一种高精度多路温度信号采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及小信号检测技术领域，尤其涉及一种高精度多路温度信号采集装置。
【背景技术】
[0002]温度是生产过程和科学试验中普遍且重要的物理参数，是优质、高产、低耗和安全生产的主要条件，温度精确控制的前提正是高精度的温度测量，因此，高精度多路温度信号采集技术，在电力、化工、石油以及航空航天等领域中得到广泛地应用。
[0003]现有的技术方法有:两线制测量方法由于导线电阻带来的附加误差使得实际测量值偏高，一般使用于测量精度要求不高的场合；一般的桥式测温电路的优点就是用3根导线将Pt传感器和测量电路连接起来，Pt传感器两侧相等的导线长度分别加在两侧的桥臂上，这样做可以显著减少导线电阻所引起的测量误差，但不能消除测量误差；两个恒流源组成的三线制温度测量电路，两个恒流源相对于一个恒流源电路可靠性低，而且要求两个恒流源输出电流完全一致，对两个恒流源的电阻取值要求较高。现有的技术方法，没有对数字电路部分与模拟电路部分做到完全的隔离，也就很难提高测温的精度。现有的高精度测温主要是针对较少的测温路数。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种高精度多路温度信号采集装置，通过采用四线制来消除引线电阻，数字电路部分与模拟电路部分完全隔离，不仅能够达到较高的测温精度，而且能够通过采用双组模拟开关完成多路温度信号的采集。
[0005]—种温度信号采集装置，包括单片机、光电隔离器、恒流源、模数转换器、RFI滤波器、双组模拟开关以及η个测温铂电阻，所述η为正整数；所述双组模拟开关中的第一组模拟开关的输入端接所述恒流源的电流输出端，第一组模拟开关的每个输出端接一个测温铂电阻的一端，所有测温铂电阻的另一端接地；所述双组模拟开关中的第二组模拟开关的每对输入端分别接在对应的一个测温铂电阻的两端，获得测温铂电阻的两端电压；
[0006]所述第二组模拟开关的输出端通过RFI滤波器接到所述数据转换器的输入端；
[0007]所述单片机根据用户指定的其中一个测温铂电阻的编号，通过所述光电隔离器向所述第一组模拟开关和第二组模拟开关发送路选信号；所述第一组模拟开关根据所述路选信号，向所述用户指定的测温铂电阻输出所述恒定电流；所述第二组模拟开关根据所述路选信号将用户指定的测温电阻的两端电压输出；
[0008]所述数模转换器将接收的电压的模拟信号转换成数字信号后发给所述单片机；所述单片机根据接收的测温铂电阻的电压信号得到温度信号。
[0009]所述模数转换器的型号为AD7714AN-5 ;所述双组模拟开关包括一套、两套或三套；所述RFI滤波器的个数与所述双组模拟开关的套数一致；
[0010]各套双组模拟开关中的第一组模拟开关包括5个型号为⑶4067的多路选择器，其中I个为前级，另外4个为后级；所述第二组模拟开关包括9个型号为⑶4097的多路选择器，其中8个为前级，另外I个为后级；
[0011]针对第一组模拟开关，其中前级的⑶4067多路选择器的输入端接恒流源的电流输出端，前级的CD4067多路选择器的4个输出端分别接后级的4个CD4067多路选择器的输入端，该后级的4个CD4067多路选择器的输出端各接一个测温铂电阻的一个引脚；
[0012]针对第二组模拟开关，所述前级的8个⑶4097多路选择器的各对输入引脚各接一个测温铂电阻，后级的⑶4097多路选择器的8对输入引脚分别接前级8个⑶4097多路选择器的输出引脚?’后级I个CD4097多路选择器的输出端通过一个RFI滤波器接所述数模转换器AD7714AN-5的一对输入端；
[0013]所述单片机的路选信号包括6位，所述光电隔离器包括一个型号为74AC273的驱动器和6个型号为4N49U的光耦；所述驱动器的其中6个输入引脚各接入I位路选信号；驱动器对应的6个输出引脚分别接一个光親；
