等。
非接触测温方法，例如辐射法测温、光谱法测温、激光法测温等。非接触测温方法与接触测温方法相比，不与测量对象接触，不会干扰被测对象自身温度，但受到测量介质及测量环境的影响，信号不稳定。
基于此，亟需提供航天用高可靠高精度测温电路，能够在高精度测量的同时，提高可靠性。
实用新型内容
本实用新型提供了一种航天用高可靠高精度测温电路，用以解决目前背景技术中存在的问题。
一种航天用高可靠高精度测温电路，包括铂电阻传感器分压电路、运放电路、AD采集电路、主控制器；所述铂电阻传感器分压电路通过电连接传输至与所述运放电路电，信号经所述运放电路放大后通过电连接传输至所述AD采集电路，在所述AD采集电路中将模拟信号转化为串行数据并通过电连接传输至所述主控制器中，并由所述主控制器通过所述数据连接口输出。
进一步地，所述铂电阻传感器分压电路包括铂电阻传感电路、分压电路；所述铂电阻传感电路与铂电阻相连，输出变动电压Z_TEMP_YC_1随温度变化；所述分压电路始终输出固定电压Z_TEMP_YC__REF_1，所述铂电阻传感器分压电路同时输出变动电压和固定电压信号。
进一步地，所述分压电路分压电阻温度特性为±10×10-6/K。
进一步地，所述运放电路电阻温度特性为±10×10-6/K，运放采用OP400AY。
进一步地，所述AD采集电路采用AD7890作为A/D转换器。
进一步地，所述主控制器采用XQ6SLX75T。
进一步地，所述AD采集电路与多于一个所述运放电路相连。
进一步地，所述运放电路与多于一个所述铂电阻传感器分压电路相连。
进一步地，所述航天用高可靠高精度测温电路还包括电源模块、电源接口，所述电源接口通过所述电源模块分别为所述运放电路、所述AD采集电路、所述主控制器供电。
本实用新型的有益效果为：
1、测温范围广，能够适应高温或低温工作状态；
2、使用高精度电阻，克服了温度的影响，使用低噪声低温漂的运放，克服了噪声对测量精度的影响；
3、随着外界温度的改变，整个测温电路受到外部温度的影响产生的误差较小，可靠性和测量精度都得到了提高，使得整个测量电路的精度可以达到0.3K。
附图说明
图1为本实用新型连接结构示意图；
图2为本实用新型使用逻辑框图；
图3为本实用新型所述铂电阻传感器分压电路图；
图4为本实用新型所述运放电路图；
图5为本实用新型所述AD采集电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1-5所示，一种航天用高可靠高精度测温电路，包括铂电阻传感器分压电路、运放电路、AD采集电路、主控制器；所述铂电阻传感器分压电路通过电连接传输至与所述运放电路电，信号经所述运放电路放大后通过电连接传输至所述AD采集电路，在所述AD采集电路中将模拟信号转化为串行数据并通过电连接传输至所述主控制器中，并由所述主控制器通过所述数据连接口输出。
本实施例所述的，所述铂电阻传感器分压电路包括铂电阻传感电路、分压电路；所述铂电阻传感电路与铂电阻相连，输出变动电压Z_TEMP_YC_1随温度变化；所述分压电路始终输出固定电压Z_TEMP_YC__REF_1，所述铂电阻传感器分压电路同时输出变动电压和固定电压信号。
本实施例所述的，所述AD采集电路与多于一个所述运放电路相连。
本实施例所述的，所述运放电路与多于一个所述铂电阻传感器分压电路相连。
本实施例所述的，所述航天用高可靠高精度测温电路还包括电源模块、电源接口，所述电源接口通过所述电源模块分别为所述运放电路、所述AD采集电路、所述主控制器供电。
测温传感器选型：为实现提高测温电路的精度以及可靠性，本实用新型将使用PT1000热电阻作为温度传感器进行测量。
使用铂电阻PT1000进行测温的优点在于：
1、铂的物理性质与化学性质都非常稳定，不易发生氧化还原反应。
2、铂的比阻值较大。
3、铂的温度系数较大，在0-100℃之间平均温度系数约为3.925×10-3℃-1。
4、铂的电阻与温度的关系较为平滑，方便计算。
铂电阻PT1000的电阻与温度的关系如下：
当-200℃<t<0℃时，Rt＝R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3]
当0℃<t<850℃时，Rt＝R0[1+At+Bt2]
其中：
Rt为在t℃时的电阻值，R0为在0℃时的电阻值。t为被测温度。
A为常数等于118.477473278402，B为常数等于-0.000246002468134874，C为常数等于0.110012529165921。
高可靠高精度测温电路使用方法包括以下步骤：
步骤一：整个测试电路通过电源模块上电，如图3铂电阻分压电路，J1处为铂电阻传感器连接位置，其余为分压电阻对1.8V电压进行分压，其原理为铂电阻受温度影响自身阻值会发生变化，当其自身阻值发生变化后，在此电路中，铂电阻所分的电压也会随之改变输出的电压为Z_TEMP_YC_1，另一组电阻分压始终输出一个固定电压值为Z_TEMP_YC__REF_1，此时铂电阻分压电路会输出两组电压值，一组为固定电压值，另一组电压值随铂电阻的阻值而变化。为了提高测量精度，所以使用的分压电阻阻值允许偏差需要非常小，为此选用高精密片式薄膜固定电阻器，此类电阻特性为阻值允许偏差为±0.05％，为了减少外界温度对分压电路中的分压电阻产生影响，所以选用的电阻温度特性为±10×10-6/K。
