【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及仿真測試，尤其涉及一種鉑熱電阻信號模擬仿真電路及仿真辦法。
技術介紹
1、目前，在航空航天、高鐵、汽車、精密機械、工業自動化等領域，將開發的電子控制器在硬件在回路系統中開展控制系統需求的設計驗證，已經成為開發過程中通用和必不可少的環節。利用硬件在回路仿真系統實時并準確仿真電子控制器輸入信號，已成控制系統功能驗證的典型要求。
2、溫度量作為電子控制器計算及邏輯判斷的常用量，是電子控制器常見的一種輸入信號。熱電阻作為中低溫區最常用的一種溫度檢測器，具有測量精度高，體積小，性能穩定等優點。其中應用最為廣泛的是鉑熱電阻，其測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來測量溫度。
3、硬件在回路試驗環境中存在驗證電子控制器控制邏輯在不同溫度輸入下的邏輯的需求以及對電子控制器溫度測量通道進行標定和校驗的需求，因此硬件在回路試驗平臺需要具備對常見型號的熱電阻傳感器進行較高精度仿真的能力。同時，針對電子控制器所可能選用的不同類型的鉑熱電阻(pt100、pt200或pt1000等)硬件在回路試驗平臺應具備在進行模式切換以匹配測量要求的能力。然而，目前在硬件在回路試驗的仿真系統仍然存在鉑熱電阻模擬仿真精度差、無法切換鉑熱電阻仿真類型以適配電子控制器輸入信號要求等問題。
技術實現思路
1、針對現有技術的上述問題，本專利技術提出了一種鉑熱電阻信號模擬仿真電路及仿真方法，解決了高精度下的鉑熱電阻信號仿真，能實現不同類型的鉑熱電阻的信號仿真。
2、
3、電流/電壓轉換模塊，用于將輸入的激勵電流ii轉換為激勵電壓vi；
4、放大模塊，基于所模擬的不同類型的鉑熱電阻放大所述激勵電壓vi，并輸出參考電壓vr；
5、控制量換算模塊，用于基于期望模擬仿真的溫度t并根據預設分辨率計算控制量c；
6、成法換算dac，用于根據輸入控制量c、預設分辨率及參考電壓vr計算輸出電壓vo。
7、根據本專利技術的一個實施例，若所述模擬仿真電路用于仿真pt100熱電阻，設所述電流/電壓轉換模塊的采樣電阻為r0，所述放大模塊的放大倍數為k，分辨率為16bit；
8、則激勵電壓vi為：vi＝ii·r0?????????????????公式1；
9、參考電壓vr為：vr＝k·vi＝k·ii·r0??????????公式2；
10、輸出電壓vo經成法換算dac計算結果為：
11、
12、根據公式1-3得出輸出電壓vo與激勵電壓vi的電壓差vd為：
13、
14、則仿真鉑熱電阻的電阻值rt為：
15、
16、獲得電阻值rt與溫度t的函數：
17、
18、其中a、b、c及r100為已知常數，基于采樣電阻r0和放大倍數k，對公式5-6求解獲得控制量c。
19、根據本專利技術的一個實施例，所述采樣電阻r0為20ω，所述放大模塊的放大倍數k為20，溫度t在-200℃到850℃之間，則電阻值rt的模擬范圍為20ω到400ω。
20、根據本專利技術的一個實施例，所述電流/電壓轉換模塊包括采樣電阻r0和比較器u1，所述比較器u1的正向輸入端為激勵電流ii的輸入端，所述比較器u1的正向輸入端通過所述采樣電阻r0接地，所述比較器u1的反向輸入端與輸出端連接，所述比較器u1輸出激勵電壓vi。
21、根據本專利技術的一個實施例，所述放大模塊包括比較器u2、電阻r1、電阻r2和電阻r3，所述比較器u1的輸出端經所述電阻r2接入比較器u2的負向端，所述比較器u2的負向端經電阻r3接入所述比較器u2的輸出端，所述比較器u2的正向端通過電阻r1接地，所述比較器u2輸出參考電壓vr。
22、根據本專利技術的一個實施例，經所述電流/電壓轉換模塊轉換后的激勵電壓vi為：vi＝ii·r0；
23、經過所述放大模塊放大后得到參考電壓vr為：
24、
25、根據本專利技術的一個實施例，電阻r2為1kω，電阻r3為20kω，則參考電壓vr為：
26、
27、本專利技術還提供了一種鉑熱電阻信號模擬仿真方法，包括步驟：
28、s1，生成一激勵電流ii，將所述激勵電流ii轉換為激勵電壓vi；
29、s2，基于所模擬的不同類型的鉑熱電阻放大所述激勵電壓vi，獲得參考電壓vr；基于期望模擬仿真的溫度t并根據預設分辨率計算控制量c；
30、s3，根據輸入控制量c、預設分辨率及參考電壓vr計算模擬所述鉑熱電阻的輸出電壓vo。
31、根據本專利技術的一個實施例，若用于仿真pt100熱電阻，設步驟s1中采用的采樣電阻為r0，在步驟s2中放大所述激勵電壓vi的放大倍數為k，分辨率為16bit；
32、則激勵電壓vi為：vi＝ii·r0?????????????????公式1；
33、參考電壓vr為：vr＝k·vi＝k·ii·r0??????????公式2；
34、輸出電壓vo為：
35、
36、根據公式1-3得出輸出電壓vo與激勵電壓vi的電壓差vd為：
37、
38、則仿真鉑熱電阻的電阻值rt為：
39、
40、獲得電阻值rt與溫度t的函數：
41、
