熱電偶隔離變換電路和熱電偶隔離變換設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱電偶隔離變換電路和熱電偶隔離變換設備，包括用于采集熱電偶信號的信號采集模塊；與采集模塊相連，用于對信號采集模塊采集的熱電偶信號進行隔離變換的模擬隔離模塊；與所述模擬隔離模塊相連，用于對所述模擬隔離模塊隔離變換的所述熱電偶信號進行調節，以雙通道輸出與熱電偶信號大小相同的輸出信號的輸出調節模塊。本實用新型將熱電偶信號進行1：1隔離輸出，通過真實反映當前測點的溫度情況，以改善傳統信號隔離設備隔離熱電偶信號時出現的局限性；輸出真實熱電偶輸出值以代替放大值，提高了變換精度，真實反映熱電偶測點的當前溫度值，從而適用于各類采集設備以及測溫儀表。
【專利說明】
熱電偶隔離變換電路和熱電偶隔離變換設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及熱電偶領域，特別地，涉及一種熱電偶隔離變換電路。此外，本實用新型還涉及一種包括上述熱電偶隔離變換電路的熱電偶隔離變換設備。
【背景技術】
[0002]熱電偶測溫技術具有測溫范圍寬、結構簡單、熱電動勢大、穩定性好等優點，在工業上具有廣泛的應用。然而，灌封固定熱電偶偶絲的絕緣材料在400°C以上的高溫條件下絕緣電阻會急劇下降，導致偶絲引入外部干擾;在某些工業工程中，一支熱電偶信號要提供給位于不同位置的多臺不同類型的儀器，多點并入后往往因地電位不一致而產生并聯回路相互干擾問題。解決熱電偶信號的干擾問題一般采用信號隔離法。由于熱電偶本身的特性，其輸出范圍為_7mV?55mV(以K型熱電偶為例)，因此，國內外適用于熱電偶信號的隔離設備一般有土 10mV輸入、土 5V輸出或者± 10mV輸入、O?20mA輸出等幾類設備可選，此類設備能夠將mV級別的熱電偶信號進行隔離并放大輸出，經放大的信號接入數采系統后經過換算即能得到相應的溫度信號。
[0003]現有隔離設備存在以下缺點:
[0004]1、由于輸出信號為放大輸出，只適用于輸入具有特定信號電壓幅值或輸入帶有衰減功能且可編程的數控采集系統使用；
[0005]2、不適合于以熱電偶信號作為輸出信號的各類溫控儀表和控制器。與隔離設備連接時，儀表將會出現超溫或無法使用的情況出現。
[0006]因此，如何實現隔離設備的兼容性，是一個亟待解決的問題。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型提供了一種熱電偶隔離變換電路和熱電偶隔離設備，目的在于提高隔離設備的兼容性。
[0008]本實用新型采用的技術方案如下:
[0009]根據本實用新型的一個方面，提供一種熱電偶隔離變換電路，包括:
[0010]用于采集熱電偶信號的信號采集模塊；
[0011]與采集模塊相連，用于對信號采集模塊采集的熱電偶信號進行隔離變換的模擬隔離模塊；
[0012]與模擬隔離模塊相連，用于對模擬隔離模塊隔離變換的熱電偶信號進行調節，以雙通道輸出與熱電偶信號大小相同的輸出信號的輸出調節模塊。
[0013]進一步地，模擬隔離模塊包括信號放大單元和模擬隔離放大器；
[0014]信號放大單元，用于對信號采集模塊采集的熱電偶信號進行放大，以轉換成適合于模擬隔離放大器處理的工作信號；
[0015]模擬隔離放大器，與信號放大單元相連，用于對信號放大單元放大的熱電偶信號進行隔離變換。
[0016]進一步地，熱電偶隔離變換電路，還包括與模擬隔離放大器相連，用于對模擬隔離放大器的隔離前端和隔離后端獨立供電的隔離電源。
[0017]進一步地，隔離電源包括第一隔離電源和第二隔離電源，第一隔離電源，用于對模擬隔離放大器的隔離前端提供第一供電電壓;第二隔離電源，用于對模擬隔離放大器的隔離后端提供第二供電電壓。
[0018]進一步地，熱電偶隔離變換電路，還包括:
[0019]與第二隔離電源和輸出調節模塊相連，用于對第二隔離電源提供的第二供電電壓進行穩壓，并將穩壓后的供電電壓提供給輸出調節模塊的穩壓電路。
