一种热电阻测量装置的制作方法

本文涉及但不限于电力电子技术，尤指一种热电阻测量装置。

背景技术：

热电阻测量装置是一种通过采集热电阻信号，根据采集的热电阻信号确定测量现场的设备或环境温度的装置。

当前，热电阻测试设备主要应用于火电、水电及化工发电等生产场所；由于上述生产场所对热电阻测量装置的性能没有特别要求，热电阻测量装置的设计主要以成本作为主要考虑因素，热电阻测试设备存在精度低、非路路隔离、抗电磁兼容性(emc)能力弱等问题。

在核电生产过程中，同样需要确定核电生产的设备或环境温度，当前已有的热电阻测量装置，在性能上无法满足核电生产场所，设计一种能够满足性能要求的热电阻测量装置，成为急速人员需要解决的一个问题。

技术实现要素：

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本实用新型实施例提供一种热电阻测量装置，能够提升了热电阻测量装置的测量的工作性能。

本实用新型实施例提供了一种热电阻测量装置，包括：微控制器(mcu)模块和与mcu模块连接的信号选通模块；其中，

信号选通模块包括与mcu模块连接的多路复用器，与能支持三线制和四线制接线的预设路数的每一路数据通道均连接，用于通过多路复用器，对数据通道进行选通处理。

在一种示例性实施例中，所述热电阻测量装置还包括磁耦隔离模块，所述磁耦隔离模块的第一端与所述信号选通模块连接，所述磁耦隔离模块包括在各路数据通道上均独立设置的磁耦隔离芯片，用于：

对所述热电阻测量装置的外部数据信号与内部数据信号进行电气隔离。

在一种示例性实施例中，所述热电阻测量装置还包括前端处理模块，用于：

对所述热电阻测量装置接收的热电阻信号进行预处理。

在一种示例性实施例中，所述热电阻测量装置还包括模数转换模块，所述模数转换模块的输入端与前端处理模块的输出端连接，输出端与所述磁耦隔离模块的第二端连接，所述模数转换模块包括在各路数据通道上均独立设置的模数转换芯片，用于：

通过数据通道上的模数转换芯片，对数据通道上的数据信号进行模数转换处理。

在一种示例性实施例中，所述热电阻测量装置还包括：现场可编程门阵列fpga模块，fpga模块的输入端口与外部的中央控制器连接，输出端口与所述mcu模块连接，用于：

接收来自所述中央控制器的控制指令，将接收到的所述控制指令转换为并口数据后，发送到所述mcu模块。

在一种示例性实施例中，所述fpga模块与所述中央控制器通过冗余的串口总线连接。

在一种示例性实施例中，所述fpga模块通过内部集成的双口随机存取存储器ram与所述mcu模块连接。

在一种示例性实施例中，所述热电阻测量装置还包括fpga下载调试模块，用于：

对所述fpga模块进行下载调试。

在一种示例性实施例中，所述热电阻测量装置还包括：fpga复位模块，用于：

对所述fpga模块进行复位处理。

与相关技术相比，本申请技术方案包括：微控制器(mcu)模块和与mcu模块连接的信号选通模块；其中，信号选通模块包括与mcu模块连接的多路复用器，与能支持三线制和四线制接线的预设路数的每一路数据通道均连接，用于通过多路复用器，对数据通道进行选通处理。本实用新型实施例提升了热电阻测量装置的测量精度。

本实用新型实施例提升了热电阻测量装置的通信质量。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型实施例热电阻测量装置的结构框图；

图2为本实用新型另一实施例热电阻测量装置的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

目前，相关技术中正在使用的热电阻测量装置在性能上无法满足更高要求的生产，本申请发明人对之前热电阻测量装置的组成进行分析，已有的热电阻测量装置除数据通路少、精度低外；处理过程还有以下问题，热电阻测量装置接收到热电阻信号后，由装置内唯一的光耦继电器选通一路数据通路，进入唯一的ad转换芯片进行转换处理，由于仅有一个光耦继电器及一个ad转换芯片，已有的热电阻测量装置无法实现路路隔离，还存在抗电磁兼容性(emc)能力弱等问题。

