一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统的制作方法
一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业控制领域中的热电偶温度检测领域，特别是指一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统。
【背景技术】
[0002]在工业控制领域，尤其是过程控制领域，温度通常是主要的控制参数，温度控制在过程控制中非常重要，温度控制系统的性能直接影响到产品的质量。而热电偶通常被用来检测被测对象温度的传感器件，但是热电偶在使用中可能会发生断线开路故障，这时直接接受热电偶输出信号的温度采集系统就无法判断是温度正常波动，还是开路故障。温度控制失效可能导致被控对象过度加热，从而带来无法想象的严重后果。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提出一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特殊之处是可以对热电偶开路故障进行判断，从而提供一种安全、有效的多路热电偶温度检测系统。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其结构包括:
[0006]N路热电偶，各路热电偶的两个测量端通过多路差分复用器与一温度控制模块相连接；
[0007]所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并将微小热电信号利用仪表运放放大后计算被测物体的温度；
[0008]所述多路差分复用器与温度控制模块之间设置开路检测电路。
[0009]上述技术方案中，所述开路检测电路具体为:在多路差分复用器与温度控制模块之间设置偏置电阻，包括上偏置电阻R1、下偏置电阻R2，用来提供开路检测的偏置电压；其中，上偏置电阻Rl通过模拟开关与正电源相连，下偏置电阻R2通过模拟开关与负电源相连。
[0010]上述技术方案中，所述N路热电偶，其中，N为自然数。
[0011]上述技术方案中，所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并利用仪表运放的高输入阻抗和高共模抑制的特性来准确放大微小的热电信号，并根据处理后热电信号来计算被测物体的温度。
[0012]上述技术方案中，所述上偏置电阻R1、下偏置电阻R2的阻值均不小于10ΜΩ。
[0013]综上所述，本实用新型通过模拟开关将多路热电偶汇聚到单个温度控制模块，并在热电偶与温度控制模块之间设置由模拟开关控制的偏置电阻，当热电偶开路时，可以在热电偶输入的正负极间产生一足以使测量系统满量程的电压差，温度控制模块可以及时检测这个大于热电偶满量程的电压差，并发出报警，提示操作人员检测热电偶断线故障。而且用于开路检测的偏置电阻通过模拟开关连接，不会影响正常的温度测量精度。该方法简单可靠，实现成本低，可以检测各种类型热电偶是否开路，大大提高了生产效率及安全性。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本实用新型带开路检测的多路热电偶温度检测系统的电路结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]本实用新型中的上、下以附图中的上、下方向为准。
[0018]本实用新型的带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其结构包括:
[0019]N路热电偶，各路热电偶的两个测量端通过差分模拟开关与一温度控制模块相连接;
[0020]所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并将微小热电信号利用仪表运放放大后计算被测物体的温度；
[0021]多路模拟开关与温度控制模块之间设置偏置电阻。
[0022]上述技术方案中，在多路模拟开关与温度控制模块之间设置的偏置电阻包括:上偏置电阻R1，下偏置电阻R2，用来提供开路检测的偏置电压；其中，上偏置电阻Rl通过模拟开关与正电源相连，下偏置电阻R2通过模拟开关与负电源相连，模拟开关由所述温度控制模块控制开闭。
[0023]上述技术方案中，所述N路热电偶，其中，N为自然数。
[0024]上述技术方案中，所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并利用仪表运放的高输入阻抗和高共模抑制的特性来准确放大微小的热电信号，并根据处理后热电信号来计算被测物体的温度。
