专利名称：Can总线型智能铂电阻温度计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及船舶等工业领域的现场温度测量、变送和信号传输，特别是涉及一种CAN总线型智能钼电阻温度计。
背景技术：
目前在船舶等工业领域，钼电阻温度信号远传的实现一般采用三线制或四线制引出连接导线，由远端温度变送器进行供电、转换为DC4mA 20mA模拟信号(电流信号)，或者由远端的温度采集卡直接进行采集转换，即目前的钼电阻温度信号远传基本上要依靠远端设备来实现，因此，在实际操作过程中容易受到远端设备的影响。而随着数字化仪表与控制技术的发展，带现场总线的远传智能型测量仪表应用需求逐渐增多，而目前的钼电阻温度计一般输出DC4mA 20mA模拟信号，应用范围明显受到限制。

实用新型内容本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种温度传感器与变送及信号输出仪表电路一体化设计、且能够同时输出DC4mA 20mA模拟信号和CAN总线信号的CAN总线型智能钼电阻温度计。本实用新型提供的CAN总线型智能钼电阻温度计，它包括铠装钼电阻和仪表盒， 所述仪表盒内设置有仪表电路和电缆接线口，所述仪表电路包括电流采集处理电路、电源电路、电阻匹配网络、电阻信号转电流电路、输出接口和CAN总线接口电路，所述电流采集处理电路分别与电阻匹配网络、电阻信号转电流电路相连，电流采集处理电路还通过CAN 总线接口电路与输出接口相连，电阻匹配网络通过电阻信号转电流电路与输出接口相连。在上述技术方案中，所述铠装钼电阻的外部套有不锈钢保护管，所述不锈钢保护管依次通过螺纹套、连接机构、连接散热管与仪表盒相连。在上述技术方案中，所述连接散热管上设置有散热鳍片。在上述技术方案中，所述电流采集处理电路包括器件Ul，所述器件Ul的CPU为 LM3S2276芯片，器件Ul包括调试接口、CAN_RX端口、CAN_TX端口和AD转换电路，器件Ul 通过CAN_RX端口、CAN_TX端口与CAN总线接口电路相连。在上述技术方案中，所述电源电路包括器件U2和U3，所述器件U3是DC/DC转换器，所述器件U2为变压器，器件U2与器件Ul相连。在上述技术方案中，所述电阻匹配网络包括器件TO、U6、电阻Rl和R2，器件TO、TO 均为数字电位器，电阻Rl为零点匹配电阻，器件U5、TO均与器件Ul相连，器件U5、TO分别通过电阻Rl、R2与电阻信号转电流电路相连。在上述技术方案中，所述CAN总线接口电路包括器件U7、U8，所述器件U7为CAN总线收发器，器件U8分别与器件Ul和U7相连，器件U7与输出接口相连。在上述技术方案中，所述电阻信号转电流电路包括器件U4、电阻R3、三极管Ql和 Q2，所述器件U4为XTO105芯片，器件U4通过电阻R3与三极管Q2相连，三极管Q2与电阻匹配网络相连，三极管Ql与电源电路相连。本实用新型中铠装钼电阻的探头引出三根导线，在温度计顶部仪表盒内，通过电阻匹配网络和XTR105芯片转换为电流信号，电流信号经LM3S2276芯片电路进行A/D采集和标度、格式转换，通过输出接口可组合输出DC4mA 20mA模拟信号和CAN总线信号。在使用温度计时采用不同的接线方式，可输出DC4mA 20mA模拟信号或者CAN总线信号，也可根据使用要求，同时输出DC4mA 20mA模拟信号和CAN总线信号，以同时满足模拟表头指示和数字化测温的要求。与现有技术相比，本实用新型的优点在于(1)本实用新型采用仪表电路与钼电阻一体化、小型化设计，钼电阻传感器为 PtlOO铠装钼电阻传感器，满足船用条件要求。(2)本实用新型具有就地变送功能，可输出电流信号或CAN总线信号，也可同时输出电流信号和CAN总线信号。(3)本实用新型可通过CAN总线对温度计进行满度远程设定和校准，避免了零点和温度漂移。(4)本实用新型采用了散热鳍片，减少被测介质温度对仪表电路的影响，测量精度可达0. 5%，测温范围为0°C 350°C。(5)本实用新型的仪表电路耐高温、自身功耗低，能满足80°C的环境温度使用要求。