图1为本实用新型实施例热电阻测量装置的结构框图，如图1所示，包括：微控制器(mcu)模块和与mcu模块连接的信号选通模块；其中，

信号选通模块包括与mcu模块连接的多路复用器，与能支持三线制和四线制接线的预设路数的每一路数据通道均连接，用于通过多路复用器，对数据通道进行选通处理。

需要说明的是，参照电路设计的相关理论，可支持三线制和四限制接线的数据通道包括但不限于8路数据通道；理论上，数据通道数的路数越多，热电阻测量装置的精度越高。与相关技术相比，本实用新型实施例增加了数据通道的路数，提升了热电阻测量装置的精度，可以满足包括核电生产在内的设备和环境的温度检测。以8路数据通道为例，本实用新型实施例通过一个多路复用器可进行8路数据通道的选通处理，有效了减少mcu模块的串行外设接口(spi)接口的使用，使mcu模块的spi接口资源得到更为有效的应用，通过设置8路数据通道，可以有效减少现场卡件的数量，减少生产成本。

此外，在一种示例性实施例中，mcu模块可以主要由型号为stm32的单片机构建。stm32单片机采用用途广泛的arm内核，集成接口丰富、集成了通信及其他功能组件，实时性、功耗控制等优异，开发成本低。

在一种示例性实施例中，本实用新型热电阻测量装置还包括磁耦隔离模块，所述磁耦隔离模块的第一端与所述信号选通模块连接，所述磁耦隔离模块包括在各路数据通道上均独立设置的磁耦隔离芯片，用于：

对所述热电阻测量装置的外部数据信号与内部数据信号进行电气隔离。

本实用新型实施例通过为每一个数据通道分别设置相应的磁耦隔离芯片，将热电阻测量装置外部的数据信号与内部的数据信号进行了电气隔离，保证了热电阻测量装置内包括mcu模块在内的核心元器件的安全稳定。

在一种示例性实施例中，本实用新型热电阻测量装置还包括前端处理模块，用于：

对所述热电阻测量装置接收的热电阻信号进行预处理。

需要说明的是，本实用新型实施例前端处理模块可以包括以下电路：保护电路、滤波降噪电路等。预处理涉及的算法可以包括相关技术中已有的运算处理方法。

在一种示例性实施例中，本实用新型热电阻测量装置还包括模数转换模块，所述模数转换模块的输入端与前端处理模块的输出端连接，输出端与所述磁耦隔离模块的第二端连接，所述模数转换模块包括在各路数据通道上均独立设置的模数转换芯片，用于：

通过数据通道上的模数转换芯片，对数据通道上的数据信号进行模数转换处理。

根据上述描述，本发明实施例磁耦隔离模块两端分别与模块转换模块及前端处理模块连接。

本发明实施例通过为每一路数据通道设置模数转换芯片，实现了数据通道的路路隔离，避免相邻通道间发生电气连接。

在一种示例性实施例中，本实用新型热电阻测量装置还包括：现场可编程门阵列(fpga)模块，fpga模块的输入端口与外部的中央控制器连接，输出端口与所述mcu模块连接，用于：

接收来自所述中央控制器的控制指令，将接收到的所述控制指令转换为并口数据后，发送到所述mcu模块。

在一种示例性实施例中，fpga模块可以主要由型号为lfxp2的fpga芯片搭建。

需要说明的是，本实用信息实施例控制指令与并口数据间的协议转换，可以参照相关技术中已有的转换方法实现；其中，本实用新型实施例控制指令可以包括高级数据链路控制规程(hdlc，highleveldatalinkcontrol)协议的指令。由于元器件设计发生调整，本实用新型实施例不再选用集成hdlc协议接口的mcu进行控制指令的接收和转换，通过与mcu模块连接的fpga模块，可以降低mcu的运算量，并提升热电阻测量装置的稳定性。

在一种示例性实施例中，本实用新型fpga模块与所述中央控制器通过冗余的串口总线连接。这里，连接fpga模块与中央控制器的串口总线，包括但不限于冗余的rs485串口总线。中央控制器是指与本实用新型热电阻测量装置外部连接的控制器。