[0025]工业上常用的热电偶有S、R、B、K、N、E、J、T型等8种类型，以下部分以最常用的K型热电偶为例，其温度测量范围为-270?1372°C，对应的输出电势差大小为-5.891?54.886mV。
[0026]具体如图1所示的实施例中，包括N路热电偶温度传感器(N为自然数)，N路热电偶通过多路差分复用器与温度控制模块相连，在多路差分复用器与温度控制模块之间增加了开路检测电路:上偏置电阻Rl的一端接+12V电源，另一端通过模拟开关Kl接热电偶正极；下偏置电阻R2的一端接-12V电源，另一端通过模拟开关K2接热电偶负极。
[0027]上述技术方案中，偏置电阻R1、R2的阻值均应不小于10ΜΩ，优选值为10ΜΩ，模拟开关K1、K2由温度控制模块控制开闭。
[0028]在正常测量时，热电偶信号通过多路差分复用器与温度控制模块直接相连，模拟开关Kl、K2设置为开通状态，这时开路检测电路不会对正常的温度测量有任何影响。
[0029]当设置为开路检测模式时，模拟开关Κ1、Κ2闭合，这样就在热电偶与温度控制模块间增加偏置电阻R1、R2。如果热电偶连接正常没有断线，由于热电偶内阻很小，相对于兆欧级的偏置电阻Rl、R2可以忽略不计，多路差分复用器导通内阻和信号线上的滤波器等效电阻一般就几ΚΩ，相对于10ΜΩ的偏置电阻也很小，在信号线间产生的分压很小，不足以超过热电偶满量程时产生的电势差。而当热电偶断线时，由于温度控制模块兆欧级以上高输入阻抗，使得信号线上产生较大的电势差，足以超过热电偶满量程时的电势差，从而显示报警，提示热电偶断线故障。
[0030]综上所述，本实用新型通过模拟开关将多路热电偶汇聚到单个温度控制模块，并在热电偶与温度控制模块之间设置由模拟开关控制的偏置电阻，通过模拟开关K1、K2分别设置热电偶正负极两端的上偏置电阻R1、下偏置电阻R2，从而通过测量热电偶两端的电势差的大小，来判断热电偶是否断线开路。当热电偶开路时，可以在热电偶输入的正负极间产生一足以使测量系统满量程的电压差，温度控制模块可以及时检测这个大于热电偶满量程的电压差，并发出报警，提示操作人员检测热电偶断线故障。而且用于开路检测的偏置电阻通过模拟开关连接，不会影响正常的温度测量精度。该方法简单可靠，实现成本低，可以检测各种类型热电偶是否开路，大大提高了生产效率及安全性。
[0031]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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】
1.一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特征在于，结构包括: N路热电偶，各路热电偶的两个测量端通过多路差分复用器与一温度控制模块相连接; 所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并将微小热电信号利用仪表运放放大后计算被测物体的温度； 所述多路差分复用器与温度控制模块之间设置开路检测电路。2.根据权利要求1所述的带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特征在于，所述开路检测电路具体为: 在多路差分复用器与温度控制模块之间设置偏置电阻，包括上偏置电阻R1、下偏置电阻R2，用来提供开路检测的偏置电压； 其中，上偏置电阻Rl通过模拟开关与正电源相连，下偏置电阻R2通过模拟开关与负电源相连。3.根据权利要求2所述的带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特征在于: 所述N路热电偶，其中N为自然数。4.根据权利要求3所述的带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特征在于: 所述上偏置电阻R1、下偏置电阻R2的阻值均不小于10ΜΩ。
【专利摘要】本实用新型提出了一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统，通过模拟开关将多路热电偶汇聚到单个温度控制模块，并在热电偶与温度控制模块之间设置由模拟开关控制的偏置电阻，当热电偶开路时，可以在热电偶输入的正负极间产生一足以使测量系统满量程的电压差，温度控制模块可以及时检测这个大于热电偶满量程的电压差，并发出报警，提示操作人员检测热电偶断线故障。而且用于开路检测的偏置电阻通过模拟开关连接，不会影响正常的温度测量精度。该方法简单可靠，实现成本低，可以检测各种类型热电偶是否开路，大大提高了生产效率及安全性。
【IPC分类】G01K15/00, G01R31/02
【公开号】CN204694377
【申请号】CN201520240290
【发明人】孔祥玉, 李咸良, 赵怀玉