[0020]進一步地，隔離電源還包括與第一隔離電源和模擬隔離放大器相連，用于顯示模擬隔離放大器是否處于工作狀態的電源指示燈。
[0021 ]進一步地，輸出調節模塊包括第一調節輸出單元和第二調節輸出單元，第一調節輸出單元和第二調節輸出單元呈對稱設置，分別用于輸出模擬隔離模塊隔離變換的熱電偶信號。
[0022]進一步地，第一調節輸出單元包括第一可調電阻、第二可調電阻和第一運算放大器，第一可調電阻的動觸點與第一運算放大器的正極輸入端相連，第一可調電阻一端與模擬隔離放大器的輸出腳相連，第一可調電阻的另一端接地，第二可調電阻的動觸點與模擬隔離放大器的輸出腳相連，第二可調電阻的兩端分別與穩壓電路的正負極相連，第一運算放大器的負極輸入端與第一運算放大器的輸出端相連;第二調節輸出單元包括第三可調電阻、第四可調電阻和第二運算放大器，第三可調電阻的動觸點與第二運算放大器的正極輸入端相連，第三可調電阻的一端與模擬隔離放大器的輸出腳相連，第三可調電阻的另一端接地，第四可調電阻的動觸點與模擬隔離放大器的輸出腳相連，第四可調電阻的兩端分別與穩壓電路的正負極相連，第二運算放大器的負極輸入端與第二運算放大器的輸出端相連。
[0023]根據本實用新型的另一個方面，還提供一種熱電偶隔離變換設備，包括上述的熱電偶隔離變換電路。
[0024]本實用新型具有以下有益效果:
[0025]1、將熱電偶信號進行1:1隔離輸出，真實反映當前測點的溫度情況，改善傳統信號隔離設備隔離熱電偶信號時出現的局限性；
[0026]2、輸出真實熱電偶輸出值以代替放大值，提高了變換精度，真實反映熱電偶測點的當前溫度值，從而適用于各類采集設備以及測溫儀表。
[0027]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0028]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0029]圖1是本實用新型熱電偶隔離變換電路第一實施例的電路框圖；
[0030]圖2是本實用新型熱電偶隔離變換電路第二實施例的電路框圖；
[0031]圖3是本實用新型熱電偶隔離變換電路優選實施例的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0032]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0033]參照圖1，本實用新型的優選實施例提供了一種熱電偶隔離變換電路，包括:用于采集熱電偶信號的信號采集模塊10;與采集模塊10相連，用于對信號采集模塊10采集的熱電偶信號進行隔離變換的模擬隔離模塊20;與模擬隔離模塊20相連，用于對模擬隔離模塊20隔離變換的熱電偶信號進行調節，以雙通道輸出與熱電偶信號大小相同的輸出信號的輸出調節模塊30。
[0034]本實施例提供的熱電偶隔離變換電路，將熱電偶信號進行1:1隔離輸出，通過真實反映當前測點的溫度情況，以改善傳統信號隔離設備隔離熱電偶信號時出現的局限性;輸出真實熱電偶輸出值以代替放大值，提高了變換精度，真實反映熱電偶測點的當前溫度值，從而適用于各類采集設備以及測溫儀表。
[0035]進一步地，如圖2和圖3所示，模擬隔離模塊20包括信號放大單元21和模擬隔離放大器22;信號放大單元21，用于對信號采集模塊10采集的熱電偶信號進行放大，以轉換成適合于模擬隔離放大器22處理的工作信號;模擬隔離放大器22，與信號放大單元21相連，用于對信號放大單元21放大的熱電偶信號進行隔離變換。
[0036]進一步地，如圖2和圖3所示，本實施例提供的熱電偶隔離變換電路，與模擬隔離放大器22相連，用于對模擬隔離放大器22的隔離前端和隔離后端獨立供電的隔離電源40。隔離電源40包括第一隔離電源41和第二隔離電源42，第一隔離電源41，用于對模擬隔離放大器22的隔離前端提供第一供電電壓;第二隔離電源42，用于對模擬隔離放大器22的隔離后端提供第二供電電壓。