在一种示例性实施例中，热电阻测量装置fpga模块通过内部集成的双口随机存取存储器ram与所述mcu模块连接。

需要说明的是，本实用新型实施例fpga模块和mcu模块也可以采用其他方式连接；一般的，为保证输出传输稳定，采用冗余的通信线路进行连接，当一条通道出现通信故障时，可以切换到冗余通道上，冗余信号包括但不限于，时钟冗余和数据冗余。

在一种示例性实施例中，热电阻测量装置还包括fpga下载调试模块，用于：

对所述fpga模块进行下载调试。

需要说明的是，fpga下载调试模块可以包括相应的数据传输线路和供电电路，本实用新型实施例fpga模块可以采用串行下载的方式进行调试；串行下载的方式进行调试所需引线占用少，在减少空间占用的同时，方便pcb布线。fpga模块的下载调试是指在通过数据传输线和供电电路连接后，将应用程序下载到fpga模块内部后，采用相关技术中已有的fpga开发原理进行调试，下载调试所涉及的应用及下载调试方法可以参照软件开发的相关原理进行，在此不做赘述。

在一种示例性实施例中，热电阻测量装置还包括：fpga复位模块，用于：

对所述fpga模块进行复位处理。

需要说明的是，本实用新型实施例热电阻测量装置还可以包括以下一种或一种以上模块：电源模块、电源监测设备、mcu调试下载模块和mcu复位模块等。

与相关技术相比，本申请技术方案包括：微控制器(mcu)模块和与mcu模块连接的信号选通模块；其中，信号选通模块，与可支持三线制和四线制接线的预设路数的数据通道连接，用于通过与微控制器连接的多路复用器，对数据通道进行选通处理。本实用新型实施例提升了热电阻测量装置的测量精度。

图2为本实用新型另一实施例热电阻测量装置的结构框图，除图1部分外，如图2所示，还包括以下一种或一种以上模块：电源模块、电源监测设备、mcu调试下载模块和mcu复位模块；

在一种示例性实施例中，电源模块用于：将接入的供电电源转换为热电阻测量装置内部组件所需的电源信号；这里，需要供电的内部组件包括但不限于：电源监测模块、ldo模块(ldo模块主要包括芯片工作必要的外围电路，例如电压转换芯片，如5v转3.3v芯片或者3.3v转1.8v芯片)；内部组件所需的电源信号的电压可以包括：5伏(v)、3.3v、1.8v；本实用新型实施例电源模块可以设置于热电阻测量装置的主板，通过欧式插针接入供电电源；该欧式插针还可以用于连接冗余信号线和地址线等。

在一种示例性实施例中，热电阻测量装置还包括电源监测模块，用于：对电源模块(可以作为现场电源)的工作状态进行监测，当监测到电源模块发生故障时，发送故障告警信息至mcu模块；mcu模块将接收到的故障信息上送到上位机后，通过上位机显示故障信息。mcu模块与上位机可以通过冗余的rs485通道进行数据传输。通过电源监测模块和上位机的工作，可以提升热电阻测量装置的可靠性。

在一种示例性实施例中，热电阻测量装置还包括mcu调试下载模块，用于：进行mcu模块的下载调试；本发明实施例mcu模块可以采用swd模式(swd模式是本领域技术人员公知的一种仿真模式)进行下载调试；该模式的下载调试所需引线占用少，在减少空间占用的同时，方便印刷电路板(pcb)布线。

在一种示例性实施例中，热电阻测量装置还包括mcu复位模块，用于：进行mcu模块的复位控制。mcu复位模块和fpga复位模块可以参照电路设计的相关原理进行整合。

本实用新型实施例热电阻测量装置，提升了测量精度和抗emc能力、实现了路路隔离等，提升了热电阻测量装置的工作性能，使热电阻测量装置可以适用于要求更高的生产场所。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件(例如降噪电路)完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的每个模块/单元可以采用硬件的形式实现，例如通过集成电路来实现其相应功能，也可以采用软件功能模块的形式实现，例如通过降噪电路执行存储于存储器中的程序/指令来实现其相应功能。本实用新型不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。