一種新型的補償式溫度巡檢電路設計實(shí)現（二）

3 巡檢功能機理

由圖1可以看出，當有N 個(gè)被測溫度傳感器時(shí)，傳統的溫度巡檢電路需要N個(gè)恒流源。

本文在實(shí)現了導線(xiàn)壓降補償提高測量精度的基礎上，還提出了新型的巡檢電路。

圖3是以四個(gè)溫度傳感器為1組進(jìn)行測量的示意圖。

Rx1~Rx4為同一組內的四個(gè)溫度傳感器的電阻值，它們共享一個(gè)恒流源和一組采集電路。

在t1時(shí)刻時(shí)，使A1A0=00,這樣第1組模擬開(kāi)關(guān)閉合，Rx1被接入采集電路，其它的待測溫度傳感器與采集電路脫離。恒流源I經(jīng)Rx1和模擬開(kāi)關(guān)后送到采集電路，恒流源雖然通過(guò)G-N 連接到其它電阻的下端，但由于沒(méi)有形成閉合路徑，因此流過(guò)Rx1的電流仍為I.按照上節導線(xiàn)壓降補償的測量和分析方法，得到：

上式中Vo(t1)為Vo 在t1時(shí)刻的電壓值。通過(guò)獲得t1時(shí)刻的Vo 值，得到Rx1,從而完成對1#溫度傳感器的測量。同理，當A1A0=01,A1A0=10,A1A0=11時(shí)，完成了對2#~4#溫度傳感器的測量。

由上述分析看出，在采樣率滿(mǎn)足要求的前提下，可采用8選1或16選1的多路模擬開(kāi)關(guān)，這樣每8個(gè)或16個(gè)溫度傳感器為一組，共享1個(gè)恒流源電路和1組采集電路，很大程度上節約了電路資源?降低了電路復雜度和成本。

4 新型補償式溫度巡檢電路的工程實(shí)現

圖4為四個(gè)溫度傳感器為一組的補償式溫度巡檢電路的詳細設計，本設計中模擬開(kāi)關(guān)采用兩組4選1的多路模擬開(kāi)關(guān)ADG409,恒流源的產(chǎn)生采用恒壓源ADR291(2.5V電壓輸出)+運算放大器方式產(chǎn)生恒流I=2.5V/R12=2.5mA.MCU通過(guò)控制模擬開(kāi)關(guān)的片選A1和A0來(lái)完成對1#~4#溫度傳感器的測量，測量值Vo 通過(guò)ADC后送入到MCU進(jìn)行溫度擬合與換算。

5 設計中幾個(gè)問(wèn)題的解決

1)開(kāi)關(guān)切換過(guò)程處理

由于多路模擬開(kāi)關(guān)在通道切換瞬間，所有開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，這樣使得兩個(gè)電壓跟隨電路的輸入端懸空，其輸出端電壓不穩。因此設計中增加了電容器C5,組成了積分電路，消除開(kāi)關(guān)切換的影響。

2)開(kāi)關(guān)導通電阻影響的消除

一般模擬量開(kāi)關(guān)導通電阻在幾十至一百歐姆左右，與溫度傳感器的電阻相當，因此必須考慮開(kāi)關(guān)電阻的影響。

圖2中，V3的取值在RON2的后端，而不是直接連接RON1的后端，雖然增加了1個(gè)開(kāi)關(guān)RON2,但是此時(shí)V3=V1-RON2×0=V1,而不是V3=V1-RON1×I=V1,從而消除了開(kāi)關(guān)導通電阻影響。

6 試驗驗證

采用上述巡檢電路后的實(shí)際設備對某型電機磁體溫度進(jìn)行了現場(chǎng)試驗測試和對比，試驗數據見(jiàn)表1.

由試驗數據可以看出，該溫度巡檢電路具有較高的精度(多數情況下誤差≤0.033%,個(gè)別測量點(diǎn)誤差≤0.167%)。

7 結語(yǔ)

通過(guò)前述分析及最終試驗結果看，該新型補償式溫度巡檢電路具有測量精度高復雜度低成本低等優(yōu)點(diǎn)，該電路已被成功應用于多個(gè)溫度檢測的工業(yè)場(chǎng)合，在溫度檢測中具有廣泛的應用前景。