步骤二：差分运放电路，如图4由铂电阻分压电路输出的两组电压值，进去同一个差分放大电路中，通过运放放大得到一个稳定的电压信号。为了使运放电路的放大倍数稳定，不受外界的温度影响，我们同样选用阻值允许偏差为±0.05％，电阻温度特性为±10×10-6/K的高精密片式薄膜固定电阻器。为了提高精度，运放的选择也十分重要，运放选择OP400AY，此运放具有极低的输入偏移电压，低噪声11nV/～Hz at 1kHz，高开环增益5000V/mV，低失调电压漂移为在–55℃到+125℃最大1.2PV/℃等优点。
步骤三：如图5，AD采集电路，由上一级运放电路放大的电信号到达AD采集电路，AD电路是由一个集成A/D转换器AD7890完成。AD7890是一个低功耗，高精度，高速12位的A/D转换器。片内由8路单端模拟输入通道，允许控制通道选择，能够将模拟信号转成串行数据输出，AD7890提供了高速串行接口可以连接到DSP或FPGA的串行端口。
步骤四：本实用新型所述主控制器使用Xilinx的FPGA，型号为XQ6SLX75T，对AD转换芯片进行控制，和对AD输出的串行数据进行采集。
步骤五：为了提高测量准确性，需要对测温电路进行定标，使用高精度电阻箱代替铂电阻PT1000对整个测量电路进行定标，将高精密电阻箱连入分压电路中，通过改变高精密电阻箱的电阻值，来模拟铂电阻受温度变化所产生的电阻值变化，由此来标定相对应的测温点的标称值，通过改变高精密电阻箱的阻值，产生的电压信号经过运放电路，AD采集电路和上位机的计算的到相应的测量值。测量数据如表1：
表1 测量数据表
从表格数据可以看出，定标误差足够精确的情况下，整个电路满足高精度的要求。
为了检测整个电路在不同温度的情况下测温的误差都很小，将整个测量电路放置于恒温箱中，随机选择3个温度点进行测试。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种航天用高可靠高精度测温电路，其特征在于，包括铂电阻传感器分压电路、运放电路、AD采集电路、主控制器；所述铂电阻传感器分压电路包括铂电阻传感电路、分压电路；所述铂电阻传感电路与铂电阻相连，输出变动电压Z_TEMP_YC_1随温度变化；所述分压电路始终输出固定电压Z_TEMP_YC__REF_1，所述铂电阻传感器分压电路同时输出变动电压和固定电压信号；所述铂电阻传感器分压电路通过电连接传输至与所述运放电路电，信号经所述运放电路放大后通过电连接传输至所述AD采集电路，在所述AD采集电路中将模拟信号转化为串行数据并通过电连接传输至所述主控制器中，并由所述主控制器通过所述数据连接口输出。
2.根据权利要求1所述的航天用高可靠高精度测温电路，其特征在于，所述分压电路分压电阻温度特性为±10×10-6/K。
3.根据权利要求1所述的航天用高可靠高精度测温电路，其特征在于，所述运放电路电阻温度特性为±10×10-6/K，运放采用OP400AY。
4.根据权利要求1所述的航天用高可靠高精度测温电路，其特征在于，所述AD采集电路采用AD7890作为A/D转换器。
5.根据权利要求1所述的航天用高可靠高精度测温电路，其特征在于，所述主控制器采用XQ6SLX75T。
6.根据权利要求1所述的航天用高可靠高精度测温电路，其特征在于，所述AD采集电路与多于一个所述运放电路相连。
7.根据权利要求1所述的航天用高可靠高精度测温电路，其特征在于，所述运放电路与多于一个所述铂电阻传感器分压电路相连。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的航天用高可靠高精度测温电路，其特征在于，还包括电源模块、电源接口，所述电源接口通过所述电源模块分别为所述运放电路、所述AD采集电路、所述主控制器供电。
Priority Applications (1)
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| CN201920621680.7U CN210426805U (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 一种航天用高可靠高精度测温电路 |
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Publications (1)
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| CN210426805U true CN210426805U (zh) | 2020-04-28 |
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Family Applications (1)
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| CN201920621680.7U Active CN210426805U (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 一种航天用高可靠高精度测温电路 |
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2019
- 2019-04-30 CN CN201920621680.7U patent/CN210426805U/zh active Active
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