溫度是航天運(yùn)載及武器型號(hào)中的重要測(cè)量參數(shù)，熱電偶是溫度測(cè)量的主要原理之一，其中K型、E型、T型和鎢錸型占熱電偶產(chǎn)品的98％以上。單發(fā)運(yùn)載及武器型號(hào)配套熱電偶數(shù)量可達(dá)幾十支，甚至接近百支，溫度量程范圍可達(dá)到數(shù)十種。隨著航天運(yùn)載及武器型號(hào)的高密度發(fā)射需求，熱電偶溫度變送器的配套數(shù)量急劇增長(zhǎng)，對(duì)其提出了智能化、批量生產(chǎn)的要求。
　　
　　然而現(xiàn)有型號(hào)用熱電偶溫度變送器很難滿足上述要求。現(xiàn)有產(chǎn)品的量程范圍依靠?jī)?nèi)部電阻的阻值調(diào)節(jié)，同一系列產(chǎn)品的硬件不一致，生產(chǎn)效率較低，不適應(yīng)批量生產(chǎn)；現(xiàn)有產(chǎn)品由于元器件的差異，需要硬件調(diào)試，調(diào)試過(guò)程繁瑣；現(xiàn)有產(chǎn)品裝配完成后，量程無(wú)法更改，智能化程度低。
　　
　　因此，目前急需一種智能化程度高、量程可調(diào)、免硬件調(diào)試、適宜批量生產(chǎn)的新型航天用熱電偶溫度變送器。
　　
　　創(chuàng)意無(wú)極限，儀表大發(fā)明。針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，今天【儀表大發(fā)明】為大家介紹一個(gè)獲國(guó)家授權(quán)的發(fā)明——一種航天用可編程熱電偶溫度變送器。
　　
　　該溫度變送器由北京遙測(cè)技術(shù)研究所發(fā)明，于2014年4月2日獲授權(quán)公告。這種航天用可編程熱電偶溫度變送器，電路部分由電源電路、可編程放大電路、可編程冷端補(bǔ)償電路、運(yùn)算放大電路、輸出保護(hù)電路組成，電源電路實(shí)現(xiàn)電源濾波、反接保護(hù)、瞬態(tài)沖擊保護(hù)等功能；可編程放大電路將熱電偶信號(hào)調(diào)整到合適的電壓范圍；可編程冷端補(bǔ)償電路能敏感熱電偶冷端溫度，將冷端溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，對(duì)熱電偶的冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償；運(yùn)算放大電路將可編程放大電路和可編程冷端補(bǔ)償電路的輸出信號(hào)運(yùn)算放大至0～5V；輸出保護(hù)電路將輸出電壓限定在-0.5V～ 6.5V的范圍內(nèi)，在電路故障時(shí)，保護(hù)下一級(jí)系統(tǒng)不受損壞，該變送器智能化程度高、量程可調(diào)、免硬件調(diào)試、適宜批量生產(chǎn)，適用于K型、E型、T型和鎢錸型等熱電偶。
　　

　　具體說(shuō)明：
　　
　　該發(fā)明航天用可編程熱電偶溫度變送器包括可編程冷端補(bǔ)償電路、可編程放大電路、運(yùn)算放大電路、輸出保護(hù)電路和電源電路，其中可編程放大電路：在變送器裝配完成后通過(guò)外部的測(cè)試編程工裝調(diào)試電路的零位和放大倍數(shù)，將熱電偶信號(hào)調(diào)整到0.2V～4.8V電壓范圍，并將電壓信號(hào)輸出給運(yùn)算放大電路，在線編程調(diào)試合格后，將零位和放大倍數(shù)固定；可編程冷端補(bǔ)償電路：敏感熱電偶冷端溫度，對(duì)熱電偶的冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償，并將熱電偶的冷端溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