本實(shí)用新型涉及一種高溫環(huán)境下具有溫度補(bǔ)償?shù)拇箅娏鳒y量電路，屬于大電流測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，在高溫環(huán)境下的大電流測量電路設(shè)計(jì)及實(shí)施過程中，大多沒有采用溫度補(bǔ)償，或者采用熱電偶測量專用芯片實(shí)現(xiàn)溫度測量。上述技術(shù)方案存在的問題是：1、沒有溫度補(bǔ)償導(dǎo)致大電流測量誤差極大，影響實(shí)際應(yīng)用；2、專用芯片方案成本高而且專用芯片選型較難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于，提供一種設(shè)計(jì)合理、測量精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低且易于實(shí)現(xiàn)的高溫環(huán)境下具有溫度補(bǔ)償?shù)拇箅娏鳒y量電路，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：一種高溫環(huán)境下具有溫度補(bǔ)償?shù)拇箅娏鳒y量電路，包括熱電偶溫度測量模塊、跨步電壓測量模塊、MCU通訊及ADC采樣模塊、RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊以及上位機(jī)，所述MCU通訊及ADC采樣模塊通過ADC采樣端口分別與電偶溫度測量模塊和跨步電壓測量模塊，同時(shí)MCU通訊及ADC采樣模塊的串口發(fā)送端與RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊的串口接收端相連，RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊通過串口發(fā)送端與上位機(jī)連接，電源模塊將電壓變換及高精度低溫漂穩(wěn)壓后供給MCU通訊及ADC采樣模塊。

所述熱電偶溫度測量模塊包括一根熱電偶、4個(gè)電阻、一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)溫度測量IC，熱電偶的兩端分別與第五電阻以及第七電阻相連，其中與熱電偶正極相連的第五電阻的另一端接運(yùn)算放大器的正極輸入端，與熱電偶負(fù)極相連的第七電阻的另一端接運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端；運(yùn)算放大器的輸出端與第八電阻相連，第八電阻的另一端與運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連；運(yùn)算放大器的正極輸入端與第六電阻相連，第六電阻的另一端與溫度測量IC的輸出端相連。

所述跨步電壓測量模塊包括2個(gè)接觸探針、4個(gè)電阻及一個(gè)運(yùn)算放大器，正極接觸探針的一端與高溫導(dǎo)電桿相連，另一端與第一電阻相連，第一電阻的另一端與運(yùn)算放大器的正極輸入端相連；負(fù)極接觸探針的一端與第三電阻相連，第三電阻的另一端與運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連；運(yùn)算放大器的輸出端與第四電阻相連，第四電阻的另一端與運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連；運(yùn)算放大器的正極輸入端與第二電阻相連，第二電阻的另一端與GND相連。

所述MCU通訊及ADC采樣模塊的一個(gè)ADC采樣端口與熱電偶溫度測量模塊的運(yùn)算放大器輸出端相連，另一個(gè)ADC采樣端口與熱電偶溫度測量模塊的的溫度測量IC的輸出端相連；同時(shí)，MCU通訊及ADC采樣模塊的一個(gè)ADC采樣端口與跨步電壓測量模塊的運(yùn)算放大器輸出端相連，一個(gè)串口接收端與第九電阻相連，第九電阻的另一端與RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊的接收端相連，另一個(gè)串口的發(fā)送端與RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊的接收端相連。

所述RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊的串口接收端與MCU通訊及ADC采樣模塊的串口發(fā)送端相連，其串口發(fā)送端與第九電阻相連；485A、485B及GND與一個(gè)插座相連。

所述電源模塊的LM7805的輸入端與輸入電壓9V相連，LM7805的輸出5V端與3.3V穩(wěn)壓塊的輸入端相連；在9V電壓端、5V電壓端及3.3V電壓端分別連接濾波電容到GND端。

由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型的MCU處理器通過ADC采樣端口實(shí)時(shí)采集導(dǎo)電桿的溫度及跨步電壓，結(jié)合導(dǎo)電桿的截面積尺寸、跨步電壓距離以及導(dǎo)電桿溫度，計(jì)算出流經(jīng)導(dǎo)電桿的電流，并通過RS485芯片傳輸給上位機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)了高溫環(huán)境下具有溫度補(bǔ)償功能的大電流測量技術(shù)，提高大電流的測量精度和測量實(shí)時(shí)性，具有數(shù)據(jù)傳輸可靠、成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的電路方框圖；

