热电偶隔离变换电路和热电偶隔离变换设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种热电偶隔离变换电路和热电偶隔离变换设备，包括用于采集热电偶信号的信号采集模块；与采集模块相连，用于对信号采集模块采集的热电偶信号进行隔离变换的模拟隔离模块；与所述模拟隔离模块相连，用于对所述模拟隔离模块隔离变换的所述热电偶信号进行调节，以双通道输出与热电偶信号大小相同的输出信号的输出调节模块。本实用新型将热电偶信号进行1：1隔离输出，通过真实反映当前测点的温度情况，以改善传统信号隔离设备隔离热电偶信号时出现的局限性；输出真实热电偶输出值以代替放大值，提高了变换精度，真实反映热电偶测点的当前温度值，从而适用于各类采集设备以及测温仪表。
【专利说明】
热电偶隔离变换电路和热电偶隔离变换设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及热电偶领域，特别地，涉及一种热电偶隔离变换电路。此外，本实用新型还涉及一种包括上述热电偶隔离变换电路的热电偶隔离变换设备。
【背景技术】
[0002]热电偶测温技术具有测温范围宽、结构简单、热电动势大、稳定性好等优点，在工业上具有广泛的应用。然而，灌封固定热电偶偶丝的绝缘材料在400°C以上的高温条件下绝缘电阻会急剧下降，导致偶丝引入外部干扰;在某些工业工程中，一支热电偶信号要提供给位于不同位置的多台不同类型的仪器，多点并入后往往因地电位不一致而产生并联回路相互干扰问题。解决热电偶信号的干扰问题一般采用信号隔离法。由于热电偶本身的特性，其输出范围为_7mV?55mV(以K型热电偶为例)，因此，国内外适用于热电偶信号的隔离设备一般有土 10mV输入、土 5V输出或者± 10mV输入、O?20mA输出等几类设备可选，此类设备能够将mV级别的热电偶信号进行隔离并放大输出，经放大的信号接入数采系统后经过换算即能得到相应的温度信号。
[0003]现有隔离设备存在以下缺点:
[0004]1、由于输出信号为放大输出，只适用于输入具有特定信号电压幅值或输入带有衰减功能且可编程的数控采集系统使用；
[0005]2、不适合于以热电偶信号作为输出信号的各类温控仪表和控制器。与隔离设备连接时，仪表将会出现超温或无法使用的情况出现。
[0006]因此，如何实现隔离设备的兼容性，是一个亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型提供了一种热电偶隔离变换电路和热电偶隔离设备，目的在于提高隔离设备的兼容性。
[0008]本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]根据本实用新型的一个方面，提供一种热电偶隔离变换电路，包括:
[0010]用于采集热电偶信号的信号采集模块；
[0011]与采集模块相连，用于对信号采集模块采集的热电偶信号进行隔离变换的模拟隔离模块；
[0012]与模拟隔离模块相连，用于对模拟隔离模块隔离变换的热电偶信号进行调节，以双通道输出与热电偶信号大小相同的输出信号的输出调节模块。
[0013]进一步地，模拟隔离模块包括信号放大单元和模拟隔离放大器；
[0014]信号放大单元，用于对信号采集模块采集的热电偶信号进行放大，以转换成适合于模拟隔离放大器处理的工作信号；
[0015]模拟隔离放大器，与信号放大单元相连，用于对信号放大单元放大的热电偶信号进行隔离变换。
[0016]进一步地，热电偶隔离变换电路，还包括与模拟隔离放大器相连，用于对模拟隔离放大器的隔离前端和隔离后端独立供电的隔离电源。
[0017]进一步地，隔离电源包括第一隔离电源和第二隔离电源，第一隔离电源，用于对模拟隔离放大器的隔离前端提供第一供电电压;第二隔离电源，用于对模拟隔离放大器的隔离后端提供第二供电电压。
[0018]进一步地，热电偶隔离变换电路，还包括:
