一種信號處理電路及溫度檢測電路的製作方法

2023-11-10 07:39:07

本實用新型涉及信號處理及溫度檢測技術領域，具體而言，涉及一種信號處理電路及溫度檢測電路。

背景技術：

溫度信號變送一直應用在各行各業中，包括工業、電子、冶金、石油、化工等技術領域。其採集方式多種多樣，比如，熱電阻、熱電偶、熱敏電阻、集成溫度傳感器和數字式溫度傳感器等多種溫度採集元器件。

其中，熱電阻由於具有測量精度高、性能穩定、使用方便、測量範圍寬等優勢，在高精度、低溫測量技術領域中佔有及其重要的地位，所以有著相當廣泛的應用場合。

發明人經研究發現，在現有技術中，應用熱電阻進行溫度檢測和處理存在著安全性能較低和信號處理的結果精度不高的問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種信號處理電路，通過設置防護電路，以改善信號處理電路的安全性能較低和信號處理結果的精度不高的問題。

本實用新型的另一目的在於提供一種溫度檢測電路，通過設置防護電路，以改善信號處理電路的安全性能較低和信號處理結果的精度不高的問題。

為實現上述目的，本實用新型實施例採用如下技術方案：

一種信號處理電路，包括防護電路、採樣電路、線性電路以及轉換輸出電路，所述防護電路的輸出端與所述採樣電路的輸入端連接，所述採樣電路的輸出端與所述線性電路的輸入端連接，所述線性電路的輸出端與所述轉換輸出電路的輸入端連接。

所述防護電路濾除待處理信號中的幹擾信號後得到第一信號並發送至所述採樣電路，所述待處理信號為熱電阻感應溫度生成的電阻值信號。

所述採樣電路對所述第一信號進行採樣處理，根據採樣的結果產生第二信號並發送至所述線性電路。

所述線性電路對所述第二信號進行線性化處理後產生第三信號並發送至所述轉換輸出電路。

所述轉換輸出電路將所述第三信號進行轉換處理並對外輸出。

在本實用新型實施例較佳的選擇中，在上述信號處理電路中，所述信號處理電路還包括對所述熱電阻工作於非線性區時所對應的第二信號進行補償處理的補償電路，所述補償電路與所述線性電路連接。

在本實用新型實施例較佳的選擇中，在上述信號處理電路中，所述信號處理電路還包括對線性化處理的基準點進行調節的零點調節電路，所述零點調節電路與所述線性電路連接。

在本實用新型實施例較佳的選擇中，在上述信號處理電路中，所述信號處理電路還包括對線性化處理的範圍進行調節的滿度調節電路，所述滿度調節電路與所述線性電路連接。

在本實用新型實施例較佳的選擇中，在上述信號處理電路中，所述轉換輸出電路包括將所述第三信號轉換為電壓信號並對外輸出的電壓轉換輸出電路和將所述第三信號轉換為電流信號並對外輸出的電流轉換輸出電路，所述電壓轉換輸出電路和所述電流轉換輸出電路分別與所述線性電路的輸出端連接。

在本實用新型實施例較佳的選擇中，在上述信號處理電路中，所述信號處理電路還包括隔離外部信號對所述轉換輸出電路產生幹擾的隔離電路，所述隔離電路連接在所述線性電路的輸出端與所述轉換輸出電路的輸入端之間。

在本實用新型實施例較佳的選擇中，在上述信號處理電路中，所述信號處理電路還包括對所述第三信號進行濾波處理的濾波電路，所述濾波電路連接在所述隔離電路的輸出端與所述轉換輸出電路的輸入端之間。