图1为本实用新型实施例的结构示意图；图2为本实用新型实施例的原理框图；图3为本实用新型实施例的电路图。图中1-铠装钼电阻，2-不锈钢保护管，3-螺纹套，4-连接机构，5-连接散热管，6-仪表盒，7-仪表电路，701-电流采集处理电路，702-电源电路，703-电阻匹配网络， 704-电阻信号转电流电路，705-输出接口，706-CAN总线接口电路。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述参见图1所示，本实用新型实施例提供的CAN总线型智能钼电阻温度计，包括铠装钼电阻1和仪表盒6，铠装钼电阻1的探头长度可定制，铠装钼电阻1的外部套有不锈钢保护管2，不锈钢保护管2依次通过螺纹套3、连接机构4、连接散热管5与仪表盒6相连，连接散热管5的长度为150mm (可定制)，其上设计有散热鳍片，以降低被测高温介质对仪表盒6 的温度影响。仪表盒6内设置有仪表电路7和电缆接线口。本实施例采用不锈钢材料并进行防水设计，仪表电路7能耐环境温度80°C，可满足船用化要求。参见图2所示，仪表电路7包括电流采集处理电路701、电源电路702、电阻匹配网络703、电阻信号转电流电路704、输出接口 705和CAN总线接口电路706，电流采集处理电路701分别与电阻匹配网络703、电阻信号转电流电路704相连，电流采集处理电路701还通过CAN总线接口电路706与输出接口 705相连，电阻匹配网络703通过电阻信号转电流电路704与输出接口 705相连。参见图3所示，电流采集处理电路701包括器件U1，器件Ul的CPU为LM3S2276 芯片，器件Ul包括调试接口、CAN_RX端口、CAN_TX端口和AD转换电路，器件Ul通过CAN_ RX端口、CAN_TX端口与CAN总线接口电路706相连。电源电路702包括器件U2和U3，所述器件U3是DC/DC转换器，所述器件U2为变压器，器件U2与器件Ul相连。电阻匹配网络 703包括器件TO、U6、电阻Rl和R2，器件TO、TO均为数字电位器，电阻Rl为零点匹配电阻， 器件TO、TO均与器件Ul相连，器件TO、TO分别通过电阻R1、R2与电阻信号转电流电路704 相连。CAN总线接口电路706包括器件U7、U8，器件U7为CAN总线收发器，器件U8分别与器件Ul和U7相连，器件U7与输出接口 705相连。电阻信号转电流电路704包括器件U4、 电阻R3、三极管Ql和Q2，所述器件U4为XTR105芯片，器件U4通过电阻R3与三极管Q2相连，三极管Q2与电阻匹配网络703相连，三极管Ql与电源电路702相连。本实用新型实施例的工作过程及原理如下电源通过输出接口 705中连接插座J2的管脚1和管脚6输入，输入电源电压范围是DC12 DCMV，可供电阻信号转换电流电路704直接使用。电源电路702中的器件U3 是DC/DC转换器，把输入的电源转换为5V，供CAN接口电路706使用；器件U2把5V转换为 3. 3V，供电流采集处理电路701使用。电阻匹配网络703中的Rl为零点匹配电阻，选用阻值允许偏差不大于士0. 02%, 电阻温度特性不大于士5PPM。器件TO、TO是数字电位器，其阻值可由电流采集处理电路701 通过标准SPI总线进行设定，在0°C 350°C范围内可根据用户需求，通过软件进行任意设定和校准测温满度，而不用对硬件进行修改。钼电阻传感器采用三线制接法，通过电阻匹配网络703中的插座Jl接入，三线制接法可克服传输电缆上的电阻对钼电阻阻值采集的影响。输入的钼电阻信号与电阻网络完成电阻匹配，把实际温度信号对应的电阻值送给电阻信号转电流电路704中的器件U4，器件U4在器件内部完成电阻信号的非线性校正，并根据电阻匹配网络703中器件TO、TO设定的零点和量程以及实际的电阻值，把电阻信号转换为4mA 20mA的直流电流信号，通过器件U4的管脚7输出到输出接口 705中插座J2的管脚2和管脚3。 器件U4输出的电流流过R4，产生采样电压，电流采集处理电路701中的器件Ul通过管脚1采集该电压，通过器件Ul内部的AD转换电路把电压转换为数字量，通过标度变换和格式转换，把数字化的温度值发送到CAN总线接口电路706中器件U8的管脚2和管脚3。CAN总线接口电路706中器件U7把CAN的数据转换为CAN总线网络所需要的差分电压信号，器件U8完成内部电路与CAN总线电路的隔离，同时给器件U7提供电源。器件 U7的管脚6和管脚7分别连接输出接口 705中插座J2的管脚4和管脚5，从而与外部CAN 总线相连，可进行双向数据通讯。本实用新型实施例的具体设置如下用户选定测温范围后，可远程通过CAN总线接口电路706或电流采集处理电路701 中器件Ul的调试接口，把温度满度值发送给器件U1，器件Ul再把相应的电阻值写入到电阻匹配网络703中的数字电位器，从而实现测量满度的设定，并可同样的通过CAN总线对温度计的满度进行校准。