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1、2015年4月宇航计测技术Apr.,2015第35卷第2期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.35,No.2文章编号:1000-7202(2015)02-0030-03中图分类号:TH811文献标识码:A一种采用线性光耦实现温度隔离测量的方法武东健姜祝吴永红徐超(北京航天计量测试技术研究所,北京100076)摘要介绍了线性光耦应用于温度隔离测量的设计方法及其取得的实测效果,实现了温度测量过程中供电、输入信号和输出信号的相互隔离。关键词线性光耦合温度测量Am
2、ethodofTemperatureSeparationMeasurementwithLinearOptocouplersWUDong-jianJIANGZhuWUYong-hongXUChao(BeijingAerospaceInstituteforMetrologyandMeasurementTechnology,Beijing100076)AbstractThemethodoftemperatureseparationmeasurementwithlinearoptocouplersisintro-duce
3、d,themeasurementeffectisverywell.Intheprocessofthetemperaturemeasurementtheseparationofthepowersupply,inputsignalandoutputsignaliscarriedout.KeywordsLinearityOpticalcouplingTemperatureMeasurement1引言应工业使用环境,温度测量模块设计往往由温度传感器、隔离变换模块两部分组成。传感器放置于被在大的系统中往往存在一个测量分系统
4、,用于测环境现场,隔离变换模块安装于后端,两部分通过测量和处理大量的监测参数。这些参数包含电学量电缆连接。针对温度测量模块转换速度和精度要和非电学量,测量分系统将其统一转换成电学信号,求,线性光耦使用过程要考虑信号输入、输出一致性便于系统读取和监测。为避免测量分系统与系统互问题以及模拟量传输的非线性问题等。相干扰,往往要求其单独供电,测量电路和被检测参数隔离。在参数转换过程中需要各类型的执行器2设计原理件,这里介绍的是一种采用线性光耦隔离技术实现温度测量的方法。隔离设计选用线性光耦LOC110,该线性光耦隔环境温
5、度往往是系统需要监测的重要参数。离电压为1500VDC,转换精度达到0.2%。温度隔离因此,温度测量模块在测量系统中大量应用。为适测量模块设计由传感器和隔离变换模块两部分组成。收稿日期:2014-03-19,修回日期:2015-02-01作者简介:武东健(1978-),男,硕士,工程师,主要研究方向:机械电子工程。第2期一种采用线性光耦实现温度隔离测量的方法·31·温度传感器选用Pt1000铂电阻,在测量范围内可以离。由于模块内部所需供电主要用于给运放供电的近似认为其阻值与温度呈线性关系。隔离变换模块±15V电源
6、,所以采用了两块DC/DC电源模块,一提供一个恒流源给传感器,通过测量传感器两端电压个模块输出±15V给信号输入电路供电,另一个模并将其转换成电流信号输出用于系统监测。传感器块输出±15V给信号输出电路供电,从而在电源中[1]和隔离变换器之间采用三线制电缆连接。实现输入、输出及外部电源隔离。设计中,考虑DC/隔离模块设计主要由供电隔离电路、恒流源电DC模块电源供电干扰问题,隔离模块应采取电感、路、差分放大电路、隔离传输电路、信号放大和转换电容滤波措施。输出电路组成,原理框图如图1所示。2.2恒流源电路设计模块内的
7、恒流源电路如图2所示。恒流源电路由运放N、基准源VE、三极管VT、二极管VD、1111电容C和电阻R、R、R、R等组成。根据运放N112341的“虚短”原理设计,当VE选取2.5V稳压管,R选11取10kΩ电阻时,决定了恒流源的输出电流为0.25mA。三极管VT用于增加恒流源驱动能力,电阻1R、R用于限流,R和C用于稳定电路,二极管VD24311用于防倒灌。图1隔离变换模块原理框图图中,Pt1000铂电阻为外部被测传感器,采用三线制连接。模块内部恒流源电路产生0.25mA电流通过Pt1000铂电阻。测量范围为-6
8、0℃~100℃时,通过模块内电位器调节出采样阻值,使其等于Pt1000铂电阻在-60℃时的阻值,即763.3Ω。利用差分放大电路将采集到的Pt1000铂电阻上的电压图2隔离变换模块恒流源电路简图信号与电位器两端产生的电压进行差分放大,在对应100℃时产生的电压差放大到10V,然后由2.3线性隔离电路设计AD694芯片转换成4mA~20mA输出。[2]线性隔离电路采用线性光
