3 巡檢功能機(jī)理

由圖1可以看出，當(dāng)有N 個被測溫度傳感器時(shí)，傳統(tǒng)的溫度巡檢電路需要N個恒流源。

本文在實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)線壓降補(bǔ)償提高測量精度的基礎(chǔ)上，還提出了新型的巡檢電路。

圖3是以四個溫度傳感器為1組進(jìn)行測量的示意圖。

Rx1~Rx4為同一組內(nèi)的四個溫度傳感器的電阻值，它們共享一個恒流源和一組采集電路。

在t1時(shí)刻時(shí)，使A1A0=00,這樣第1組模擬開關(guān)閉合，Rx1被接入采集電路，其它的待測溫度傳感器與采集電路脫離。恒流源I經(jīng)Rx1和模擬開關(guān)后送到采集電路，恒流源雖然通過G-N 連接到其它電阻的下端，但由于沒有形成閉合路徑，因此流過Rx1的電流仍為I.按照上節(jié)導(dǎo)線壓降補(bǔ)償?shù)臏y量和分析方法，得到：

上式中Vo(t1)為Vo 在t1時(shí)刻的電壓值。通過獲得t1時(shí)刻的Vo 值，得到Rx1,從而完成對1#溫度傳感器的測量。同理，當(dāng)A1A0=01,A1A0=10,A1A0=11時(shí)，完成了對2#~4#溫度傳感器的測量。

由上述分析看出，在采樣率滿足要求的前提下，可采用8選1或16選1的多路模擬開關(guān)，這樣每8個或16個溫度傳感器為一組，共享1個恒流源電路和1組采集電路，很大程度上節(jié)約了電路資源?降低了電路復(fù)雜度和成本。

4 新型補(bǔ)償式溫度巡檢電路的工程實(shí)現(xiàn)

圖4為四個溫度傳感器為一組的補(bǔ)償式溫度巡檢電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中模擬開關(guān)采用兩組4選1的多路模擬開關(guān)ADG409,恒流源的產(chǎn)生采用恒壓源ADR291(2.5V電壓輸出)+運(yùn)算放大器方式產(chǎn)生恒流I=2.5V/R12=2.5mA.MCU通過控制模擬開關(guān)的片選A1和A0來完成對1#~4#溫度傳感器的測量，測量值Vo 通過ADC后送入到MCU進(jìn)行溫度擬合與換算。

5 設(shè)計(jì)中幾個問題的解決

1)開關(guān)切換過程處理

由于多路模擬開關(guān)在通道切換瞬間，所有開關(guān)均斷開，這樣使得兩個電壓跟隨電路的輸入端懸空，其輸出端電壓不穩(wěn)。因此設(shè)計(jì)中增加了電容器C5,組成了積分電路，消除開關(guān)切換的影響。

2)開關(guān)導(dǎo)通電阻影響的消除

一般模擬量開關(guān)導(dǎo)通電阻在幾十至一百歐姆左右，與溫度傳感器的電阻相當(dāng)，因此必須考慮開關(guān)電阻的影響。

圖2中，V3的取值在RON2的后端，而不是直接連接RON1的后端，雖然增加了1個開關(guān)RON2,但是此時(shí)V3=V1-RON2×0=V1,而不是V3=V1-RON1×I=V1,從而消除了開關(guān)導(dǎo)通電阻影響。

6 試驗(yàn)驗(yàn)證

采用上述巡檢電路后的實(shí)際設(shè)備對某型電機(jī)磁體溫度進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)測試和對比，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1.

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，該溫度巡檢電路具有較高的精度(多數(shù)情況下誤差≤0.033%,個別測量點(diǎn)誤差≤0.167%)。

7 結(jié)語

通過前述分析及最終試驗(yàn)結(jié)果看，該新型補(bǔ)償式溫度巡檢電路具有測量精度高復(fù)雜度低成本低等優(yōu)點(diǎn)，該電路已被成功應(yīng)用于多個溫度檢測的工業(yè)場合，在溫度檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景。