一种多通道隔离型温度采集电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种温度采集电路，具体来讲是一种多通道隔离型温度采集电路。
【背景技术】
[0002] 随着工业自动化技术的不断发展，测温技术被广泛地应用与电力、冶金、化工、机 械、食品等行业，在生产过程中有着极其重要的地位；热电阻和热电偶凭借其高精度高响应 速度成为两种应用最广的测温元件。
[0003] 测温现场很多都是高温、高湿、强电磁干扰的恶劣环境，且传感器导线有被高电压 击中的风险，在这种情况下，保证测温装置可靠稳定的运行尤为重要，模拟通道前端需要与 数字系统进行隔离，由于通用热电偶信号电压在±80mV范围内，信号较弱，一般采取模拟 后端被AD量化为数字量后再隔离。在该隔离电路方案中，采取数字隔离器+隔离电源方案 分立设计方案，模拟通道可以做到较大温度范围内保持极高精度，数字隔离器体积也很小， 但需另配隔离电源。模拟通道的电源通常需求多种电源，如同时需要±12V、5V。由隔离电 源+数字隔离器构成的隔离电路方案，往往还会占用较大的PCB空间，对于模拟通道密集的 大型控制系统性价比不高。
[0004] 常规模拟通道电源设计，如图3所示，先用隔离电压为2kV的DC/DC降压，但由于 开关电源纹波噪声较大（几十个mV)，所以后端还需线性稳压电源LD0做进一步处理；另外 模拟通道通常还需负压，这时还需一电荷栗电路将正压转换成负压，以满足模拟通道正负 电源轨对称的需要。由于AD转换器除模拟电源外还需要数字电源，所以通常需用一 LD0做 转换。
[0005] 模拟量被AD量化成数字信号后，也要进行隔离，通常采用类似ADUM3480的数字隔 离器，如图4所示，数据速率最高可达25Mbps (NRZ);隔离耐压，依据UL 1577,1分钟3, 750V rms ;低传播延迟：25ns(典型值）；低动态功耗；1. 8V至5V电平转换；工作温度最高可达： 125°C ;高共模瞬变抗扰度：>25kV/ μ s ;20引脚SS0P封装，符合RoHS标准。上述这种隔离 电路方案使用1个D⑶C、2个LD0、1个电荷栗、1个数字隔离器。此种电路需器件数量多，电 路设计复杂，占用较大PCB电路板面积，性价比不高。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种多通道隔离型温度采集电路，该设计能 够满足热电偶模拟通道既要实现隔离，又要实现高精度，小体积，同时还满足低功耗、高性 价比的综合性要求。
[0007] 本发明解决以上技术问题的技术方案：
[0008] -种多通道隔离型温度采集电路，包括依次连接的热电偶、模拟数字转换电路、多 通道隔离电路、数据处理器及数显设备；
[0009] 模拟数字转换电路，用于将所述待测物体的模拟电压值转换为数字电压值，并对 转换后的待测物体的数字电压值进行校正；
[0010] 多通道隔离电路，用于传输校正后的数字电压值并保持其与电源隔离；
[0011] 数据处理器，用于根据电压温度转换公式将所述数字电压值转换为温度值；
[0012] 数显设备，用于显示实际温度值。
[0013] 本发明进一步限定的技术方案为：
[0014] 进一步的，多通道隔离电路包括DC-DC转换器、隔离式稳压电源轨和数字隔离器 通信通道，其中DC-DC转换器和隔离式稳压电源轨电连，所述数字隔离器通信通道分别与 DC-DC转换器、隔离式稳压电源轨电气隔离。
[0015] 进一步的，多通道隔离电路为一个6通道SPI/数字隔离器。
[0016] 进一步的，隔离式稳压电源轨的后端连有π型滤波器，所述多通道隔离电路的模 拟接地端和数字接地端分别串接有跨接电容。
[0017] 进一步的，模拟数字转换电路包括增益放大器和RFI滤波器，在增益放大器输入 端设有限流电阻、ESD保护二极管，增益放大器通过开关二极管连通电源并通过TVS二极管 接地。
[0018] 进一步的，热电偶的冷端为四线制PT100电阻测量电路。
[0019] 总之，本发明采用本隔离电路，能够使通道较多热电偶采集板卡有限的PCB空间 实现较高集成，实现了通道高精度，高隔离，小体积，低功耗、高性价比的隔离方案。
【附图说明】
[0020] 图1 :热电偶工作原理；
[0021] 图2 :热电偶信号采集处理图；
[0022] 图3 :常规模拟通道电源设计图；
[0023] 图4 :数字隔离器ADuM3480 ;
[0024] 图5 :新型数字隔离器LTM2883 ;
[0025] 图6 :本发明中隔离电路的连接示意图；
[0026] 图7 :本发明中原边和副边的跨接电容；
[0027] 图8 :热电偶模拟通道信号流图。
[0028] 图9 :热电偶冷端采集电路。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1
[0030] 本发明提出的热电偶电路隔离方案能将上述5个分立电路集成到1个简单电路， 使通道隔离电路设计简洁且易于设计。如图2所示，本发明包括依次连接的热电偶、模拟 数字转换电路、多通道隔离电路、数据处理器及数显设备。其中，热电偶用于采集待测物体 的模拟电压值；热电偶工作原理：热电偶由一对一端连接的不同材料的导体组成并作为热 电效应测量温度电路的一部分；热电偶是按照塞贝克效应原理（两种不同成份的均质导 体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在 Seebeck电动势，当热电偶参考端温度恒定时，热电偶测量端温度与热电势之间存在一定函 数关系）进行温度测量的。热电偶的典型结构如图1所示：1、"A"和"B"称为热电极。2、 接点" 1"由两个热电极焊接形成，" 1"叫做热电偶测量端（也称为热电偶工作端或热电偶 热端）。3、接点"2"称为参考端（也称为热电偶参比端、热电偶自由端或者热电偶冷端）。 4、"3"为热电偶补偿导线。5、"4"为显示控制仪、无纸记录仪、PLC、DCS等测量装置。
[0031] 本发明采用的关键芯片是Linear公司的数字隔离器LTM2883,体积小巧。如图5 所示，主要参数：输入电压5V，输出具有可调± 12. 5V和5V稳定电源，集成SPI数字隔离 器，隔离电压2500￥冊3;负载能力：5￥(高达30滅），±12.5￥(高达20滅） ；3?14]\1抱/81抱， BGA封装。
[0032] 隔离电路方案实现：如图6所示，据LTM2883datasheet输出5V、±12. 5V最高纹 波值3mVrms，但细看其纹波的Vp-p和开关频率还是比较高，且仪放和