在本實用新型實施例較佳的選擇中，在上述信號處理電路中，所述信號處理電路還包括電壓可調節的電源，所述電源分別與所述線性電路的電源端和所述濾波電路的電源端連接。

在本實用新型實施例較佳的選擇中，在上述信號處理電路中，所述防護電路包括正溫度係數電阻和與所述正溫度係數電阻連接的高壓電容。

在上述基礎上，本實用新型實施例還提供了一種溫度檢測電路，所述溫度檢測電路包括溫度信號採集電路和所述信號處理電路，所述溫度信號採集電路與所述信號處理電路連接。

所述溫度信號採集電路包括熱電阻，所述熱電阻感應溫度生成電阻值信號並發送至所述信號處理電路。

本實用新型提供一種信號處理電路及溫度檢測電路，通過設置防護電路對幹擾信號進行濾除處理，有效地提高了信號處理電路的安全性能以及信號處理結果的精度。

進一步地，通過設置補償電路對熱電阻工作於非線性區時所對應的第二信號進行補償處理，有效地提高了第二信號的線性度。

為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的信號處理電路的系統框圖；

圖2為本實用新型實施例提供的線性電路及相關電路的連接框圖；

圖3為本實用新型實施例提供的電源及相關電路的連接框圖；

圖4為本實用新型實施例提供的溫度檢測電路的系統框圖。

圖標：10-溫度檢測電路；100-信號處理電路；110-防護電路；120-採樣電路；130-線性電路；132-補償電路；134-零點調節電路；136-滿度調節電路；140-隔離電路；150-濾波電路；160-轉換輸出電路；162-電壓轉換輸出電路；164-電流轉換輸出電路；170-電源；180-電源隔離電路；200-溫度信號採集電路。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的上述描述中，需要說明的是，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種信號處理電路100。所述信號處理電路100包括防護電路110、採樣電路120、線性電路130、隔離電路140、濾波電路150以及轉換輸出電路160。

進一步地，在本實施例中，所述防護電路110的輸出端與所述採樣電路120的輸入端連接，所述採樣電路120的輸出端與所述線性電路130的輸入端連接，所述線性電路130的輸出端與所述隔離電路140的輸入端連接，所述隔離電路140的輸出端與所述濾波電路150的輸入端連接，所述濾波電路150的輸出端與所述轉換輸出電路160的輸入端連接。

通過上述設計，所述信號處理電路100的工作原理為：所述防護電路110濾除待處理信號中的幹擾信號後得到第一信號並發送至所述採樣電路120，所述待處理信號為熱電阻感應溫度生成的電阻值信號。所述採樣電路120對所述第一信號進行採樣處理，根據採樣的結果產生第二信號並發送至所述線性電路130。所述線性電路130對所述第二信號進行線性化處理後產生第三信號，並通過所述隔離電路140與所述濾波電路150的處理髮送至所述轉換輸出電路160。所述轉換輸出電路160將所述第三信號進行轉換處理並對外輸出。

進一步地，在本實施例中，所述防護電路110可以包括正溫度係數電阻和與高壓電容，所述正溫度係數電阻與所述高壓電容連接。通過所述正溫度係數電阻與所述高壓電容的共同作用可以有效地濾除所述待處理信號中的幹擾信號，以避免所述幹擾信號對所述電阻值信號形成疊加效果，從而形成串擾，進而引起噪聲。

可選地，所述正溫度係數電阻的形式可以包括多種，既可以是由半導體材料製成，也可以是具有正溫度係數的元器件。在本實施例中，所述正溫度係數電阻為一種具有溫度敏感性的半導體電阻。

可選地，所述高壓電容的種類不受限制，既可以是高壓陶瓷電容，也可以是高壓薄膜電容，還可以是高壓聚丙乙烯電容。在本實施例中，優選為高壓陶瓷電容。高壓陶瓷電容具有尺寸小、耐壓高、性能穩定、不會產生汙染以及不易爆炸的優勢，可以提高所述防護電路110的防護等級。

進一步地，在本實施例中，所述採樣電路120可以包括模擬開關、保持電容和同相電路。通過所述模擬開關、保持電容和同相電路的共同作用，所述第一信號通過所述採樣電路120的模擬信號輸入端進入所述採樣電路120，並在所述採樣電路120的控制信號的控制下進行採樣處理，以產生所述第二信號，並通過所述採樣電路120的模擬信號輸出端發送至所述線性電路130。

可選地，所述模擬開關的形式可以是很多，不受限制。在本實施中，優選為金屬-氧化物-半導體場效應電晶體。

可選地，所述保持電容的類型可以包括多種，不受限制。在本實施例中，優選為陶瓷電容。

可選地，所述同相電路為一種同相比例運算電路。所述同相比例運算電路的運算放大器的同相端接入需要處理信號、反相端通過一電阻接地。所述同相比例運算電路具有輸入電阻高、輸出電阻低的特點，以實現電壓串聯負反饋放大的作用。

結合圖2，在本實施例中，所述線性電路130可以連接有補償電路132。所述補償電路132用於對所述熱電阻工作於非線性區時所對應的第二信號以及信號傳輸過程中導線兩端由於電阻而引起電壓降進行補償處理，以提高所述線性電路130對所述第二信號進行處理後產生的所述第三信號的線性度。