[0019]与第二隔离电源和输出调节模块相连，用于对第二隔离电源提供的第二供电电压进行稳压，并将稳压后的供电电压提供给输出调节模块的稳压电路。
[0020]进一步地，隔离电源还包括与第一隔离电源和模拟隔离放大器相连，用于显示模拟隔离放大器是否处于工作状态的电源指示灯。
[0021 ]进一步地，输出调节模块包括第一调节输出单元和第二调节输出单元，第一调节输出单元和第二调节输出单元呈对称设置，分别用于输出模拟隔离模块隔离变换的热电偶信号。
[0022]进一步地，第一调节输出单元包括第一可调电阻、第二可调电阻和第一运算放大器，第一可调电阻的动触点与第一运算放大器的正极输入端相连，第一可调电阻一端与模拟隔离放大器的输出脚相连，第一可调电阻的另一端接地，第二可调电阻的动触点与模拟隔离放大器的输出脚相连，第二可调电阻的两端分别与稳压电路的正负极相连，第一运算放大器的负极输入端与第一运算放大器的输出端相连;第二调节输出单元包括第三可调电阻、第四可调电阻和第二运算放大器，第三可调电阻的动触点与第二运算放大器的正极输入端相连，第三可调电阻的一端与模拟隔离放大器的输出脚相连，第三可调电阻的另一端接地，第四可调电阻的动触点与模拟隔离放大器的输出脚相连，第四可调电阻的两端分别与稳压电路的正负极相连，第二运算放大器的负极输入端与第二运算放大器的输出端相连。
[0023]根据本实用新型的另一个方面，还提供一种热电偶隔离变换设备，包括上述的热电偶隔离变换电路。
[0024]本实用新型具有以下有益效果:
[0025]1、将热电偶信号进行1:1隔离输出，真实反映当前测点的温度情况，改善传统信号隔离设备隔离热电偶信号时出现的局限性；
[0026]2、输出真实热电偶输出值以代替放大值，提高了变换精度，真实反映热电偶测点的当前温度值，从而适用于各类采集设备以及测温仪表。
[0027]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0028]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0029]图1是本实用新型热电偶隔离变换电路第一实施例的电路框图；
[0030]图2是本实用新型热电偶隔离变换电路第二实施例的电路框图；
[0031]图3是本实用新型热电偶隔离变换电路优选实施例的电路示意图。
【具体实施方式】
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0033]参照图1，本实用新型的优选实施例提供了一种热电偶隔离变换电路，包括:用于采集热电偶信号的信号采集模块10;与采集模块10相连，用于对信号采集模块10采集的热电偶信号进行隔离变换的模拟隔离模块20;与模拟隔离模块20相连，用于对模拟隔离模块20隔离变换的热电偶信号进行调节，以双通道输出与热电偶信号大小相同的输出信号的输出调节模块30。
[0034]本实施例提供的热电偶隔离变换电路，将热电偶信号进行1:1隔离输出，通过真实反映当前测点的温度情况，以改善传统信号隔离设备隔离热电偶信号时出现的局限性;输出真实热电偶输出值以代替放大值，提高了变换精度，真实反映热电偶测点的当前温度值，从而适用于各类采集设备以及测温仪表。
[0035]进一步地，如图2和图3所示，模拟隔离模块20包括信号放大单元21和模拟隔离放大器22;信号放大单元21，用于对信号采集模块10采集的热电偶信号进行放大，以转换成适合于模拟隔离放大器22处理的工作信号;模拟隔离放大器22，与信号放大单元21相连，用于对信号放大单元21放大的热电偶信号进行隔离变换。
[0036]进一步地，如图2和图3所示，本实施例提供的热电偶隔离变换电路，与模拟隔离放大器22相连，用于对模拟隔离放大器22的隔离前端和隔离后端独立供电的隔离电源40。隔离电源40包括第一隔离电源41和第二隔离电源42，第一隔离电源41，用于对模拟隔离放大器22的隔离前端提供第一供电电压;第二隔离电源42，用于对模拟隔离放大器22的隔离后端提供第二供电电压。
