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专利名称：一种具有多重保护功能的温度变换器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有多重保护功能的温度变换器电路。
背景技术：
温度变换器主要用来将传感器测量的环境温度数据转换为系统可以识别的电信号，进而达到调节环境温度的目的。在载人航天飞船中，温度变换器已成为必不可少的重要元器件之一，用于探索宇宙中的温度变化，感知宇航员在太空中的生存温度，高性能、高质量等级的温度变换器产品已成为宇航高端中不可少的产品。目前的温度变换器产品大多数仅有电阻/电压转换，即电压输出功能，电路较复杂、尺寸较大、产品功耗较大且产品抗干扰性差，没有远距离遥测功能。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种高性能、体积小、具有远距离遥测功能的具有多重保护功能的温度变换器电路。为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种具有多重保护功能的温度变换器电路，包括桥路电压取样电路，其输入端与电压基准电路的输出端相连，其输出端与仪表放大电路的输入端相连，仪表放大电路的输出端与电压/电流转换电路的输入端相连。所述的仪表放大电路的输出端通过保护电路与电压/电流转换电路的输入端相连。所述的桥路电压取样电路由三线传感器接口电路、温度传感器和调零电路组成，所述的三线传感器接口电路包括电阻Rl、R2、R3、R4，所述的温度传感器采用钼电阻Rt，所述的调零电路采用调零电阻Ro，电阻R2、R4的一端相连，且其连接端接电压基准电路输出的基准电压Ur,电阻R2、R1和钼电阻Rt三者串联，钼电阻Rt的另一端接地，电阻R4、R3和调零电阻Ro三者串联，调零电阻Ro和钼电阻Rt共地，电阻R2、Rl之间接引线A，电阻R4、R3之间接引线B，引线A、B作为桥路电压取样电路的输出端。所述的电压/电流转换电路包括放大器U2，其反相输入端通过电阻R8接保护电路的输出端，电阻RlO跨接在放大器U2的反相输入端和输出端上，放大器U2的正相输入端分别与电阻R9、R12相连，电阻R9的另一端接地，电阻R12的另一端分别与放大器U3的输出端和反相输入端相连，放大器U2的输出端与电阻Rll的一端相连，电阻Rll的另一端分别与电阻R5、放大器U3的正相输入端相连，电阻R5的另一端接地，电阻1 8、1 9、1 10、1 11、1 12共用一个薄膜电阻网络。所述的仪表放大电路由单片仪表放大器和增益电路组成，所述的单片仪表放大器采用芯片U1，所述的增益电路采用增益电阻Rg，芯片Ul的第2、3引脚接桥路电压取样电路的输出端，电容Cl跨接在芯片Ul的第2、3引脚上，芯片Ul的第4、7引脚悬空，芯片Ul的第5引脚接增益电阻Rg的一端，增益电阻Rg的另一端接芯片Ul的第I引脚，芯片Ul的第6引脚作为仪表放大电路的输出端。所述的保护电路包括限幅保护电路和限流保护电路，限幅保护电路由正电压限幅保护电路和负电压限幅保护电路组成，限流保护电路由电源正向限流保护电路和电源负向限流保护电路组成。所述的电阻Rl、R2、R3、R4共用一个薄膜电阻网络，且四者的阻值相同。由上述技术方案可知，本实用新型能把钼电阻Rt的阻值随温度而变化的电阻信号，变成电压信号和用于遥测的电流信号，达到测控温度的目的；桥路电压取样电路和电压/电流转换电路中的电阻采用薄膜电阻实现，薄膜电阻具有温度系数小、阻值精度高的优点，提高了输出精度，大大减小了产品尺寸；钼电阻Rt采用三线引入方式，两臂电阻的对称性，克服了线电阻对输出精度的影响，提高了产品抗干扰性能。

图1为本实用新型的电路框图；图2、3、4分别为本实用新型中桥路电压取样电路、仪表放大电路、电压/电流转换电路的电路原理图。
具体实施方式