【申请人】山东创恒科技发展有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月20日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业控制领域中的热电偶温度检测领域，特别是指一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统。
【背景技术】
[0002]在工业控制领域，尤其是过程控制领域，温度通常是主要的控制参数，温度控制在过程控制中非常重要，温度控制系统的性能直接影响到产品的质量。而热电偶通常被用来检测被测对象温度的传感器件，但是热电偶在使用中可能会发生断线开路故障，这时直接接受热电偶输出信号的温度采集系统就无法判断是温度正常波动，还是开路故障。温度控制失效可能导致被控对象过度加热，从而带来无法想象的严重后果。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提出一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特殊之处是可以对热电偶开路故障进行判断，从而提供一种安全、有效的多路热电偶温度检测系统。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其结构包括:
[0006]N路热电偶，各路热电偶的两个测量端通过多路差分复用器与一温度控制模块相连接；
[0007]所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并将微小热电信号利用仪表运放放大后计算被测物体的温度；
[0008]所述多路差分复用器与温度控制模块之间设置开路检测电路。
[0009]上述技术方案中，所述开路检测电路具体为:在多路差分复用器与温度控制模块之间设置偏置电阻，包括上偏置电阻R1、下偏置电阻R2，用来提供开路检测的偏置电压；其中，上偏置电阻Rl通过模拟开关与正电源相连，下偏置电阻R2通过模拟开关与负电源相连。
[0010]上述技术方案中，所述N路热电偶，其中，N为自然数。
[0011]上述技术方案中，所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并利用仪表运放的高输入阻抗和高共模抑制的特性来准确放大微小的热电信号，并根据处理后热电信号来计算被测物体的温度。
[0012]上述技术方案中，所述上偏置电阻R1、下偏置电阻R2的阻值均不小于10ΜΩ。
[0013]综上所述，本实用新型通过模拟开关将多路热电偶汇聚到单个温度控制模块，并在热电偶与温度控制模块之间设置由模拟开关控制的偏置电阻，当热电偶开路时，可以在热电偶输入的正负极间产生一足以使测量系统满量程的电压差，温度控制模块可以及时检测这个大于热电偶满量程的电压差，并发出报警，提示操作人员检测热电偶断线故障。而且用于开路检测的偏置电阻通过模拟开关连接，不会影响正常的温度测量精度。该方法简单可靠，实现成本低，可以检测各种类型热电偶是否开路，大大提高了生产效率及安全性。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本实用新型带开路检测的多路热电偶温度检测系统的电路结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]本实用新型中的上、下以附图中的上、下方向为准。
[0018]本实用新型的带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其结构包括:
[0019]N路热电偶，各路热电偶的两个测量端通过差分模拟开关与一温度控制模块相连接;
[0020]所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并将微小热电信号利用仪表运放放大后计算被测物体的温度；
[0021]多路模拟开关与温度控制模块之间设置偏置电阻。
[0022]上述技术方案中，在多路模拟开关与温度控制模块之间设置的偏置电阻包括:上偏置电阻R1，下偏置电阻R2，用来提供开路检测的偏置电压；其中，上偏置电阻Rl通过模拟开关与正电源相连，下偏置电阻R2通过模拟开关与负电源相连，模拟开关由所述温度控制模块控制开闭。
[0023]上述技术方案中，所述N路热电偶，其中，N为自然数。
[0024]上述技术方案中，所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并利用仪表运放的高输入阻抗和高共模抑制的特性来准确放大微小的热电信号，并根据处理后热电信号来计算被测物体的温度。