[0037]本实施例提供的热电偶隔离变换电路，使用两个隔离电源能够保证供电电源与输入输出部分电源均不共地。
[0038]进一步地，如图2和图3所示，热电偶隔离变换电路，还包括与第二隔离电源42和输出调节模块30相连，用于对第二隔离电源42提供的第二供电电压进行稳压，并将稳压后的供电电压提供给输出调节模块30的稳压电路50。隔离电源40还包括与第一隔离电源41和模拟隔离放大器22相连，用于显示模拟隔离放大器22是否处于工作状态的电源指示灯43。
[0039]本实施例提供的热电偶隔离变换电路，通过电源指示灯的亮度指示，即可获取模拟隔离放大器的工作状态，实时方便。
[0040]进一步地，输出调节模块30包括第一调节输出单元31和第二调节输出单元32，第一调节输出单元31和第二调节输出单元32呈对称设置，分别用于输出模拟隔离模块20隔离变换的热电偶信号。
[0041 ] 进一步地，第一调节输出单元31包括第一可调电阻VR1、第二可调电阻VR2和第一运算放大器U7B，第一可调电阻VRl的动触点与第一运算放大器U7B的正极输入端相连，第一可调电阻VRl —端与模拟隔离放大器22的输出脚OUT+相连，第一可调电阻VRl的另一端接地，第二可调电阻VR2的动触点与模拟隔离放大器22的输出脚OUT+相连，第二可调电阻VR2的两端分别与稳压电路50的正负极相连，第一运算放大器U7B的负极输入端与第一运算放大器U7B的输出端相连;第二调节输出单元包32包括第三可调电阻VR3、第四可调电阻VR4和第二运算放大器U8B，第三可调电阻VR3的动触点与第二运算放大器U8B的正极输入端相连，第三可调电阻VR3的一端与模拟隔离放大器22的输出脚OUT+相连，第三可调电阻VR3的另一端接地，第四可调电阻VR4的动触点与模拟隔离放大器22的输出脚OUT+相连，第四可调电阻VR4的两端分别与稳压电路50的正负极相连，第二运算放大器U8B的负极输入端与第二运算放大器U8B的输出端相连。
[0042]本实施例提供的热电偶隔离变换电路，其工作原理如下所示:
[0043]通过采集模块10采集热电偶信号，模拟隔离模块20中的信号放大单元21对采集的热电偶信号进行放大，转换成适合于模拟隔离放大器22处理的工作信号，然后由模拟隔离放大器22对放大的热电偶信号进行隔离变换;模拟隔离放大器22的隔离前端由第一隔离电源41供电，模拟隔离放大器22的隔离后端由第二隔离电源42供电，最后隔离变换后的热电偶信号经输出调节模块30的第一调节输出单元30和第二调节输出单元32进行输出，通过对第二可调电阻VR2和第四可调电阻VR4调零处理以及通过对第一可调电阻VRl和第三可调电阻VR3倍率的，从第一运算放大器U7B和第二运算放大器U8B中输出与采集的热电偶信号同样大小的输出信号，从而保重输出信号与输入信号的一致性，实现热电偶信号的隔离变换功能。
[0044]本实施例提供一种热电偶隔离变换设备，包括上述的电路，该设备包括隔离电源模块、信号采集模块、模拟隔离模块以及输出调节模块。通过对热电偶信号进行隔离处理并与输入信号1:1输出，阻断了输入与输出之间电的联系，消除了地回路干扰，提高了带负载能力，从而实现了单支热电偶信号带多台测试仪器的功能。
[0045]本实施例还提供一种热电偶隔离变换器，包括上述的热电偶隔离变换电路，在此不再赘述。
[0046]本实施例提供的热电偶隔离变换器，已应用于多个工业工程中，有效解决了单支热电偶信号驱动多台测试仪器而产生相互的干扰问题，圆满完成了多次测试任务，并且可以推广应用到其他工业测试工程中。
