專利名稱：礦用本質安全型溫度巡檢器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫度巡檢器，尤其適用于一種煤礦井下對設備溫度檢測的礦用本質安全型溫度巡檢器
背景技術：
目前井下接觸式溫度測量的主要方法有兩種一為PT100直接接到PLC模擬量模塊或通過一個變送器，將電阻信號轉換為4-20mA電流信號接到PLC模塊，PLC模擬量模塊可接入PT100數(shù)量有限，成本高，不適用與現(xiàn)場實際；另一種為溫度測量設備，接入PT100信號，測量設備通信方式多為485總線，雖然這樣解決了 PT100數(shù)量限制的問題，但是卻需要配接專門的485主站或者是485通信模塊，同樣存在弊端。
發(fā)明內容本實用新型的目是克服現(xiàn)有的技術的的不足之處，提供一種結構簡單、基于DP總線通信方式，既可以實時顯示溫度又可以將溫度數(shù)值上傳到主控站的礦用本質安全型溫度巡檢器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的它包括單片機、高精度比較放大電路、雙通道4:1模擬開關芯片、地址撥碼開關、通信電路、顯示裝置和隔離DC-DC電源；單片機的引腳POO P07連接有地址撥碼開關，單片機的引腳PlO與高精度比較放大電路的輸入端連接，高精度比較放大電路的輸出端分別連接有多個雙通道4:1模擬開關芯片，每個雙通道4:1模擬開關芯片分別連接有4個溫度傳感器，單片機的引腳RXD和引腳TXD與通信電路相連接，由通信電路將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給主控機，單片機的引腳P15 P17與顯示裝置相連接，通過顯示裝置將檢測的溫度數(shù)據(jù)顯示出來。所述的顯示裝置包括相互連接的LED顯示器和型號為MAX7219的芯片組成；所述的單片機型號為STC12C5A32S2，高精度運算放大器型號為LMC6062 ;雙通道4:1模擬開關芯片型號為SGM4782 ;通信電路為北京鼎實創(chuàng)新科技有限公司生產(chǎn)的PB-0EM2-SE嵌入式板卡；隔離DC-DC電源為相互連接的芯片WRFD12S05-6W和IB0505LS-W7。有益效果本實用新型的通信電路基于DP總線，方便與主控站連接，不會對總線其他設備造成干擾，在井下現(xiàn)場簡化了布線，溫度巡檢器數(shù)據(jù)采集方式為多路輪詢式，利用雙通道4:1模擬開關芯片SGM4782，由單片機依次選通每路通道，這樣在后一級只需一路橋式比較電路就可實現(xiàn)信號處理。最大通信距離lKm，巡檢器作為分站直接掛接到DP總線，可掛接巡檢器數(shù)量124臺。

圖I是本實用新型的結構框圖。圖2單片機管腳分布圖3橋式比較放大電路[0010]圖4 SGM4782 函數(shù)表。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的一個實例作進一步的描述如圖I所示本實用新型的礦用本質安全型溫度巡檢器，包括單片機、高精度比較放大電路、雙通道4:1模擬開關芯片、地址撥碼開關、通信電路、顯示裝置和隔離DC-DC電源，單片機型號為STC12C5A32S2，高精度運算放大器型號為LMC6062，雙通道4:1模擬開關芯片型號為SGM4782，通信電路為北京鼎實創(chuàng)新科技有限公司生產(chǎn)的PB-0EM2-SE嵌入式板卡，顯示裝置包括相互連接的LED顯示器和型號為MAX7219的芯片組成，隔離DC-DC電源為相互連接的芯片WRFD12S05-6W和IB0505LS-W7 ;單片機的引腳POO P07連接有地址撥碼開關，單片機的引腳PlO與高精度比較放大電路的輸入端連接，高精度比較放大電路的輸出端分別連接有多個雙通道4:1模擬開關芯片，每個雙通道4:1模擬開關芯片分別連接有4個溫度傳感器，單片機的引腳RXD和引腳TXD與通信電路相連接，由通信電路將檢測數(shù) 據(jù)發(fā)送給主控機，單片機的引腳P15 P17與顯示裝置相連接，通過顯示裝置將檢測的溫度數(shù)據(jù)顯示出來。