[0014]所述路选信号的后2位通过光耦接入前级的⑶4067多路选择器的地址选通端，用于控制前级的CD4067多路选择器将恒定电流导通至其中一个输出端η ;路选信号的前4位均通过光耦接入后级的4个CD4067多路选择器的地址选通端，用于控制与输出端η相连的后级CD4067多路选择器将所述恒定电流输出至用户指定的一个测温电阻；
[0015]所述路选信号中的前3位均通过光耦接入前级的8个⑶4097多路选择器的地址选通端，用于控制与用户指定的测温电阻连接的CD4097多路选择器将该指定测温电阻的电压输出；路选信号的后3位通过光耦接入后级的I个CD4097多路选择器的地址选通端，用于控制该CD4097多路选择器将指定的测温电阻的电压值输出至数模转换器。
[0016]所述单片机的型号为P89V51RD2FN。
[0017]所述模数转换器的型号为AD7714AN-5，单片机P89V51RD2FN的SCK、MISO和MOSI管脚分别通过匹配电阻与模数转换器AD7714-5的SCLK、DOUT和DIN管脚相连；所述单片机通过SCK管脚向所述SCLK发送时钟信号，通过MISO引脚接收模数转换器的DOUT引脚发送的电压信号数据，通过MOSI管脚向模数转换器的DIN管脚发送增益、采集速度以及启动、结束控制信号。
[0018]所述测温铂电阻选用铂电阻Pt 100。
[0019]所述输出型恒流源由稳压源AD584与运算放大器0Ρ270组成，恒流源电阻采用RJ711型精密合金箔电阻器。
[0020]所述恒流源输出0.8mA恒定电流。
[0021]本发明具有如下有益效果:
[0022](I)本发明在采用测温铂电阻进行测温时，通过第一组模拟开关将恒流源的恒定电流输送给所述测温铂电阻，电阻另一端接地；同时，通过第二组模拟开关对测温铂电阻两端电压进行采集，实现了测温铂电阻的四线制接法，由于第二组模拟开关的各对输入端与电阻之间没有电流，即不产生电阻，因此能够有效消除引线电阻，提高测温精度；
[0023](2)本发明的温度信号采集装置的模拟电路部分与数字电路部分采用光电隔离器进行良好隔离，从而保证能够达到较高测量精度。该测温电路在-100°C?50°C测温范围内测温精度达到0.004°C，线性度0.0135% ；
[0024](3)恒流源电流通过RJ711型精密合金箔电阻器设定为0.8mA，能够消除测温电阻自热效应，同时保证测温铂电阻PtlOO上电压不会过小。RJ711电阻温度系数为5ppm，有效降低恒流源电阻温漂对采集精度影响。
[0025](4)通过软件设置模数转换器AD7714的增益，不引入放大电路电阻，从而消除了放大电路中电阻温漂对采集精度影响。
[0026](5)该测温电路中的模拟电源、基准电压与模拟地之间用1uF钽电容和0.022uF电容连接，为测温电路提供稳定的电源。
[0027](6)该测温电路利用模拟开关级联与多通道AD实现多路信号采集，测温路数多达192路，且体积重量小。
[0028](7)该电路的测温路数具有可删减性，测温路数在64路以下，可以只是用一套双组模拟开关与一个RFI滤波器；测温路数在65路至128路，可以使用两套双组模拟开关与两个RFI滤波器；测温路数在129路至192路，则需要使用三套双组模拟开关与三个RFI滤波器。只需要改动双组模拟开关的套数与RFI滤波器的个数，该测温电路的其它部分无需改动。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的温度信号采集装置的原理框图；
[0030]图2为本发明的双组模拟开关原理图；
[0031]图3为本发明的单片机与双组模拟开关接口关系图；
[0032]图4为本发明的单片机与模数转换器接口关系图；
[0033]图5为本发明的模数转换器原理图；
[0034]图6为本