一种节约电路成本的炉温仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测温工具，更具体地说，它涉及一种节约电路成本的炉温仪。
【背景技术】
[0002]电子、喷涂、玻璃、钢铁、太阳能烧结炉、汽车整车喷涂、铝、达克罗等工艺中，炉内温度的曲线变化关系着其加工后产品的品质成效，以往的测温方式是运用比炉子还长的热电偶线来做温度量测功能(称为放风筝式或钓鱼式量测)，不仅操作麻烦，同时成本也较高。有鉴于此，炉温跟踪仪以随量测物进入炉内的测温方式，精确快速取得并记录监控炉内温度变化情形，使用者可籍由量测数据、调整、监控炉内各区间温度，进而达到炉子温度环境的最佳控制。
[0003]目前，市场上比较常见的炉温仪，一般包括一组8个或者一组16个设置于炉内不同测试点的热电偶，将其反馈的模拟信号通过一个信号采集模块转化为数字信号，然后输入到信号处理芯片中进行信号处理，然后再显示模块中进行输出，这样使用者就可以非常直观地了解到炉内各个测试点的温度参数，然后进行对应操作。
[0004]申请号为20112046039.X的实用新型专利公开了一种炉温在线测试装置，其包括安装在炉内各个测试点的一组热电偶，然后通过热电偶连接数模转换器，将采集的模拟信号转化成数字信号输出到发射模块，然后通过接收模块接收发射该信号至单片机中，该单片机可以是STM8S105K4或STM32F103R8等，实现数据显示等功能。
[0005]但是，为了保证检测的精度，一般至少一个炉温仪都要设置16个热电偶，这样就需要相应设置相应数量的数模转换芯片，同时，相应地，需要在单片机对应的引脚数量也就增加，这样整个集成电路的成本也就大大增加。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术存在电路成本较大，需要模数转换器的数量较多的不足，本实用新型的目的在于提供一种节约电路成本的炉温仪。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案:一种节约电路成本的炉温仪，包括设置于不同测试点的16个热电偶组成的温度采集模块、模数转换模块和单片机，所述温度采集模块包括16个测量信号输出端和16个补偿信号输出端，所述温度采集模块和模数转换模块之间还耦接有一模拟信号选通模块；所述模拟信号选通模块包括单路16通道模拟多路复用器，其16个模拟信号输入端与所述16个测量信号输出端耦接；所述模数转换模块仅设置一个模数转换器，所述模数转换器的一输入端耦接于所述单路16通道模拟多路复用器的唯一输出端；其一输出端接于单片机。
[0008]本实用新型可以进一步设置为:所述单路16通道模拟多路复用器的电源端耦接于电源电平，其和地端之间还耦接有一稳压电容。
[0009]作为优选的，所述单路16通道模拟多路复用器型号选为⑶4067B。
[0010]作为优选的，所述模数转换器型号选为AD7793。
[0011]本实用新型可以进一步设置为:所述16个补偿信号输出端耦接于一个补偿节点，所述补偿节点和地端之间串联有第一补偿分压电阻和第二补偿分压电阻。
[0012]本实用新型可以进一步设置为:所述第一补偿分压电阻和第二补偿分压电阻之间形成的节点接于所述AD7793的AINl负输入端，所述单路16通道模拟多路复用器的输出端接于所述AD7793的AINl正输入端。
[0013]相比于现有技术，本实用新型产生了如下有益效果:通过设置单路16通道模拟多路复用器实现了对采样信号扫描式采样，相比原有的设置16个数模转换器，现在只需要I个数模转换器就能实现，大大减少了电路成本和需要占用单片机的引脚数量。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型实施例的温度采集模块；
[0015]图2为本实用新型实施例的模拟信号选通模块；
[0016]图3为本实用新型实施例的冷端补偿模块；
[0017]图4为本实用新型实施例的模数转换模块。
[0018]附图标记说明:1、温度采集模块；2、模拟信号选通模块；3、模数转换模块；4、冷端补偿模块。
【具体实施方式】
[0019]参照附图1至4对本实用新型实施例做进一步详细说明。
[0020]如图1所示，一种节约电路成本的炉温仪，包括设置于不同测试点的16个热电偶组成的温度采集模块1、模数转换模块3和单片机，热电偶型号选为任意一种多点热电偶，温度采集模块I包括16个测量信号输出端(T_l至Τ_16)，如图2所示，温度采集模块I和模数转换模块3之间还耦接有一模拟信号选通模块2 ;模拟信号选通模块2所述模拟信号选通模块包括单路16通道模拟多路复用器，共16个模拟信号输入端(两组CH0-CH15)，16个模拟信号输入端(两组CH0-CH15)分别接于16个测量信号输出端(T_l至Τ_16) ；16个测量信号输出端(T_l至乙16)和地端之间分别接有一个容量为0.1uF的电容，模数转换模块3仅设置一个模数转换器，所述模数转换器的一输入端耦接于所述单路16通道模拟多路复用器的唯一输出端；其一输出端接于单片机，这样只用通过控制单路16通道模拟多路复用器的四个控制端的数值就可以在输出端选择输出16个测量信号输出端(T_l至乙16)中一个选择的信号输入至模数转换器进行模数转换，当一个模拟数据转换完成并被发送至单片机中时，这样就可以通过控制单路16通道模拟多路复用器进行下一个数据的输出，其输入控制的方式可以用任意能产生四相十六拍的信号发生器或者芯片输出(这里优选为AT89C5131A_M)，这样就避免了 16个数据同时分别需要16个模数转换器进行转换输出的尴尬。
