[发明专利]一种航天用可编程热电偶温度变送器

权利要求书

1.一种航天用可编程热电偶温度变送器，其特征在于：包括可编程冷端补偿电路、可编程放大电路、运算放大电路、输出保护电路和电源电路，其中：

可编程放大电路：在变送器装配完成后通过外部的测试编程工装调试电路的零位和放大倍数，将热电偶信号调整到0.2V～4.8V电压范围，并将电压信号输出给运算放大电路，在线编程调试合格后，将零位和放大倍数固定；

可编程冷端补偿电路：敏感热电偶冷端温度，对热电偶的冷端温度进行补偿，并将热电偶的冷端温度信号转化为电压信号输出给运算放大电路；在变送器装配完成后通过外部的测试编程工装调试电路的零位和放大倍数，在线编程调试合格后，将零位和放大倍数固定；

运算放大电路：将可编程放大电路和可编程冷端补偿电路输出的电压信号运算放大至0～5V，并输出给输出保护电路；

输出保护电路：将运算放大电路的输出电压限定在-0.5V～+6.5V的范围内，在电路故障时，保护下一级系统不受损坏；

电源电路：为可编程冷端补偿电路、可编程放大电路和运算放大电路供电，并实现电源滤波、反接保护和瞬态冲击保护。

2.根据权利要求1所述的一种航天用可编程热电偶温度变送器，其特征在于：所述可编程放大电路包括可编程放大器芯片和C1-C6六个电容，其中可编程放大器芯片的第1引脚和第8引脚用于5V电源输入；第2引脚用于低通滤波；第3引脚可编程设定放大器的零位和放大倍数，零位可设置为20mv～5V，放大倍数可设置为70～1280倍；第4引脚和第5引脚分别接输入热电偶信号的负极和正极；第6引脚接5V用于钳位输出电压，使输出电压不高于5V，保护后一级电路；第7引脚为调理后的信号输出；C1、C2、C5和C6滤除电源纹波；C3与可编程放大器芯片的内部电阻构成低通滤波器，滤除信号干扰；C4滤除输入信号干扰。

3.根据权利要求2所述的一种航天用可编程热电偶温度变送器，其特征在于：所述变送器完成装配后，通过外部的测试编程工装对可编程放大器芯片第3引脚进行编程，设定零位和放大倍数，将不同量程的热电偶信号调理到0.2V～4.8V，调试合格后，测试编程工装通过可编程放大器芯片第3引脚，编程熔断可编程放大器芯片内部的多晶硅主熔丝，将零位和放大倍数固定。

4.根据权利要求1所述的一种航天用可编程热电偶温度变送器，其特征在于：所述可编程冷端补偿电路由薄膜铂电阻元件、电阻电桥电路、可编程放大器芯片和C7-C11五个电容组成，其中电阻电桥电路由R1、R2、R3和薄膜铂电阻组成，薄膜铂电阻的阻值随冷端温度的变化而变化，电阻电桥将冷端温度信号转化为电压信号；可编程放大器芯片的第4引脚和第5引脚接电阻电桥；第7引脚为调理后的冷端补偿信号输出，所述冷端补偿信号输出至运算放大电路，并通过变送器的接插件引出，以测试冷端补偿精度；第1引脚和第8引脚用于5V电源输入；第2引脚用于低通滤波；第3引脚可编程设定放大器的零位和放大倍数，零位可设置为20mv～5V，放大倍数可设置为70～1280倍；第6引脚接5V用于钳位输出电压，使输出电压不高于5V，保护后一级电路；C7、C8、C10和C11滤除电源纹波；C9与可编程放大器芯片的内部电阻构成低通滤波器，滤除信号干扰。

5.根据权利要求4所述的一种航天用可编程热电偶温度变送器，其特征在于：所述变送器完成装配后，根据热电偶类型、可编程放大电路的增益和偏置电压，确定可编程冷端补偿电路的零位和放大倍数，通过测试编程工装对可编程放大器芯片第3引脚进行编程，设定零位和放大倍数，编程调试合格后，测试编程工装通过可编程放大器芯片第3引脚，编程熔断可编程放大器芯片内部的多晶硅主熔丝，将零位和放大倍数固定。

6.根据权利要求1所述的一种航天用可编程热电偶温度变送器，其特征在于：所述电源电路由限流电阻、防反接二极管、旁路电容、电压基准源构成，其中限流电阻防止后续电路短路造成电源短路；旁路电容用来抑制电源电路的干扰和瞬态冲击保护；防反接二极管避免电源反接对电路造成损坏；电压基准源为2.5V基准源和5V基准源，为各模块电路提供高精度电源。

7.根据权利要求1所述的一种航天用可编程热电偶温度变送器，其特征在于：所述输出保护电路由两只二极管组成，将输出电压限定在-0.5V～+6.5V的范围内。

8.根据权利要求1所述的一种航天用可编程热电偶温度变送器，其特征在于：所述变送器的硬件结构由印制板、外壳、盖板、接插件组成，接插件为九个接点，接点分配为：电源正，信号地，机械地，热电偶输入正端Vi+，热电偶输入负端Vi-，输出电压VO，冷端补偿测试端VLD，可编程放大器芯片的程控数字输入端DIGIN1和DIGIN2。