一种具有多重保护功能的温度变换器电路，包括桥路电压取样电路1，其输入端与电压基准电路的输出端相连，其输出端与仪表放大电路2的输入端相连,仪表放大电路2的输出端与电压/电流转换电路4的输入端相连。所述的仪表放大电路2的输出端通过保护电路3与电压/电流转换电路4的输入端相连，如图1所示。如图1所示，所述的保护电路3包括限幅保护电路和限流保护电路，限幅保护电路由正电压限幅保护电路和负电压限幅保护电路组成，限流保护电路由电源正向限流保护电路和电源负向限流保护电路组成。设置电源的限流保护电路是用于当产品本身存在短路或局部短路时，引起电源电流过大，保护电阻阻值随电流变大而变大，甚至烧断，从而限制了电源电流的过大，起到对外电源保护作用，提高整机系统的可靠性。如图1、2所示，所述的桥路电压取样电路I由三线传感器接口电路、温度传感器和调零电路组成，所述的三线传感器接口电路包括电阻R1、R2、R3、R4，所述的温度传感器采用钼电阻Rt，所述的调零电路采用调零电阻Ro，电阻R2、R4的一端相连，且其连接端接电压基准电路输出的基准电压Ur,电阻R2、R1和钼电阻Rt三者串联，钼电阻Rt的另一端接地，电阻R4、R3和调零电阻Ro三者串联，调零电阻Ro和钼电阻Rt共地，电阻R2、Rl之间接引线A，电阻R4、R3之间接引线B，引线A、B作为桥路电压取样电路I的输出端，电阻Rl、R2、R3、R4共用一个薄膜电阻网络，且四者的阻值相同。如图2所示，桥路电压取样电路I用于将钼电阻Rt的随温度变化量，经过桥路变换，取出对应的△ Uo变化值，给仪表放大电路2。Ur是5V电压基准，给桥路电压取样电路I提供精准的基准电压；当测试某段温度时，钼电阻Rt根据最低点的温度设定某一值，通过调整调零电阻Ro的阻值，使A Uo为零，确定调零电阻Ro的阻值；当钼电阻Rt随温度变化时，其阻值随之变化，阻值偏差范围AR=S *At，6 =0. 385 Q/°C, 8为钼电阻温度变化系数，温度每变化一度，钼电阻Rt的电阻值变化0. 385 Q，钼电阻Rt阻值的变化，改变了桥路的平衡，△ R的变化通过桥路转换成电压AUo的电压信号，加到后级的仪表放大电路2的输入端。如图1、3所示，所述的仪表放大电路2由单片仪表放大器和增益电路组成，所述的单片仪表放大器采用芯片U1，所述的增益电路采用增益电阻Rg，芯片Ul的第2、3引脚接桥路电压取样电路I的输出端，电容Cl跨接在芯片Ul的第2、3引脚上，芯片Ul的第4、7引脚悬空，芯片Ul的第5引脚接增益电阻Rg的一端，增益电阻Rg的另一端接芯片Ul的第I引脚，芯片Ul的第6引脚作为仪表放大电路2的输出端。将桥路电压取样电路I取样的AUo信号进行放大，通过调整增益电阻Rg的阻值，改变单片仪表放大器的增益倍数，以满足不同温度范围的放大倍数要求，输出0 5V的量程电压。输出电压范围的调试方法为通过调零电阻Ro，使单片仪表放大器输出电压为0V，对应测温范围的温度最低点；调整增益电阻Rg，使单片仪表放大器输出5V电压，对应测温范围的温度最高点。如图3所示，单片仪表放大器的优点如下高的共模和差模输入阻抗；低的输出阻抗，输出带载能力强；非常准确的 增益，一般在I 103V/V范围内，增益调整方便；非常高的共模抑制比，抗共模干扰能力强。单片仪表放大器的放大倍数的增益计算非常简单，只与增益电阻Rg有关，具有稳定准确的增益，电路功耗低。增益计算公式Kv= (49. 4KQ/RG ) + I其中，Kv为仪表放大器放大倍数；输出电压Uo=Kv* (AUo) o如图1、4所示，所述的电压/电流转换电路4包括放大器U2，其反相输入端通过电阻R8接保护电路3的输出端，电阻RlO跨接在放大器U2的反相输入端和输出端上，放大器U2的正相输入端分别与电阻R9、R12相连，电阻R9的另一端接地，电阻R12的另一端分别与放大器U3的输出端和反相输入端相连,放大器U2的输出端与电阻Rll的一端相连，电阻Rll的另一端分别与电阻R5、放大器U3的正相输入端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R8、R9、RIO、R11、R12共用一个薄膜电阻网络。如图4所示，电压/电流转换电路4的输入电压Ui，得到输出电流Io，电压/电流转换电路4用于将仪表放大电路2的0 5V的输出电压,作为电压/电流转换电路4的输入电压Ui，通过U/I转换，输出0 -1OmA的电流。令R8=R9=R10=R12=RUp2/R9= (Uo2-Up2) /R12所以Uo2=2Up2=Uo(U1-Upl) /R8= (Upl-Uol) /RlOUpl=Up2所以Uol=2Upl_UiIo= (Uol-Uo) /RH= (Uol-Uo2) /Rll=-Ui/Rll可见，输出电流仅由输入电压和Rll电阻决定。总之，本实用新型能把钼电阻Rt的阻值随温度而变化的电阻信号，变成电压信号和用于遥测的电流信号，达到测控温度的目的；桥路电压取样电路I和电压/电流转换电路4中的电阻采用薄膜电阻实现，薄膜电阻具有温度系数小、阻值精度高的优点，提高了输出精度，大大减小了产品尺寸；钼电阻Rt采用三线引入方式，两臂电阻的对称性，克服了线电阻对输出精度的影响，提高了产品抗干扰性能。
