[0001] 本发明涉及温度数据采集领域，特涉及一种多温度传感器数据采集电路及采集方法。

[0002] 在气象装备综合计量系统中，需要多多个点的温度进行采集，如温度控制装置、标准温度表、野战气象仪集成温度传感器(室外)、驾驶室以及不同的工作单元，根据涉及需求可能需要同时采集至少5个点以上的温度数据，在某些特殊系统，可能需要才及20几个点的数据，这就要求同时采集20几个模拟信号的温度传感器。

[0003] 现有技术采用单点直接采集技术进行温度采集，如中国发明专利《一种双向TEC自动高精度温度控制电路》(申请号201611216192.5)公开了一种双向TEC自动高精度温度控制电路。包括：NTC测温电路，与激光器相连，用于测量激光器温度并将测量数据送至单片机；单片机，用于接收NTC测温电路测量得到的温度数据并通过H桥电路和DAC恒流电路控制TEC热能转换器工作；激光器，与TEC热能转转换器相连。该技术虽然具有功率波动较小，能更好地保护激光器以及延长激光器的使用寿命等特点，但是对于多路采集，如10路，则需要模拟采集电路具有10个采集点，且需要相应滤波电路，设备成本和线路较为复杂。

[0017] 以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

[0018] 如图1所示，本发明的一种多温度传感器数据采集电路，包括自动切换电路、稳幅电路、滤波电路和分时模拟采集系统。多路温度传感器包括两路或两路以上的温度传感器，但不超过50路温度传感器数据的采集。多路温度传感器通过自动切换电路输出一路，自动切换电路输出的一路与稳幅电路连接，稳幅电路输出与滤波电路连接，滤波电路输出与分时模拟采集系统连接，这样自动切换电路定时或通过外部控制切换外部信号采集线路，确保一个周期可以采集每一路温度传感器信号。本发明中，由于采用多路切换电路，在不同温度传感器切换之间如果温度差异较大，切换后容易造成电路瞬时震荡，如没有稳幅电路和滤波电路，误差范围可能达到10％以上，会降低温度测量的精度，而采用稳幅电路和滤波电路后，通过增加基准电路，并在信号温度后采集数据，温度采集精度可达0.1％，大幅度提升了采集精度，使本发明的方法可以在工程实践中使用。

[0019] 如图2所示，本发明的稳幅电路包括放大器P101，电阻R102一端与放大器P101的负极相连接，电阻R102另一端接地，电容C101正极接地，电容C101负极与放大器P101的正极相连接，电容C101与电阻R103并联，电阻R101一端与电容C101的负极连接，电阻R101另一端与自动切换电路输出连接。电容C102正极与电容C101的负极相连接，电容C102负极经电阻R104后与放大器P101的输出端相连接。二极管D102N极与放大器P101的输出端相连接，二极管D102P极经电阻R105后与放大器P101的负极相连接。电阻R106与二极管D102相并联，二极管D101N极与二极管D102的P极相连接，二极管D102P极与二极管D102的N极相连接，电容C103正极接地，电容C103负极与滤波电路输入相连接，电阻R107串接在放大器P101的输出端和电容C103的负极之间。本发明的稳幅电路可稳定模拟信号的幅度，在自动切换电路切换后，可以快速稳定输入的模拟信号，从而确保温度的采集精度。自动切换电路输出OUT的模拟信号经电阻R101输入进来后，经放大器P101进行放大，二极管D101和二极管D102则可以将模拟信号的幅度进行限定，使模拟信号的幅度更稳定，放大器P101输出的信号经电阻R107后输入给模数转换模块。本发明的放大器P101可以为TL061，二极管D101和二极管D102可以为1N4001。

