基于AD595的多路测温系统设计

　　温度是表征物体冷热程度的参量,当物体的温度发生变化,其很多性质也将发生变化,因此通过对温度的测量与控制,可以反映出物体的特性。温度测量被广泛地应用于社会生活中的各个领域,如家电、汽车、石油化工行业中,以控制其工作温度范围[1, 2]。温度测量常常采用热电偶、热电阻、热敏电阻之类模拟传感器,经信号采样、放大和模拟数字转换处理,最后获取被测温度信号。在测温系统中,通常不单单只有一路温度信号,采用优良性能的AD595放大器,设计了多路K型热电偶的测量和采集系统。

　　1　AD595功能

　　AD595是美国AD公司生产的热电偶专用集成放大芯片,适用于K型热电偶, AD595内部有两个压差放大器(differential amplifiers),它们的输出加起来后再经过一个高增益的放大器作回授控制,图1为AD595内部结构图。图中+IN和-IN为热电偶输入脚, VO为输出电压脚, FB通常需短接于VO以便实现控制回路, V+为正电源供应, V-负电源供应,若负电源为0,则V-需短接于COM再接地。AD595有热电偶断线检测功能,并将断线警报由+ALM和-ALM输出,若不用此警报,则必须将-ALM短接于COM;其余的+C, -C, +T, -T为校准接脚,可接电阻来改变放大倍率值。

　　2　测温电路设计

　　镍铬-镍硅K型热电偶对应的输出电压值在毫伏级以内,需要通过放大器将热电偶信号放大,进行采集。图2为热电偶信号采集示意图,选用多通道选择开关CD4051进行信号的选取、信号放大器为K型热电偶专用放大器AD595、数据采集卡是研华公司的PCI-1716,最终通过计算机实现对热电偶信号的采集。

　　3　软件实现

　　热管性能测试,需要同时采集多路热电偶信号,而在实际上不需要每路传感器连接一个专用放大器,可考虑通过数据采集卡的D/A功能,控制多路选择开关,依次选择多路传感器信号,这种设计可近似认为是同时采集到的多路信号,同时还节省了硬件成本[5]。图3为多路信号采集流程图, (a)中是多路信号采集主流程图,首先确定要采集数据的数量和采集时间间隔,然后依次选择每个通道,进行数据的采集与存储; (b)中为单通道信号的处理流程,多次测量取平均值,可以解决数据采集过程中信号的不确定扰动造成的误差。

　　图4为用VB6·0实现的W indows数据接收界面,输入采集次数,时间间隔,然后按下开始健,即可实现多路温度传感器数据的采集。

　　基于AD595放大器,设计了K型热电偶的多路温度传感器系统,通过数据采集卡实现了信号的转换和采集,并在计算机上编写采集程序,完成了数据采集。多路温度传感器设计适合于少量多路信号的采集,通过共用放大器,节省设计成本,具有很好的应用效果。