出給運(yùn)算放大電路；在變送器裝配完成后通過(guò)外部的測(cè)試編程工裝調(diào)試電路的零位和放大倍數(shù)，在線編程調(diào)試合格后，將零位和放大倍數(shù)固定；運(yùn)算放大電路：將可編程放大電路和可編程冷端補(bǔ)償電路輸出的電壓信號(hào)運(yùn)算放大至0～5V，并輸出給輸出保護(hù)電路；輸出保護(hù)電路：將運(yùn)算放大電路的輸出電壓限定在-0.5V～ 6.5V的范圍內(nèi)，在電路故障時(shí)，保護(hù)下一級(jí)系統(tǒng)不受損壞；電源電路：為可編程冷端補(bǔ)償電路、可編程放大電路和運(yùn)算放大電路供電，并實(shí)現(xiàn)電源濾波、反接保護(hù)和瞬態(tài)沖擊保護(hù)。
　　
　　在上述航天用可編程熱電偶溫度變送器中，可編程放大電路包括可編程放大器芯片和C1-C6六個(gè)電容，其中可編程放大器芯片的第1引腳和第8引腳用于5V電源輸入；第2引腳用于低通濾波；第3引腳可編程設(shè)定放大器的零位和放大倍數(shù)，零位可設(shè)置為20mv～5V，放大倍數(shù)可設(shè)置為70～1280倍；第4引腳和第5引腳分別接輸入熱電偶信號(hào)的負(fù)極和正極；第6引腳接5V用于鉗位輸出電壓，使輸出電壓不高于5V，保護(hù)后一級(jí)電路；第7引腳為調(diào)理后的信號(hào)輸出；C1、C2、C5和C6濾除電源紋波；C3與可編程放大器芯片的內(nèi)部電阻構(gòu)成低通濾波器，濾除信號(hào)干擾；C4濾除輸入信號(hào)干擾。
　　
　　在上述航天用可編程熱電偶溫度變送器中，變送器完成裝配后，通過(guò)外部的測(cè)試編程工裝對(duì)可編程放大器芯片第3引腳進(jìn)行編程，設(shè)定零位和放大倍數(shù)，將不同量程的熱電偶信號(hào)調(diào)理到0.2V～4.8V，調(diào)試合格后，測(cè)試編程工裝通過(guò)可編程放大器芯片第3引腳，編程熔斷可編程放大器芯片內(nèi)部的多晶硅主熔絲，將零位和放大倍數(shù)固定。
　　
　　在上述航天用可編程熱電偶溫度變送器中，可編程冷端補(bǔ)償電路由薄膜鉑電阻元件、電阻電橋電路、可編程放大器芯片和C7-C11五個(gè)電容組成，其中電阻電橋電路由R1、R2、R3和薄膜鉑電阻組成，薄膜鉑電阻的阻值隨冷端溫度的變化而變化，電阻電橋?qū)⒗涠藴囟刃盘?hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；可編程放大器芯片的第4引腳和第5引腳接電阻電橋；第7引腳為調(diào)理后的冷端補(bǔ)償信號(hào)輸出，所述冷端補(bǔ)償信號(hào)輸出至運(yùn)算放大電路，并通過(guò)變送器的接插件引出，以測(cè)試?yán)涠搜a(bǔ)償精度；第1引腳和第8引腳用于5V電源輸入；第2引腳用于低通濾波；第3引腳可編程設(shè)定放大器的零位和放大倍數(shù)，零位可設(shè)置為20mv～5V，放大倍數(shù)可設(shè)置為70～1280倍；第6引腳接5V用于鉗位輸出電壓，使輸出電壓不高于5V，保護(hù)后一級(jí)電路；C7、C8、C10和C11濾除電源紋波；C9與可編程放大器芯片的內(nèi)部電阻構(gòu)成低通濾波器，濾除信號(hào)干擾。
　　
　　在上述航天用可編程熱電偶溫度變送器中，變送器完成裝配后，根據(jù)熱電偶類型、可編程放大電路的增益和偏置電壓，確定可編程冷端補(bǔ)償電路的零位和放大倍數(shù)，通過(guò)測(cè)試編程工裝對(duì)可編程放大器芯片第3引腳進(jìn)行編程，設(shè)定零位和放大倍數(shù)，編程調(diào)試合格后，測(cè)試編程工裝通過(guò)可編程放大器芯片第3引腳，編程熔斷可編程放大器芯片內(nèi)部的多晶硅主熔絲，將零位和放大倍數(shù)固定。