[0020] 如图2所示，本发明的滤波电路包括三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，二极管D7的P极经电阻R18后与三极管VT6的集电极相连接，二极管D7的N极与电容C10的负极相连接，稳幅电路的输出与电容C10的负极和二极管D7的N极相连接，电容C10的正极则与三极管VT5的基极相连接。电阻R19的一端与三极管VT5的集电极相连接，电阻R19另一端与二极管D7的P极相连接。电容C11的负极经电阻R20后与三极管VT5的发射极相连接、正极经电阻R21后与三极管VT6的集电极相连接。二极管D8的P极与三极管VT6的集电极相连接，二极管D8的N极经电阻R24后与三极管VT6的发射极相连接。本发明的电阻R22的一端与三极管VT6的基极相连接，电阻R22另一端与极性电容C11的负极相连接。二极管D10的P极经电阻R23后与三极管VT6的集电极相连接，二极管D10的N极作为滤波电路的输出端与分时模拟采集系统输入口连接。二极管D9的P极与三极管VT7的基极相连接，二极管D9的N极经电阻R25后与三极管VT6的发射极相连接。电容C12的正极与三极管VT7的基极相连接，电容C12的负极与三极管VT6的发射极相连接。本发明的三极管VT6、三极管VT7的发射极分别接地；三极管VT7的集电极与二极管D10的P极相连接。

[0021] 如图3所示，本发明的自动切换电路可以采用PE42482A芯片，外围铜鼓电阻接入输入电压V1、V2和V3，通过控制信号V1、V2和V3的输入分别顺序接通A1至A8路输入信号至输入端，由于该芯片的快速切换时间在227ns，所以对于输入信号变化大于0.001s的信号可以进行切换，且满足信号采集的要求；如输出大于8路，其可以采用多片PE42482A芯片组合而成，根据输入电压逻辑组合而选择大于8路时的信号选择。而实际温度信号变化较慢，一般来说5s左右的时间采集一次能够满足设计要求。本发明中，采用2s中采集20个温度传感器信号(包括基准信号)，则每路信号采集时间为0.1s，在温度采集过程中，可以将每一路采集信号的前0.03s至0.05s数据抛弃，而采用稳定后的0.05s采集的数据，这样采集数据的精度高，一般只需要对采集的几个数据求平均值即可使温度采集精度达0.1％。

[0022] 本发明还公开了一种多温度传感器数据采集方法，包括如下步骤，自动切换电路的控制信号每切换一次，自动切换电路切换至下一路温度输入信号的采集，每次切换时间相同；

[0023] 分时模拟采集系统固定时间分时采集自动切换电路输出；

[0024] 将自动切换电路输出与基准信号比较，如为基准信号，则后续按照对应的切换时间采集自动切换电路输出信号，并将采集的自动切换电路输出信号存储更新至对应温度传感器的编号的存储器中，如此循环采集所有传感器信号。如在2s内相同时序采集20路温度传感器信号，第一路是基准信号为‑5v，采集的信号为0v至+5v的模拟信号，第一次采集为‑5v时，则可认为0.0s至0.1s采集的基准信号，0.1s至0.2s采集的第二路传感器信号，依次类推，将所采集的传感器信号自动存储在对应的存储器中。

[0025] 为了提高采集精度，本发明优选在分时模拟采集系统对每一路温度传感器信号前部分信号不采集，而对后部分采集信号进行处理，如前30％至50％时间内的信号不采集或采集后不处理，如0.1s至0.2s采集为第二路传感器信号，则分时模拟采集系统至将0.15s至0.20s的数据进行采集处理，这样模拟信号经过稳幅电路、滤波电路后输出稳定，可大幅度提高温度的采样精度。

[0026] 本发明通过多路共用的方式，减少了稳幅电路、滤波电路的数量，降低了生产成本，且本发明分时模拟采集系统只需一个模拟输入口即可完成数据采集，如分时模拟采集系统采用单片机或可编程逻辑控制器，其可以选择模拟输入口较少的器件，降低器件采集成本，且本发明通过分时采集的方式并没有降低采集精度，通过采集稳定后的温度数据仍保持了较高的温度采集精度，能满足工程应用要求。