一种新型的补偿式温度巡检电路设计实现( 二)

3 巡检功能机理

由图1可以看出，当有N 个被测温度传感器时，传统的温度巡检电路需要N个恒流源。

本文在实现了导线压降补偿提高测量精度的基础上，还提出了新型的巡检电路。

图3是以四个温度传感器为1组进行测量的示意图。

Rx1~Rx4为同一组内的四个温度传感器的电阻值，它们共享一个恒流源和一组采集电路。

在t1时刻时，使A1A0=00,这样第1组模拟开关闭合，Rx1被接入采集电路，其它的待测温度传感器与采集电路脱离。恒流源I经Rx1和模拟开关后送到采集电路，恒流源虽然通过G-N 连接到其它电阻的下端，但由于没有形成闭合路径，因此流过Rx1的电流仍为I.按照上节导线压降补偿的测量和分析方法，得到：

上式中Vo(t1)为Vo 在t1时刻的电压值。通过获得t1时刻的Vo 值，得到Rx1,从而完成对1#温度传感器的测量。同理，当A1A0=01,A1A0=10,A1A0=11时，完成了对2#~4#温度传感器的测量。

由上述分析看出，在采样率满足要求的前提下，可采用8选1或16选1的多路模拟开关，这样每8个或16个温度传感器为一组，共享1个恒流源电路和1组采集电路，很大程度上节约了电路资源 降低了电路复杂度和成本。

4 新型补偿式温度巡检电路的工程实现

图4为四个温度传感器为一组的补偿式温度巡检电路的详细设计，本设计中模拟开关采用两组4选1的多路模拟开关ADG409,恒流源的产生采用恒压源ADR291(2.5V电压输出)+运算放大器方式产生恒流I=2.5V/R12=2.5mA.MCU通过控制模拟开关的片选A1和A0来完成对1#~4#温度传感器的测量，测量值Vo 通过ADC后送入到MCU进行温度拟合与换算。

5 设计中几个问题的解决

1)开关切换过程处理

由于多路模拟开关在通道切换瞬间，所有开关均断开，这样使得两个电压跟随电路的输入端悬空，其输出端电压不稳。因此设计中增加了电容器C5,组成了积分电路，消除开关切换的影响。

2)开关导通电阻影响的消除

一般模拟量开关导通电阻在几十至一百欧姆左右，与温度传感器的电阻相当，因此必须考虑开关电阻的影响。

图2中，V3的取值在RON2的后端，而不是直接连接RON1的后端，虽然增加了1个开关RON2,但是此时V3=V1-RON2×0=V1,而不是V3=V1-RON1×I=V1,从而消除了开关导通电阻影响。

6 试验验证

采用上述巡检电路后的实际设备对某型电机磁体温度进行了现场试验测试和对比，试验数据见表1.

由试验数据可以看出，该温度巡检电路具有较高的精度(多数情况下误差≤0.033%,个别测量点误差≤0.167%)。

7 结语

通过前述分析及最终试验结果看，该新型补偿式温度巡检电路具有测量精度高复杂度低成本低等优点，该电路已被成功应用于多个温度检测的工业场合，在温度检测中具有广泛的应用前景。