可選地，所述補償電路132的具體構成可以是多種形式，不受限制。在本實施例中，通過一個監視需要處理的信號的檢測電阻器以及與該信號成比例的信號供應器件和信號吸收器件，可以調節所述補償電路132的輸出信號的幅值，從而實現對所述第二信號的補償作用。

進一步地，在本實施例中，所述線性電路130還可以連接有零點調節電路134。所述零點調節電路134用於對所述線性電路130的線性化處理的基準點進行調節，以降低模擬電路中由於信號不穩定所帶來的誤差，從而提高所述信號處理電路100的精度。

進一步地，在本實施例中，所述線性電路130還可以連接有滿度調節電路136。所述滿度調節電路136用於對所述線性電路130的線性化處理的範圍進行調節，以根據實際需求在保持一定精度的條件下選擇合適的線性化處理的範圍，從而控制所述待處理信號的測量範圍。

進一步地，在本實施例中，所述隔離電路140連接在所述線性電路130的輸出端與所述轉換輸出電路160的輸入端之間，以實現所述線性電路130與所述轉換輸出電路160之間的電氣隔離。所述隔離電路140用於隔離外部信號對所述轉換輸出電路160產生幹擾。

可選地，所述隔離電路140可以包括隔離元件。所述隔離元件的種類可以是多種，既可以是變壓器，也可以是繼電器，還可以是光電耦合器。在本實施例中，所述隔離元件優選為光電耦合器。

進一步地，在本實施例中，所述濾波電路150連接在所述隔離電路140的輸出端與所述轉換輸出電路160的輸入端之間，以對所述第三信號進行濾波處理，降低所述第三信號的誤差。

可選地，所述濾波電路150可以由多種元件組成，既可以是並聯電容器，也可以是串聯電感器，還可以是由電感和電容組成的複式濾波電路。在本實施例中，優選為由電感和電容組成的複式濾波電路。

進一步地，在本實施例中，所述轉換輸出電路160可以包括電壓轉換輸出電路162和電流轉換輸出電路164。所述電壓轉換輸出電路162和所述電流轉換輸出電路164分別與所述線性電路130的輸出端連接。所述電壓轉換輸出電路162用於將所述第三信號轉換為電壓信號並對外輸出，所述電流轉換輸出電路164用於將所述第三信號轉換為電流信號並對外輸出的。

通過上述電壓轉換輸出電路162和電流轉換輸出電路164的設計，可以根據實際需求將所述待處理信號轉換為需要的電壓或電流信號，有效地提高了所述信號處理電路100的實用性。

結合圖3，在本實施例中，所述信號處理電路100還包括電源170。所述電源170分別與所述線性電路130的電源端和所述濾波電路150的電源端連接，所述電源170的電壓值可以調節。根據實際需求，將調節後的滿足要求的電壓分別輸入所述線性電路130和濾波電路150。

進一步地，在本實施例中，所述電源170與所述濾波電路150之間還連接有電源隔離電路180。通過所述電源隔離電路180，可以進一步地避免所述轉換輸出電路160受外部信號的幹擾。

結合圖4，本實施例還提供一種溫度檢測電路10。所述溫度檢測電路10包括上述信號處理電路100和溫度信號採集電路200，所述溫度信號採集電路200與所述信號處理電路100連接。

所述溫度信號採集電路200將待採集的溫度信號通過所述溫度信號採集電路200的採集後，發送至所述信號處理電路100，並經過所述信號處理電路100的處理後對外輸出。

可選地，所述溫度信號採集電路200的實現方式包括多種，不受限制。在本實施例中，優選為熱電阻。通過所述熱電阻感應所述待採集的溫度信號生成電阻值信號並發送至所述信號處理電路100。

可選地，所述熱電阻可以為多種，既可以是鉑電阻，也可以是銅電阻。在本實施例中，所述熱電阻優選為鉑電阻。

綜上所述，本實用新型提供的一種信號處理電路100及溫度信號處理電路100。通過設置防護電路110對幹擾信號進行濾除處理，有效地提高了信號處理電路100的安全性能以及信號處理結果的精度。其次，通過設置滿度調節電路136，可以根據實際需求在保持一定精度的條件下選擇合適的線性化處理的範圍，從而控制所述待處理信號的測量範圍，有效地提高了信號處理電路100的實用性。最後，通過設置電壓轉換輸出電路162和電流轉換輸出電路164，可以根據實際需求將所述待處理信號轉換為需要的電壓或電流信號，進一步地提高了信號處理電路100的實用性。

在本實用新型的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。