[0037]本實施例提供的熱電偶隔離變換電路，使用兩個隔離電源能夠保證供電電源與輸入輸出部分電源均不共地。
[0038]進一步地，如圖2和圖3所示，熱電偶隔離變換電路，還包括與第二隔離電源42和輸出調節模塊30相連，用于對第二隔離電源42提供的第二供電電壓進行穩壓，并將穩壓后的供電電壓提供給輸出調節模塊30的穩壓電路50。隔離電源40還包括與第一隔離電源41和模擬隔離放大器22相連，用于顯示模擬隔離放大器22是否處于工作狀態的電源指示燈43。
[0039]本實施例提供的熱電偶隔離變換電路，通過電源指示燈的亮度指示，即可獲取模擬隔離放大器的工作狀態，實時方便。
[0040]進一步地，輸出調節模塊30包括第一調節輸出單元31和第二調節輸出單元32，第一調節輸出單元31和第二調節輸出單元32呈對稱設置，分別用于輸出模擬隔離模塊20隔離變換的熱電偶信號。
[0041 ] 進一步地，第一調節輸出單元31包括第一可調電阻VR1、第二可調電阻VR2和第一運算放大器U7B，第一可調電阻VRl的動觸點與第一運算放大器U7B的正極輸入端相連，第一可調電阻VRl —端與模擬隔離放大器22的輸出腳OUT+相連，第一可調電阻VRl的另一端接地，第二可調電阻VR2的動觸點與模擬隔離放大器22的輸出腳OUT+相連，第二可調電阻VR2的兩端分別與穩壓電路50的正負極相連，第一運算放大器U7B的負極輸入端與第一運算放大器U7B的輸出端相連;第二調節輸出單元包32包括第三可調電阻VR3、第四可調電阻VR4和第二運算放大器U8B，第三可調電阻VR3的動觸點與第二運算放大器U8B的正極輸入端相連，第三可調電阻VR3的一端與模擬隔離放大器22的輸出腳OUT+相連，第三可調電阻VR3的另一端接地，第四可調電阻VR4的動觸點與模擬隔離放大器22的輸出腳OUT+相連，第四可調電阻VR4的兩端分別與穩壓電路50的正負極相連，第二運算放大器U8B的負極輸入端與第二運算放大器U8B的輸出端相連。
[0042]本實施例提供的熱電偶隔離變換電路，其工作原理如下所示:
[0043]通過采集模塊10采集熱電偶信號，模擬隔離模塊20中的信號放大單元21對采集的熱電偶信號進行放大，轉換成適合于模擬隔離放大器22處理的工作信號，然后由模擬隔離放大器22對放大的熱電偶信號進行隔離變換;模擬隔離放大器22的隔離前端由第一隔離電源41供電，模擬隔離放大器22的隔離后端由第二隔離電源42供電，最后隔離變換后的熱電偶信號經輸出調節模塊30的第一調節輸出單元30和第二調節輸出單元32進行輸出，通過對第二可調電阻VR2和第四可調電阻VR4調零處理以及通過對第一可調電阻VRl和第三可調電阻VR3倍率的，從第一運算放大器U7B和第二運算放大器U8B中輸出與采集的熱電偶信號同樣大小的輸出信號，從而保重輸出信號與輸入信號的一致性，實現熱電偶信號的隔離變換功能。
[0044]本實施例提供一種熱電偶隔離變換設備，包括上述的電路，該設備包括隔離電源模塊、信號采集模塊、模擬隔離模塊以及輸出調節模塊。通過對熱電偶信號進行隔離處理并與輸入信號1:1輸出，阻斷了輸入與輸出之間電的聯系，消除了地回路干擾，提高了帶負載能力，從而實現了單支熱電偶信號帶多臺測試儀器的功能。
[0045]本實施例還提供一種熱電偶隔離變換器，包括上述的熱電偶隔離變換電路，在此不再贅述。
[0046]本實施例提供的熱電偶隔離變換器，已應用于多個工業工程中，有效解決了單支熱電偶信號驅動多臺測試儀器而產生相互的干擾問題，圓滿完成了多次測試任務，并且可以推廣應用到其他工業測試工程中。