权利要求1.一种具有多重保护功能的温度变换器电路，其特征在于包括桥路电压取样电路(I)，其输入端与电压基准电路的输出端相连，其输出端与仪表放大电路(2)的输入端相连，仪表放大电路(2)的输出端与电压/电流转换电路(4)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的具有多重保护功能的温度变换器电路，其特征在于所述的仪表放大电路(2)的输出端通过保护电路(3)与电压/电流转换电路(4)的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的具有多重保护功能的温度变换器电路，其特征在于所述的桥路电压取样电路(I)由三线传感器接口电路、温度传感器和调零电路组成，所述的三线传感器接口电路包括电阻Rl、R2、R3、R4，所述的温度传感器采用钼电阻Rt，所述的调零电路采用调零电阻Ro，电阻R2、R4的一端相连，且其连接端接电压基准电路输出的基准电压Ur，电阻R2、R1和钼电阻Rt三者串联，钼电阻Rt的另一端接地，电阻R4、R3和调零电阻Ro三者串联，调零电阻Ro和钼电阻Rt共地，电阻R2、Rl之间接引线A，电阻R4、R3之间接引线B，引线A、B作为桥路电压取样电路(I)的输出端。
4.根据权利要求1所述的具有多重保护功能的温度变换器电路，其特征在于所述的仪表放大电路(2)由单片仪表放大器和增益电路组成，所述的单片仪表放大器采用芯片U1，所述的增益电路采用增益电阻Rg，芯片Ul的第2、3引脚接桥路电压取样电路(I)的输出端，电容Cl跨接在芯片Ul的第2、3引脚上，芯片Ul的第4、7引脚悬空，芯片Ul的第5引脚接增益电阻Rg的一端，增益电阻Rg的另一端接芯片Ul的第I引脚，芯片Ul的第6引脚作为仪表放大电路(2)的输出端。
5.根据权利要求2所述的具有多重保护功能的温度变换器电路，其特征在于所述的电压/电流转换电路(4)包括放大器U2，其反相输入端通过电阻R8接保护电路(3)的输出端，电阻RlO跨接在放大器U2的反相输入端和输出端上，放大器U2的正相输入端分别与电阻R9、R12相连，电阻R9的另一端接地，电阻R12的另一端分别与放大器U3的输出端和反相输入端相连，放大器U2的输出端与电阻Rll的一端相连，电阻Rll的另一端分别与电阻R5、放大器U3的正相输入端相连，电阻R5的另一端接地，电阻1 8、1 9、1 10、1 11、1 12共用一个薄膜电阻网络。
6.根据权利要求2所述的具有多重保护功能的温度变换器电路，其特征在于所述的保护电路(3)包括限幅保护电路和限流保护电路，限幅保护电路由正电压限幅保护电路和负电压限幅保护电路组成，限流保护电路由电源正向限流保护电路和电源负向限流保护电路组成。
7.根据权利要求3所述的具有多重保护功能的温度变换器电路，其特征在于所述的电阻R1、R2、R3、R4共用一个薄膜电阻网络，且四者的阻值相同。
专利摘要本实用新型涉及一种具有多重保护功能的温度变换器电路，包括桥路电压取样电路，其输入端与电压基准电路的输出端相连，其输出端与仪表放大电路的输入端相连，仪表放大电路的输出端与电压/电流转换电路的输入端相连。本实用新型能把铂电阻Rt的阻值随温度而变化的电阻信号，变成电压信号和用于遥测的电流信号，达到测控温度的目的；桥路电压取样电路和电压/电流转换电路中的电阻采用薄膜电阻实现，薄膜电阻具有温度系数小、阻值精度高的优点，提高了输出精度，大大减小了产品尺寸；铂电阻Rt采用三线引入方式，两臂电阻的对称性，克服了线电阻对输出精度的影响，提高了产品抗干扰性能。
文档编号G01K7/20GK202869688SQ20122057978
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者尚玉凤, 李振亚, 李佳, 门国捷 申请人:中国电子科技集团公司第四十三研究所