42、其中a、b、c及r100為已知常數，基于采樣電阻r0和放大倍數k，對公式5-6求解獲得控制量c。
43、根據本專利技術的一個實施例，所述采樣電阻r0為20ω，所述放大模塊的放大倍數k為20，溫度t在-200℃到850℃之間，則電阻值rt的模擬范圍為20ω到400ω。
44、本專利技術提供的本專利技術提出了一種鉑熱電阻信號模擬仿真電路及仿真方法，通過電流/電壓轉換模塊、放大模塊、控制量換算模塊和成法換算dac，解決了高精度下的鉑熱電阻信號仿真，能實現不同類型的鉑熱電阻的信號仿真。
45、應當理解，本專利技術以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權利要求所述的本專利技術提供進一步的解釋。
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1.一種鉑熱電阻信號模擬仿真電路，包括：
2.如權利要求1所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，若所述模擬仿真電路用于仿真PT100熱電阻，設所述電流/電壓轉換模塊的采樣電阻為R0，所述放大模塊放大所述激勵電壓Vi的放大倍數為K，分辨率為16Bit；
3.如權利要求2所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，所述采樣電阻R0為20Ω，所述放大模塊的放大倍數K為20，溫度T在-200℃到850℃之間，則電阻值RT的模擬范圍為20Ω到400Ω。
4.如權利要求1所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，所述電流/電壓轉換模塊包括采樣電阻R0和比較器U1，所述比較器U1的正向輸入端為激勵電流Ii的輸入端，所述比較器U1的正向輸入端通過所述采樣電阻R0接地，所述比較器U1的反向輸入端與輸出端連接，所述比較器U1輸出激勵電壓Vi。
5.如權利要求4所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，所述放大模塊包括比較器U2、電阻R1、電阻R2和電阻R3，所述比較器U1的輸出端經所述電阻R2接入比較器U2的負向端，所述比較器U2的負向端經電
6.如權利要求5所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，經所述電流/電壓轉換模塊轉換后的激勵電壓Vi為：Vi＝Ii·R0；
7.如權利要求6所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，電阻R2為1KΩ，電阻R3為20KΩ，則參考電壓VR為：
8.一種鉑熱電阻信號模擬仿真方法，包括步驟：
9.如權利要求8所述的鉑熱電阻信號模擬仿真方法，其特征在于，若用于仿真PT100熱電阻，設步驟S1中采用的采樣電阻為R0，在步驟S2中放大所述激勵電壓Vi的放大倍數為K，分辨率為16Bit；
10.如權利要求9所述的鉑熱電阻信號模擬仿真方法，其特征在于，所述采樣電阻R0為20Ω，所述放大模塊的放大倍數K為20，溫度T在-200℃到850℃之間，則電阻值RT的模擬范圍為20Ω到400Ω。
...【技術特征摘要】
1.一種鉑熱電阻信號模擬仿真電路，包括：
2.如權利要求1所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，若所述模擬仿真電路用于仿真pt100熱電阻，設所述電流/電壓轉換模塊的采樣電阻為r0，所述放大模塊放大所述激勵電壓vi的放大倍數為k，分辨率為16bit；
3.如權利要求2所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，所述采樣電阻r0為20ω，所述放大模塊的放大倍數k為20，溫度t在-200℃到850℃之間，則電阻值rt的模擬范圍為20ω到400ω。
4.如權利要求1所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，所述電流/電壓轉換模塊包括采樣電阻r0和比較器u1，所述比較器u1的正向輸入端為激勵電流ii的輸入端，所述比較器u1的正向輸入端通過所述采樣電阻r0接地，所述比較器u1的反向輸入端與輸出端連接，所述比較器u1輸出激勵電壓vi。
5.如權利要求4所述的鉑熱電阻信號模擬仿真電路，其特征在于，所述放大模塊包括比較器u2、電阻r1、電阻r2和電阻r3，所述比較器u1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張園鎖，袁璠，梁宇，
申請(專利權)人：中國航發商用航空發動機有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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