[0025]工业上常用的热电偶有S、R、B、K、N、E、J、T型等8种类型，以下部分以最常用的K型热电偶为例，其温度测量范围为-270?1372°C，对应的输出电势差大小为-5.891?54.886mV。
[0026]具体如图1所示的实施例中，包括N路热电偶温度传感器(N为自然数)，N路热电偶通过多路差分复用器与温度控制模块相连，在多路差分复用器与温度控制模块之间增加了开路检测电路:上偏置电阻Rl的一端接+12V电源，另一端通过模拟开关Kl接热电偶正极；下偏置电阻R2的一端接-12V电源，另一端通过模拟开关K2接热电偶负极。
[0027]上述技术方案中，偏置电阻R1、R2的阻值均应不小于10ΜΩ，优选值为10ΜΩ，模拟开关K1、K2由温度控制模块控制开闭。
[0028]在正常测量时，热电偶信号通过多路差分复用器与温度控制模块直接相连，模拟开关Kl、K2设置为开通状态，这时开路检测电路不会对正常的温度测量有任何影响。
[0029]当设置为开路检测模式时，模拟开关Κ1、Κ2闭合，这样就在热电偶与温度控制模块间增加偏置电阻R1、R2。如果热电偶连接正常没有断线，由于热电偶内阻很小，相对于兆欧级的偏置电阻Rl、R2可以忽略不计，多路差分复用器导通内阻和信号线上的滤波器等效电阻一般就几ΚΩ，相对于10ΜΩ的偏置电阻也很小，在信号线间产生的分压很小，不足以超过热电偶满量程时产生的电势差。而当热电偶断线时，由于温度控制模块兆欧级以上高输入阻抗，使得信号线上产生较大的电势差，足以超过热电偶满量程时的电势差，从而显示报警，提示热电偶断线故障。
[0030]综上所述，本实用新型通过模拟开关将多路热电偶汇聚到单个温度控制模块，并在热电偶与温度控制模块之间设置由模拟开关控制的偏置电阻，通过模拟开关K1、K2分别设置热电偶正负极两端的上偏置电阻R1、下偏置电阻R2，从而通过测量热电偶两端的电势差的大小，来判断热电偶是否断线开路。当热电偶开路时，可以在热电偶输入的正负极间产生一足以使测量系统满量程的电压差，温度控制模块可以及时检测这个大于热电偶满量程的电压差，并发出报警，提示操作人员检测热电偶断线故障。而且用于开路检测的偏置电阻通过模拟开关连接，不会影响正常的温度测量精度。该方法简单可靠，实现成本低，可以检测各种类型热电偶是否开路，大大提高了生产效率及安全性。
[0031]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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】
1.一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特征在于，结构包括: N路热电偶，各路热电偶的两个测量端通过多路差分复用器与一温度控制模块相连接; 所述温度控制模块，其接受所述热电偶产生的热电信号，并将微小热电信号利用仪表运放放大后计算被测物体的温度； 所述多路差分复用器与温度控制模块之间设置开路检测电路。2.根据权利要求1所述的带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特征在于，所述开路检测电路具体为: 在多路差分复用器与温度控制模块之间设置偏置电阻，包括上偏置电阻R1、下偏置电阻R2，用来提供开路检测的偏置电压； 其中，上偏置电阻Rl通过模拟开关与正电源相连，下偏置电阻R2通过模拟开关与负电源相连。3.根据权利要求2所述的带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特征在于: 所述N路热电偶，其中N为自然数。4.根据权利要求3所述的带开路检测的多路热电偶温度检测系统，其特征在于: 所述上偏置电阻R1、下偏置电阻R2的阻值均不小于10ΜΩ。
【专利摘要】本实用新型提出了一种带开路检测的多路热电偶温度检测系统，通过模拟开关将多路热电偶汇聚到单个温度控制模块，并在热电偶与温度控制模块之间设置由模拟开关控制的偏置电阻，当热电偶开路时，可以在热电偶输入的正负极间产生一足以使测量系统满量程的电压差，温度控制模块可以及时检测这个大于热电偶满量程的电压差，并发出报警，提示操作人员检测热电偶断线故障。而且用于开路检测的偏置电阻通过模拟开关连接，不会影响正常的温度测量精度。该方法简单可靠，实现成本低，可以检测各种类型热电偶是否开路，大大提高了生产效率及安全性。
【IPC分类】G01K15/00, G01R31/02
【公开号】CN204694377
【申请号】CN201520240290
【发明人】孔祥玉, 李咸良, 赵怀玉
【申请人】山东创恒科技发展有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月20日
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