[實(shí)用新型]一種光纖測溫傳感器光電轉(zhuǎn)換電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320892110.4
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN203732176U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 車洪亮;高峰;陳堅(jiān)偉;劉雪俠;徐懷賓;李穎
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽鑫龍電器股份有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01K7/01
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種將光纖測溫傳感器采集信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖信號輸出的測溫應(yīng)用電路。?

背景技術(shù)

溫度傳感器按輸出信號類型可分為數(shù)字編碼型、頻率脈沖型和模擬型等幾種，其中數(shù)字編碼型輸出的是數(shù)字信號，外界均需要通過某種通信協(xié)議與傳感器內(nèi)部控制器通信而讀出其溫度數(shù)據(jù)，因而溫度采集終端核心部分需采用微控制器作為控制核心，然而測溫探頭需定位于對地電位大于10kV、電流為幾十至幾千安培的交流載流觸頭上，而且觸頭電位電流均處于波動(dòng)狀態(tài)，各載流母線間及母線與大地間存在高壓放電現(xiàn)象，整個(gè)斷路器內(nèi)部存在大量高壓脈沖群干擾和靜電干擾，這對以微控制器為核心的溫度采集終端的抗強(qiáng)電磁干擾、抗破壞能力提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。而且數(shù)字編碼型輸出電路較復(fù)雜，集成度不夠高，成本相對較高。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種計(jì)采用了單線輸出的數(shù)字集成溫度傳感器，且不需要復(fù)雜的外圍元件的測溫傳感器光電轉(zhuǎn)換電路。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種光纖測溫傳感器光電轉(zhuǎn)換電路，控制器連接溫度傳感器接收其采集的環(huán)境溫度信號，所述的控制器輸出數(shù)字脈沖信號至發(fā)光二極管D6，發(fā)光二極管D6發(fā)出光信號至光纖，該電路設(shè)有供電單元。?

所述的控制器采用半導(dǎo)體測溫芯片MAX6577，其引腳VDD、TS1、TS0接電源，?引腳OUT接發(fā)光二極管D6。?

所述的供電單元的供電回路并接有瞬變抑制二極管TVS1。?

所述的供電單元的供電回路并接有雙二極管正向串聯(lián)的雙二極管Q1、Q2。

所述的發(fā)光二極管D6并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管D2，所述的供電單元的供電回路并接有穩(wěn)壓二極管D1。?

所述的發(fā)光二極管D6并聯(lián)有電容E2，所述的供電單元的供電回路并接有電容E1。?

該電路采用了單線輸出的數(shù)字集成溫度傳感器，不需復(fù)雜的外圍元件由傳感器輸出的包含溫度信號的頻率脈沖直接驅(qū)動(dòng)高亮度發(fā)光LED發(fā)出周期性脈沖光強(qiáng)，并導(dǎo)入光傳輸介質(zhì)。因整個(gè)模塊只由若干簡單元器件組成，工作穩(wěn)定可靠，誤差較小，準(zhǔn)確率較高，此外純硬件設(shè)計(jì)，成本使用性相對較低。該電路的工作電壓為DC3V～5V，平均工作電流為200～300mmA，功耗極低，并且在高壓區(qū)域內(nèi)隔離性好，高壓區(qū)段等電位抗干擾性強(qiáng)。?

附圖說明

下面對本實(shí)用新型說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明：?

圖1為半導(dǎo)體測溫芯片MAX6577引腳示意圖；?

圖2為光纖測溫傳感器光電轉(zhuǎn)換電路回路原理圖；?

圖3為光纖測溫傳感器光電轉(zhuǎn)換電路原理框圖。?

具體實(shí)施方式

參見圖1可知，控制器采用半導(dǎo)體測溫芯片MAX6577，如圖1所示：半導(dǎo)體芯片MAX6577是MAXIM公司推出的低成本、低功耗、溫度/頻率變換、采用單引腳輸出信號，6腳SOT23封裝，可簡單使用的一種新型采集溫度傳感器芯片。圖2中半導(dǎo)體元件IC1即控制器，作為數(shù)字測溫采集載體，把溫度信號轉(zhuǎn)換成輸出?固定頻率的周期性脈沖電信號，使得發(fā)光二極管能夠通過此信號正常周期性頻閃，實(shí)現(xiàn)這一過程轉(zhuǎn)化成光信號。?

控制器使用原理為：5V供電時(shí)，MAX6577即可處于自發(fā)工作狀態(tài)，自動(dòng)采集周圍環(huán)境溫度，輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平，占空比為1：1的方波，但方波的頻率受環(huán)境溫度的調(diào)制，具體表達(dá)式為：T=f／k一273.15K其中T為環(huán)境溫度(℃)；f為輸出頻率(Hz)；K為輸出系數(shù)(K／Hz)；K為開氏溫度。輸出系數(shù)k由引腳TS1、TS0接VDD或GND設(shè)定（本原理使用TS1、TS0接VDD，K值選擇為k=1/16）。?

參見圖2可知，TVS1為晶體管SMBJ9.0CA-E3/52，即瞬變抑制二極管，其并接在供電回路，TVS1用于交流電壓過壓保護(hù)，當(dāng)加在TVS1兩端電壓高于本晶體管最大耐壓值時(shí)，晶體管被擊穿，其他回路形成短路狀態(tài)，因而防止了因過壓而造成回路損壞。電路中Q1、Q2為晶體管BAV99-SOT23，兩者雙二極管正向串聯(lián)，引出三角，穩(wěn)定整流電路，與TVS1并聯(lián)作為整流電源作用。此外TVS1還并聯(lián)有二極管D1和電容E1，電容E1用于濾波，二極管D1防止整流后的直流電反相起到保護(hù)電路作用。D6為晶體管VLMW321BACA5K8L-08，即共陰型耐高溫發(fā)光二極，其并聯(lián)有二極管D2和電容E2，電容E2用于濾波，二極管D2起穩(wěn)壓作用，穩(wěn)定發(fā)光二極管D6正常頻閃時(shí)兩端電壓。電路中的D1和D2分別為晶體管D0805-5.1V與1N4148，即穩(wěn)壓二極管，電阻R1,R2，R3用于限流分壓保護(hù)。?