圖2是熱電偶溫度測量模塊的電路圖；

圖3是跨步電壓測量模塊的電路圖；

圖4是MCU通訊及ADC采樣模塊的電路圖；

圖5是RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊的電路圖；

圖6是電源模塊的電路圖。

附圖標(biāo)記說明：1-MCU通訊及ADC采樣模塊，2-RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊，3-上位機(jī)，4-電源模塊，5-跨步電壓測量模塊，6-熱電偶溫度測量模塊。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型的實(shí)施例：高溫環(huán)境下具有溫度補(bǔ)償?shù)拇箅娏鳒y量電路的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括熱電偶溫度測量模塊6、跨步電壓測量模塊5、MCU通訊及ADC采樣模塊1、RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊2、電源模塊4以及上位機(jī)3，所述MCU通訊及ADC采樣模塊1通過ADC采樣端口分別與電偶溫度測量模塊6和跨步電壓測量模塊5，同時(shí)MCU通訊及ADC采樣模塊1的串口發(fā)送端與RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊2的串口接收端相連，RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊2通過串口發(fā)送端與上位機(jī)3連接，電源模塊4將電壓變換及高精度低溫漂穩(wěn)壓后供給MCU通訊及ADC采樣模塊1。

參見圖2，所述熱電偶溫度測量模塊6包括一根K型熱電偶、4個(gè)高精度低溫漂電阻(第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7及第八電阻R8)、一個(gè)低偏置低溫漂運(yùn)算放大器AD8629和一個(gè)溫度測量芯片TC1047A，熱電偶的兩端分別與第五電阻R5以及第七電阻R7相連，其中與熱電偶正極相連的第五電阻R5的另一端接運(yùn)算放大器的正極輸入端，與熱電偶負(fù)極相連的第七電阻R7的另一端接運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端；運(yùn)算放大器的輸出端與第八電阻R8相連，第八電阻R8的另一端與運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連；運(yùn)算放大器的正極輸入端與第六電阻R6相連，第六電阻R6的另一端與溫度測量IC的輸出端相連。其中電阻R5＝R7、R6＝R8，與運(yùn)放構(gòu)成差分比例放大器，溫度測量芯片TC1047A的輸出端提供偏置電壓。熱電偶溫度測量模塊6的輸出電壓為：

Vt＝f(△t,Ek)*R6/R5+Vref

Vt：運(yùn)放輸出電壓；

△t：熱電偶的冷熱端溫度差；

Ek：熱電偶的熱電動勢；

f(△t,Ek)：熱電偶輸出電壓與溫度的確定函數(shù)；

Vref：溫度測量IC輸出電壓熱電偶的冷端溫度。

參見圖3，所述跨步電壓測量模塊5包括2個(gè)跨步電壓接觸探針、一個(gè)低偏置低溫漂運(yùn)算放大器AD8629以及4個(gè)高精度低溫漂電阻(第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3以及第四電阻R4)，正極接觸探針的一端與高溫導(dǎo)電桿相連，另一端與第一電阻R1相連，第一電阻R1的另一端與運(yùn)算放大器的正極輸入端相連；負(fù)極接觸探針的一端與第三電阻R3相連，第三電阻R3的另一端與運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連；運(yùn)算放大器的輸出端與第四電阻R4相連，第四電阻R4的另一端與運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連；運(yùn)算放大器的正極輸入端與第二電阻R2相連，第二電阻R2的另一端與GND相連。其中電阻R1＝R3、R2＝R4，與低偏置低溫漂運(yùn)算放大器AD8629構(gòu)成差分比例放大器?？绮诫妷簻y量模塊5的輸出電壓為：

Vu＝△V*R3/R1

Vu：運(yùn)放輸出電壓；

△V：跨步電壓；

參見圖4，所述MCU通訊及ADC采樣模塊1的一個(gè)ADC采樣端口與熱電偶溫度測量模塊6的運(yùn)算放大器輸出端相連，另一個(gè)ADC采樣端口與熱電偶溫度測量模塊6的的溫度測量IC的輸出端相連；同時(shí)，MCU通訊及ADC采樣模塊1的一個(gè)ADC采樣端口與跨步電壓測量模塊5的運(yùn)算放大器輸出端相連，一個(gè)串口接收端與第九電阻R9相連，第九電阻R9的另一端與RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊2的接收端相連，另一個(gè)串口的發(fā)送端與RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊2的接收端相連。所述MCU通訊及ADC采樣模塊1通過ADC采樣端口采集溫度及跨步電壓數(shù)值，計(jì)算出流經(jīng)導(dǎo)電桿的電流如下：

I＝U/R

U＝Vu/(R3/R1)………………實(shí)際跨步電壓；

R＝p*(1+a*t)*L/S

p：導(dǎo)電桿的常溫20℃電阻率；

a：導(dǎo)電桿的電阻率溫度系數(shù)

t：導(dǎo)電桿的溫度

L：導(dǎo)電桿跨步電壓測量距離；

S：導(dǎo)電桿的橫截面積；

參見圖5，所述RS485傳輸轉(zhuǎn)換模塊2的串口接收端與MCU通訊及ADC采樣模塊1的串口發(fā)送端相連，其串口發(fā)送端與第九電阻R9相連；485A、485B及GND與一個(gè)插座相連。

參見圖6，所述電源模塊4的LM7805的輸入端與輸入電壓9V相連，LM7805的輸出5V端與3.3V穩(wěn)壓塊的輸入端相連；在9V電壓端、5V電壓端及3.3V電壓端分別連接濾波電容到GND端。