[0047]以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种热电偶隔离变换电路，其特征在于，包括: 用于采集热电偶信号的信号采集模块(10); 与所述采集模块(10)相连，用于对所述信号采集模块(10)采集的所述热电偶信号进行隔离变换的模拟隔离模块(20)； 与所述模拟隔离模块(20)相连，用于对所述模拟隔离模块(20)隔离变换的热电偶信号进行调节，以双通道输出与热电偶信号大小相同的输出信号的输出调节模块(30)。2.根据权利要求1所述的热电偶隔离变换电路，其特征在于， 所述模拟隔离模块(20)包括信号放大单元(21)和模拟隔离放大器(22); 所述信号放大单元(21)，用于对所述信号采集模块(10)采集的所述热电偶信号进行放大，以转换成适合于所述模拟隔离放大器(22)处理的工作信号； 所述模拟隔离放大器(22)，与所述信号放大单元(21)相连，用于对所述信号放大单元(21)放大的热电偶信号进行隔离变换。3.根据权利要求2所述的热电偶隔离变换电路，其特征在于，还包括: 与模拟隔离放大器(22)相连，用于对所述模拟隔离放大器(22)的隔离前端和隔离后端独立供电的隔离电源(40)。4.根据权利要求3所述的热电偶隔离变换电路，其特征在于， 所述隔离电源(40)包括第一隔离电源(41)和第二隔离电源(42)，所述第一隔离电源(41)，用于对所述模拟隔离放大器(22)的隔离前端提供第一供电电压;所述第二隔离电源(42)，用于对所述模拟隔离放大器(22)的隔离后端提供第二供电电压。5.根据权利要求4所述的热电偶隔离变换电路，其特征在于，还包括: 与所述第二隔离电源(42)和所述输出调节模块(30)相连，用于对所述第二隔离电源(42)提供的第二供电电压进行稳压，并将稳压后的供电电压提供给所述输出调节模块(30)的稳压电路(50)。6.根据权利要求5所述的热电偶隔离变换电路，其特征在于， 所述隔离电源(40)还包括与所述第一隔离电源(41)和所述模拟隔离放大器(22)相连，用于显示所述模拟隔离放大器(22)是否处于工作状态的电源指示灯(43)。7.根据权利要求6所述的热电偶隔离变换电路，其特征在于， 所述输出调节模块(30)包括第一调节输出单元(31)和第二调节输出单元(32)，所述第一调节输出单元(31)和所述第二调节输出单元(32)呈对称设置，分别用于输出所述模拟隔离模块(20)隔离变换后的热电偶信号。8.根据权利要求7所述的热电偶隔离变换电路，其特征在于， 所述第一调节输出单元(31)包括第一可调电阻(VR1)、第二可调电阻(VR2)和第一运算放大器(U7B)，所述第一可调电阻(VRl)的动触点与第一运算放大器(U7B)的正极输入端相连，所述第一可调电阻(VRl)—端与所述模拟隔离放大器(22)的输出脚(OUT+)相连，所述第一可调电阻(VRl)的另一端接地，所述第二可调电阻(VR2)的动触点与所述模拟隔离放大器(22)的输出脚(OUT+)相连，所述第二可调电阻(VR2)的两端分别与所述稳压电路(50)的正负极相连，所述第一运算放大器(U7B)的负极输入端与所述第一运算放大器(U7B)的输出端相连;所述第二调节输出单元(32)包括第三可调电阻(VR3)、第四可调电阻(VR4)和第二运算放大器(U8B)，所述第三可调电阻(VR3)的动触点与第二运算放大器(U8B)的正极输入端相连，所述第三可调电阻(VR3)的一端与所述模拟隔离放大器(22)的输出脚(OUT+)相连，所述第三可调电阻(VR3)的另一端接地，所述第四可调电阻(VR4)的动触点与所述模拟隔离放大器(22)的输出脚(OUT+)相连，所述第四可调电阻(VR4)的两端分别与所述稳压电路(50)的正负极相连，所述第二运算放大器(U8B)的负极输入端与所述第二运算放大器(U8B)的输出端相连。9.一种热电偶隔离变换设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的热电偶隔离变换电路。
【文档编号】G01K7/14GK205483312SQ201620005924
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月5日
【发明人】张跃明, 李轩, 杨灿, 熊义彬
【申请人】中国航空动力机械研究所