[发明专利]一种多通道集成温度变换器

说明书

技术领域

本发明属于航天传感器领域，具体涉及一种用于多路K型热电偶温度传感器信号采集、变换的一种多通道集成温度变换器。

背景技术

在新型航天飞行器研制过程中，飞行器各结构部件在工作中将要承受恶劣的工作环境，如高温、强氧化以及强振动、强风阻等复杂力学载荷的环境。耐高温是飞行器结构部件材料选择的一项重要指标。只有明确了飞行器飞行期间各部位实际需要耐受的高温，才能选择合适的材料。通过试验获得飞行状态下飞行器各部位实际承受高温就成为解决问题的关键。但是由于飞行器一般结构较大，各部位、各时间所承受高温状况不尽相同，因此对每个部位都需要进行实时测量，需要测量的数量较大。

而一般的温度采集装置其测量通道较少、如果采用需要占用大量飞行器空间以及载重质量。而且各温度采集装置之间的协调以及通信都需要占用较大资源。这就使得研制高精度、高频率、多路温度采集变换的多通道集成温度变换器具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出的一种对多路温度传感器信号采集的多通道集成温度变换器，其优点为多通道采集、高精度、实时性好、集成度高。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种多通道集成温度变换器，包括电源模块(1)、微控制器(2)、A/D转换模块(3)、冷端补偿模块(4)、通道选择模块(5)、信号放大模块(6)、基准电压模块(7)、通信控制模块(8)，电源模块(1)负责给变换器各模块提供工作电源；通道选择模块(5)输入端接多路温度传感器，通道选择模块(5)的控制端接入微控制器(2)，通道选择模块(5)的输出端接入信号放大模块(6)输入端，基准电压模块(7)输出端连接信号放大模块(6)，信号放大模块(6)输出的信号接入A/D转换模块(3)的一个通道，冷端补偿模块(4)信号接入A/D转换模块(3)的一个通道，A/D转换模块(3)与微控制器(2)采用SPI总线进行通信，微控制器(2)通过通信控制模块(8)输出数字化温度数据。

所述电源模块(1)的功能为电压隔离、大电压冲击保护、提供工作电压，包括开关电源和线性电源芯片两部分。

所述微控制器(2)采用工业级单片机或数字信号处理器(DSP)。

所述通道选择模块(5)用于选通特定通道温度信号接入微控制器(2)，选择多通道双路电子模拟开关芯片，该芯片可根据微控制器(2)输出的控制信号，将输出端与特定输入通道连通，且具有端口使能控制功能。

所述信号放大模块(6)放大温度传感器输入的微伏级信号，选用高倍率仪表放大器芯片，由电源模块(1)提供电源，由基准电压模块(7)提供基准电压，使得放大器输出端电压始终为正向电压，保护后级电路。

所述A/D转换模块(3)采用多通道、高频率A/D转换芯片，与微控制器(2)之间采用SPI总线进行通信，可由微控制器(2)控制A/D转换参数；

冷端补偿模块(4)使用绝对式的温度测量芯片，放置在温度传感器信号接入端附近，以绝对式测温芯片采集值作为冷端补偿信号。

所述通信控制模块(8)作用为将采集变换温度以数字化的方式输出，采用RS-485接口芯片。

通信控制模块(8)输出温度数据，模式有两种，其一是应答式输出，即由上位程序或者远端控制器发送数据请求指令，集成温度变换器响应指令发送温度数据；其二为周期式输出，可配置输出频率，按照配置的频率周期性输出温度数据。

通信控制模块(8)输出温度数据，输出温度数据为16位二进制值，16位二进制值与温度传感器测量温度之间满足线性关系，即

T＝k*D+b

其中T表示温度传感器所测温度；

D表示16位二进制值；

K、b为常数，表征D、T之间的映射关系，具体值与信号放大模块(6)和基准电压模块(7)的参数有关。

本发明的优点和积极效果是：

本发明多通道集成温度变换器，能够对多路温度传感器的输出信号进行采集变换；精度高、实时性好、可配置数字化输出；能够保证数据的远距离传输以及数据的完整性；集成度高，有效减小多个传感器单独采集导致的系统的空间和质量占用多；克服多个传感器单独采集时各模块间耦合困难。能够有效解决飞行器飞行期间多个温度点进行监测难的问题。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的数据流和电流框图。

具体实施方式