[0047]以上僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種熱電偶隔離變換電路，其特征在于，包括: 用于采集熱電偶信號的信號采集模塊(10); 與所述采集模塊(10)相連，用于對所述信號采集模塊(10)采集的所述熱電偶信號進行隔離變換的模擬隔離模塊(20)； 與所述模擬隔離模塊(20)相連，用于對所述模擬隔離模塊(20)隔離變換的熱電偶信號進行調節，以雙通道輸出與熱電偶信號大小相同的輸出信號的輸出調節模塊(30)。2.根據權利要求1所述的熱電偶隔離變換電路，其特征在于， 所述模擬隔離模塊(20)包括信號放大單元(21)和模擬隔離放大器(22); 所述信號放大單元(21)，用于對所述信號采集模塊(10)采集的所述熱電偶信號進行放大，以轉換成適合于所述模擬隔離放大器(22)處理的工作信號； 所述模擬隔離放大器(22)，與所述信號放大單元(21)相連，用于對所述信號放大單元(21)放大的熱電偶信號進行隔離變換。3.根據權利要求2所述的熱電偶隔離變換電路，其特征在于，還包括: 與模擬隔離放大器(22)相連，用于對所述模擬隔離放大器(22)的隔離前端和隔離后端獨立供電的隔離電源(40)。4.根據權利要求3所述的熱電偶隔離變換電路，其特征在于， 所述隔離電源(40)包括第一隔離電源(41)和第二隔離電源(42)，所述第一隔離電源(41)，用于對所述模擬隔離放大器(22)的隔離前端提供第一供電電壓;所述第二隔離電源(42)，用于對所述模擬隔離放大器(22)的隔離后端提供第二供電電壓。5.根據權利要求4所述的熱電偶隔離變換電路，其特征在于，還包括: 與所述第二隔離電源(42)和所述輸出調節模塊(30)相連，用于對所述第二隔離電源(42)提供的第二供電電壓進行穩壓，并將穩壓后的供電電壓提供給所述輸出調節模塊(30)的穩壓電路(50)。6.根據權利要求5所述的熱電偶隔離變換電路，其特征在于， 所述隔離電源(40)還包括與所述第一隔離電源(41)和所述模擬隔離放大器(22)相連，用于顯示所述模擬隔離放大器(22)是否處于工作狀態的電源指示燈(43)。7.根據權利要求6所述的熱電偶隔離變換電路，其特征在于， 所述輸出調節模塊(30)包括第一調節輸出單元(31)和第二調節輸出單元(32)，所述第一調節輸出單元(31)和所述第二調節輸出單元(32)呈對稱設置，分別用于輸出所述模擬隔離模塊(20)隔離變換后的熱電偶信號。8.根據權利要求7所述的熱電偶隔離變換電路，其特征在于， 所述第一調節輸出單元(31)包括第一可調電阻(VR1)、第二可調電阻(VR2)和第一運算放大器(U7B)，所述第一可調電阻(VRl)的動觸點與第一運算放大器(U7B)的正極輸入端相連，所述第一可調電阻(VRl)—端與所述模擬隔離放大器(22)的輸出腳(OUT+)相連，所述第一可調電阻(VRl)的另一端接地，所述第二可調電阻(VR2)的動觸點與所述模擬隔離放大器(22)的輸出腳(OUT+)相連，所述第二可調電阻(VR2)的兩端分別與所述穩壓電路(50)的正負極相連，所述第一運算放大器(U7B)的負極輸入端與所述第一運算放大器(U7B)的輸出端相連;所述第二調節輸出單元(32)包括第三可調電阻(VR3)、第四可調電阻(VR4)和第二運算放大器(U8B)，所述第三可調電阻(VR3)的動觸點與第二運算放大器(U8B)的正極輸入端相連，所述第三可調電阻(VR3)的一端與所述模擬隔離放大器(22)的輸出腳(OUT+)相連，所述第三可調電阻(VR3)的另一端接地，所述第四可調電阻(VR4)的動觸點與所述模擬隔離放大器(22)的輸出腳(OUT+)相連，所述第四可調電阻(VR4)的兩端分別與所述穩壓電路(50)的正負極相連，所述第二運算放大器(U8B)的負極輸入端與所述第二運算放大器(U8B)的輸出端相連。9.一種熱電偶隔離變換設備，其特征在于，包括如權利要求1至8任一項所述的熱電偶隔離變換電路。
【文檔編號】G01K7/14GK205483312SQ201620005924
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月5日
【發明人】張躍明, 李軒, 楊燦, 熊義彬
【申請人】中國航空動力機械研究所