　　
　　在上述航天用可編程熱電偶溫度變送器中，電源電路由限流電阻、防反接二極管、旁路電容、電壓基準(zhǔn)源構(gòu)成，其中限流電阻防止后續(xù)電路短路造成電源短路；旁路電容用來(lái)抑制電源電路的干擾和瞬態(tài)沖擊保護(hù)；防反接二極管避免電源反接對(duì)電路造成損壞；電壓基準(zhǔn)源為2.5V基準(zhǔn)源和5V基準(zhǔn)源，為各模塊電路提供高精度電源。
　　
　　在上述航天用可編程熱電偶溫度變送器中，輸出保護(hù)電路由兩只二極管組成，將輸出電壓限定在-0.5V～ 6.5V的范圍內(nèi)。
　　
　　在上述航天用可編程熱電偶溫度變送器中，變送器的硬件結(jié)構(gòu)由印制板、外殼、蓋板、接插件組成，接插件為九個(gè)接點(diǎn)，接點(diǎn)分配為：電源正，信號(hào)地，機(jī)械地，熱電偶輸入正端Vi ，熱電偶輸入負(fù)端Vi-，輸出電壓VO，冷端補(bǔ)償測(cè)試端VLD，可編程放大器芯片的程控?cái)?shù)字輸入端DIGIN1和DIGIN2。
　　
　　此發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　此發(fā)明變送器由可編程冷端補(bǔ)償電路、可編程放大電路、運(yùn)算放大電路、輸出保護(hù)電路和電源電路組成，其中可編程放大電路以可編程放大器芯片AD8556為核心，可編程冷端補(bǔ)償電路由薄膜鉑電阻元件Pt100、電阻電橋電路和可編程放大器芯片AD8556組成，產(chǎn)品可靠性高，且適用于多種熱電偶類型。
　　
　　此發(fā)明測(cè)試編程工裝通過(guò)產(chǎn)品的接插件接口，在線編程調(diào)試可編程放大電路和可編程冷端補(bǔ)償電路的零位和放大倍數(shù)，在線編程調(diào)試合格后，通過(guò)編程熔斷可編程放大器芯片內(nèi)部的多晶硅主熔絲，將零位和放大倍數(shù)固定，實(shí)現(xiàn)量程可調(diào)、免硬件調(diào)試、適宜批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，并且調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)單；
　　
　　此發(fā)明產(chǎn)品裝配完成后，量程可更改，智能化程度高，免硬件調(diào)試，克服了現(xiàn)有產(chǎn)品裝配完成后，量程無(wú)法更改，智能化程度低的缺點(diǎn)。
　　
　　此發(fā)明電路源電路由限流電阻、防反接二極管、旁路電容、電壓基準(zhǔn)源構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)電源濾波、反接保護(hù)、瞬態(tài)沖擊保護(hù)等功能；
　　
　　此發(fā)明運(yùn)算放大電路將可編程放大電路和可編程冷端補(bǔ)償電路的輸出信號(hào)運(yùn)算放大至0～5V，輸出保護(hù)電路將輸出電壓限定在-0.5V～ 6.5V的范圍內(nèi)，在電路故障時(shí)，保護(hù)下一級(jí)系統(tǒng)不受損壞；
　　
　　此發(fā)明變送器的硬件結(jié)構(gòu)由印制板、外殼、蓋板和接插件組成，實(shí)現(xiàn)了硬件結(jié)構(gòu)的小型化設(shè)計(jì)和硬件結(jié)構(gòu)的一致性。
　　
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