[发明专利]一种航天用可编程热电偶温度变送器

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天用可编程热电偶温度变送器，属于机电一体化领域。

背景技术

温度是航天运载及武器型号中的重要测量参数，热电偶是温度测量的主要原理之一，其中K型、E型、T型和钨铼型占热电偶产品的98％以上。单发运载及武器型号配套热电偶数量可达几十支，甚至接近百支，温度量程范围可达到数十种。随着航天运载及武器型号的高密度发射需求，热电偶温度变送器的配套数量急剧增长，对其提出了智能化、批量生产的要求。

现有型号用热电偶温度变送器很难满足上述要求，主要表现在：

1)现有产品的量程范围依靠内部电阻的阻值调节，同一系列产品的硬件不一致，生产效率较低，不适应批量生产；

2)现有产品由于元器件的差异，需要硬件调试，调试过程繁琐；

3)现有产品装配完成后，量程无法更改，智能化程度低。

因此，急需一种智能化程度高、量程可调、免硬件调试、适宜批量生产的新型航天用热电偶温度变送器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种航天用可编程热电偶温度变送器，该变送器智能化程度高、量程可调、免硬件调试、适宜批量生产，适用于K型、E型、T型和钨铼型等热电偶。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种航天用可编程热电偶温度变送器，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。

在上述航天用可编程热电偶温度变送器中，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。

在上述航天用可编程热电偶温度变送器中，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。

在上述航天用可编程热电偶温度变送器中，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。