溫度是航天運載及武器型號中的重要測量參數(shù)，熱電偶是溫度測量的主要原理之一，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)運載及武器型號配套熱電偶數(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。隨著航天運載及武器型號的高密度發(fā)射需求，熱電偶溫度變送器的配套數(shù)量急劇增長，對其提出了智能化、批量生產(chǎn)的要求。
然而現(xiàn)有型號用熱電偶溫度變送器很難滿足上述要求?，F(xiàn)有產(chǎn)品的量程范圍依靠內(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)試過程繁瑣；現(xiàn)有產(chǎn)品裝配完成后，量程無法更改，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)意無極限，儀表大發(fā)明。針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，今天【儀表大發(fā)明】為大家介紹一個獲國家授權(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、可編程冷端補償電路、運算放大電路、輸出保護(hù)電路組成，電源電路實現(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調(diào)整到合適的電壓范圍；可編程冷端補償電路能敏感熱電偶冷端溫度，將冷端溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，對熱電偶的冷端溫度進(jìn)行補償；運算放大電路將可編程放大電路和可編程冷端補償電路的輸出信號運算放大至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，保護(hù)下一級系統(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。
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償電路、可編程放大電路、運算放大電路、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外部的測試編程工裝調(diào)試電路的零位和放大倍數(shù)，將熱電偶信號調(diào)整到0.2V～4.8V電壓范圍，并將電壓信號輸出給運算放大電路，在線編程調(diào)試合格后，將零位和放大倍數(shù)固定；可編程冷端補償電路：敏感熱電偶冷端溫度，對熱電偶的冷端溫度進(jìn)行補償，并將熱電偶的冷端溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出給運算放大電路；在變送器裝配完成后通過外部的測試編程工裝調(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；運算放大電路：將可編程放大電路和可編程冷端補償電路輸出的電壓信號運算放大至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，保護(hù)下一級系統(tǒng)不受損壞；電源電路：為可編程冷端補償電路、可編程放大電路和運算放大電路供電，并實現(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)后一級電路；第7引腳為調(diào)理后的信號輸出；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，濾除信號干擾；C4濾除輸入信號干擾。
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，通過外部的測試編程工裝對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調(diào)理到0.2V～4.8V，調(diào)試合格后，測試編程工裝通過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涠藴囟刃盘栟D(zhuǎn)化為電壓信號；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)理后的冷端補償信號輸出，所述冷端補償信號輸出至運算放大電路，并通過變送器的接插件引出，以測試?yán)涠搜a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，確定可編程冷端補償電路的零位和放大倍數(shù)，通過測試編程工裝對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，測試編程工裝通過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，接插件為九個接點，接點分配為：電源正，信號地，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，冷端補償測試端VLD，可編程放大器芯片的程控數(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：
此發(fā)明變送器由可編程冷端補償電路、可編程放大電路、運算放大電路、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)明測試編程工裝通過產(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償電路的零位和放大倍數(shù)，在線編程調(diào)試合格后，通過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，實現(xiàn)量程可調(diào)、免硬件調(diào)試、適宜批量生產(chǎn)的優(yōu)點，并且調(diào)試過程簡單；
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，量程無法更改，智能化程度低的缺點。
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)明運算放大電路將可編程放大電路和可編程冷端補償電路的輸出信號運算放大至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，保護(hù)下一級系統(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，實現(xiàn)了硬件結(jié)構(gòu)的小型化設(shè)計和硬件結(jié)構(gòu)的一致性。
如需進(jìn)一步了解該發(fā)明，可下載該說明書做詳細(xì)了解。下載地址：http://m.caturday.cn/Technology/Detail/33780.html
往期： 【儀表大發(fā)明】之線圈接地路徑檢測的磁流量計
【儀表大發(fā)明】之鉑銠熱電偶
【儀表大發(fā)明】之無線遠(yuǎn)傳水表
【儀表大發(fā)明】之基于PROFIBUS-PA協(xié)議的壓力變送器
【儀表大發(fā)明】之內(nèi)置屏蔽段雷達(dá)物位計