本实用新型实施例的接线说明实用新型实施例提供了三种输出模式仅输出DC4mA 20mA模拟信号、仅输出 CAN总线信号及同时输出DC4mA 20mA模拟信号和CAN总线信号。a)仅输出DC4mA 20mA模拟信号短接输出接口 705中插座J2的2脚和3脚，1脚和6脚接外部电源。外部的采样电阻可直接串联在电源电路里，这样，同时由1脚和6脚输出电流信号。b)仅输出CAN总线信号短接输出接口 705中插座J2的2脚和3脚，1脚和6脚接外部电源，4脚和5脚与外部CAN总线相连进行双向数据通讯。此方式需要外接4根芯线。c)同时输出DC4mA 20mA模拟信号和CAN总线信号输出接口 705中插座J2的2脚和3脚输出电流信号，1脚和6脚接电源，4脚和5 脚外接CAN总线信号。此输出方式需要外接6根芯线。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求1.一种CAN总线型智能钼电阻温度计，它包括铠装钼电阻(1)和仪表盒(6)，所述仪表盒(6)内设置有仪表电路(7)和电缆接线口，其特征在于所述仪表电路(7)包括电流采集处理电路(701)、电源电路(702)、电阻匹配网络(703)、电阻信号转电流电路(704)、输出接口(705)和CAN总线接口电路(706)，所述电流采集处理电路(701)分别与电阻匹配网络 (703)、电阻信号转电流电路(704)相连，电流采集处理电路(701)还通过CAN总线接口电路(706)与输出接口(705)相连，电阻匹配网络(703)通过电阻信号转电流电路(704)与输出接口 (705)相连。
2.如权利要求1所述的CAN总线型智能钼电阻温度计，其特征在于所述铠装钼电阻 (1)的外部套有不锈钢保护管O)，所述不锈钢保护管(2)依次通过螺纹套(3)、连接机构(4)、连接散热管(5)与仪表盒(6)相连。
3.如权利要求2所述的CAN总线型智能钼电阻温度计，其特征在于所述连接散热管(5)上设置有散热鳍片。
4.如权利要求1所述的CAN总线型智能钼电阻温度计，其特征在于所述电流采集处理电路(701)包括器件U1，所述器件Ul的CPU为LM3S2276芯片，器件Ul包括调试接口、 CAN_RX端口、CAN_TX端口和AD转换电路，器件Ul通过CAN_RX端口、CAN_TX端口与CAN总线接口电路(706)相连。
5.如权利要求4所述的CAN总线型智能钼电阻温度计，其特征在于所述电源电路 (702)包括器件U2和U3，所述器件U3是DC/DC转换器，所述器件U2为变压器，器件U2与器件Ul相连。
6.如权利要求4所述的CAN总线型智能钼电阻温度计，其特征在于所述电阻匹配网络(703)包括器件TO、U6、电阻Rl和R2，器件TO、TO均为数字电位器，电阻Rl为零点匹配电阻，器件U5、TO均与器件Ul相连，器件U5、U6分别通过电阻R1、R2与电阻信号转电流电路(704)相连。
7.如权利要求4所述的CAN总线型智能钼电阻温度计，其特征在于所述CAN总线接口电路(706)包括器件U7、U8，所述器件U7为CAN总线收发器，器件U8分别与器件Ul和 U7相连，器件U7与输出接口(70 相连。
8.如权利要求1至7中任一项权利要求所述的CAN总线型智能钼电阻温度计，其特征在于所述电阻信号转电流电路(704)包括器件U4、电阻R3、三极管Ql和Q2，所述器件U4 为XTR105芯片，器件U4通过电阻R3与三极管Q2相连，三极管Q2与电阻匹配网络(703) 相连，三极管Ql与电源电路(702)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种CAN总线型智能铂电阻温度计，涉及船舶等工业领域的现场温度测量、变送和信号传输，它包括铠装铂电阻和仪表盒，所述仪表盒内设置有仪表电路和电缆接线口，所述仪表电路包括电流采集处理电路、电源电路、电阻匹配网络、电阻信号转电流电路、输出接口和CAN总线接口电路，所述电流采集处理电路分别与电阻匹配网络、电阻信号转电流电路相连，电流采集处理电路还通过CAN总线接口电路与输出接口相连，电阻匹配网络通过电阻信号转电流电路与输出接口相连。本实用新型采用温度传感器与变送及信号输出仪表电路一体化设计，且能够同时输出DC4mA～20mA模拟信号和CAN总线信号。
文档编号G01K7/18GK202153161SQ20112025375
公开日2012年2月29日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者孙建华, 张晓辉, 汪伟, 邹海 申请人:中国船舶重工集团公司第七一九研究所