[0021]还包括如图3所示的冷端补偿模块4其芯片选为ADT75，ADT75是ADI公司生产的集温度传感器、12位A/D转换器、可编程的温度过限报警器和SMBus/I2C总线接口于一体的新型数字温度传感器。其额定工作温度范围为-55?125°C，能准确、灵敏地检测数字化温度，温度误差最大为± I°C，测温分辨率可达0.06250C ;工作电压范围为3?5.5V，3.3V时典型的功耗为79 μ W，在关断模式下其典型工作电流值仅为3 μ A。通过冷端补偿芯片传回的冷端补偿数据，可作为热电偶补偿端的参照，可校准热电偶的误差。
[0022]单路16通道模拟多路复用器的电源端耦接于电源电平，其和地端之间还耦接有一稳压电容Cl。稳压电容Cl容量优选为0.1uF,可以保证其工作稳定。
[0023]单路16通道模拟多路复用器的四个二进制控制端(A、B、C和D)可以由任意四相十六拍信号发生器控制，就可以产生四位2进制控制信号，这样就可以选通输出，其中对应的一个模拟信号，例如:A = O,B = 0、C = 0、D = O时CHO位的模拟信号输出至模数转换器中，然后依次控制下一位进行工作，其进行真值转换的时间与模数转换时间相等。
[0024]所述单路16通道模拟多路复用器型号选为⑶4067B。⑶4067B是单路16通道模拟多路复用器，有A、B、C和D四个二进制控制输入端以及INH共5个输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5?20V的数字信号可控制峰峰值至20V的模拟信号。例如，若VDD = +5V, VSS = 0，VEE = -13.5V，则O?5V的数字信号可控制-13.5?4.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端=“I”时，所有的通道截止。只有当INH = O时，三位二进制信号才可以选通16通道中的一个通道，连接该输入端至输出。其中VEE可以接负电压，也可以接地。当输入电压有负值时，VEE必须接负电压，其他时候可以接地。模数转换器型号选为AD7793。AD7793均为适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端，内置一个低噪声16位、24位的ADC，其中含有3个差分模拟输入，还集成了片内低噪声仪表放大器，因而可直接输入小信号。当增益为64、更新速率为4.17HZ时，均方根噪声为40NV。数字处理芯片型号选为STM8S105K4，其在现有技术中已经大量公开。
[0025]16个补偿信号输出端耦接于一个补偿节点，补偿节点和地端之间串联有第一补偿分压电阻R4和第二补偿分压电阻R5。这样可以保证冷端模拟信号可以传送至模数转换器，第一补偿分压电阻R4阻值优选为5.1欧姆；第二补偿分压电阻R5阻值优选为330欧姆。第一补偿分压电阻R4和第二补偿分压电阻R5之间形成的节点接于AD7793的AINl负输入端，第一单8通道数字控制模拟电子开关U3的输出端接于AD7793的AINl正输入端，AD7793会自行将两个AINl输入端的模拟信号进行求差运算再将其输出至单片机中，保证了数据处理的准确度。
[0026]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种节约电路成本的炉温仪，包括设置于不同测试点的16个热电偶组成的温度采集模块、模数转换模块和单片机，所述温度采集模块包括16个测量信号输出端和16个补偿信号输出端，其特征是: 所述温度采集模块和模数转换模块之间还耦接有一模拟信号选通模块； 所述模拟信号选通模块包括 单路16通道模拟多路复用器，其16个模拟信号输入端与所述16个测量信号输出端率禹接； 所述模数转换模块仅设置一个模数转换器，所述模数转换器的一输入端耦接于所述单路16通道模拟多路复用器的唯一输出端；其一输出端接于单片机。
2.根据权利要求1所述的一种节约电路成本的炉温仪，其特征是:所述单路16通道模拟多路复用器的电源端耦接于电源电平，其和地端之间还耦接有一稳压电容。
3.根据权利要求2所述的一种节约电路成本的炉温仪，其特征是:所述单路16通道模拟多路复用器型号选为CD4067B。
4.根据权利要求3所述的一种节约电路成本的炉温仪，其特征是:所述模数转换器型号选为AD7793。
5.根据权利要求4所述的一种节约电路成本的炉温仪，其特征是:所述16个补偿信号输出端耦接于一个补偿节点，所述补偿节点和地端之间串联有第一补偿分压电阻和第二补偿分压电阻。
6.根据权利要求5所述的一种节约电路成本的炉温仪，其特征是:所述第一补偿分压电阻和第二补偿分压电阻之间形成的节点接于所述AD7793的AINl负输入端，所述单路16通道模拟多路复用器的输出端接于所述AD7793的AINl正输入端。
【专利摘要】本实用新型公开了一种节约电路成本的炉温仪，包括设置于不同测试点的16个热电偶组成的温度采集模块、模数转换模块和单片机，温度采集模块包括16个测量信号输出端，还包括单路16 通道模拟多路复用器，其16个模拟信号输入端与16个测量信号输出端耦接；模数转换模块仅设置一个模数转换器，模数转换器的一输入端耦接于单路16通道模拟多路复用器的唯一输出端；其一输出端接于单片机。通过设置单路16通道模拟多路复用器实现了对采样信号扫描式采样，相比原有的设置16个数模转换器，现在只需要1个数模转换器就能实现，大大减少了电路成本和需要占用单片机的引脚数量。
【IPC分类】G01K7-02
【公开号】CN204422085
【申请号】CN201520015600
【发明人】翟明朝
【申请人】苏州百汇特电子有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月10日