溫度巡檢器能實現(xiàn)溫度測量、就地顯示以及數(shù)據(jù)上傳。巡檢器原理框圖如圖所示，本質安全12V電源線兩根和通信線兩根，四根線作為總線，各個分站均掛接在這總線上，實現(xiàn)由主控站統(tǒng)一供電，各溫度巡檢器與總站采用PR0FIBUS-DP (過程現(xiàn)場總線)通信方式，將各溫度巡檢器所測得的溫度值上傳給主控站的PLC。分站數(shù)量由具體實施現(xiàn)場需求而定，最大可到124個溫度巡檢器。溫度巡檢器供電電源為總線直流12V，DC-DC模塊WRFD12S05-6W將輸入的12V電壓轉換為5V電壓，為整個電路供電。DC-DC模塊同時具有隔離、穩(wěn)壓的作用，降低輸入電源的波動對電路影響。通信模塊PB-0EM2-SE需要雙電源5V供電，因此使用IB0505LS-W75為PB-0EM2-SE提供另一路電源。SGM4782工作電壓為3. 3V, AMSl117-3. 3為其供電。如圖2所示，Ul為單片機STC12C5A32S2，P0 口為復用數(shù)據(jù)的讀寫，P20 P22為控制通信模塊，RXD,TXD與通信模塊通信(通信模塊保密)，單片機STC12C5A32S2的引腳P15 P17與P2端子的引腳2 4分別連接，P2端子的引腳I接電源，引腳5接地，P2端子接數(shù)碼管顯示電路，單片機STC12C5A32S2的引腳19與OCl有緣晶振11. 0592MHz的out引腳連接，OCl有源晶振的VCC引腳接電源，GND引腳接地。如圖3所示橋式比較放大電路為經(jīng)典電路，其中CHlA端輸入溫度傳感器信號，經(jīng)LMC6062處理后，通過ADCl連接單片機PlO腳，到單片機內置的AD轉換器，由單片機計算得
出溫度值。溫度巡檢器輸入信號為外接溫度傳感器發(fā)送的鉬電阻(標準PT100)模擬信號，通過雙通道4 1模擬開關芯片SGM4782分別選通，實現(xiàn)了 16路鉬電阻信號的輸入。SGM4782芯片有一個片選使能腳ENABLE引腳，兩個通道選擇腳Select引腳，參照圖4 SGM4782函數(shù)表，在本專利電路中，使用了 4片SGM4782，在正常工作時，每次低電平使能一片SGM4782，另外3片SGM4782片選使能腳置高不選通。在選通一片SGM4782后，通過通道選擇腳Select引腳，即可依次選通一組通道，使這組通道接入的溫度傳感器與溫度巡檢器電路中的橋式比較電路連通。因每次選通一路信號輸入，彼此之間不會造成影響，這樣在后級只需一路比較放大電路，比較電路為電橋式接入，鉬電阻采用三線制接入，有效的消除了接入鉬電阻的線阻干擾，提高測量精度。高精度運算放大器LMC6062為雙運放，前級為比較放大電路，比較端接入了標準100歐姆的電阻，溫度傳感器輸入信號與標準電阻比較得到一個差值，并將這一差值放大，放大倍數(shù)為10倍，這一個數(shù)值到后一級的放大電路，后級放大倍數(shù)為3倍，通過兩級放大，比較得到的差 值放大30倍后傳到單片機的內置A/D轉換器。橋式比較放大電路中溫度傳感器輸入信號與標準電阻比較的差值與PT100阻值的關系為DF LMC6062比較放大輸出電壓(單片機STC12C5A32S2內置A/D測到的電壓值)M LMC6062放大倍數(shù)置=PTlOO阻值PT100溫度傳感器的線性較好，在0-100攝氏度之間變化時，最大非線性偏差小于0. 5攝氏度。PT100阻值與溫度關系為(TC彡 t 彡 85(TC時，RPT100=100* (1+At+B*t2)式中，A=O.00390802 ；B=-0. 000000580 ；C=0. 0000000000042735?？梢?PT100 在常溫0-100攝氏度之間變化時線性度非常好，其阻值表達式可近似簡化為RPT100=100(1+At)，當溫度變化I攝氏度，PT100阻值近似變化為0. 39歐姆。通過上述關系式，即可計算得出溫度傳感器所測設備的溫度。六位數(shù)碼管顯示，前兩位顯示通道編號I至16，后四位顯示對應溫度值，溫度精度為小數(shù)點后一位。巡檢器配有標準的GSD文件，在西門子STEP 7軟件中安裝后可直接組態(tài)，西門子PLC作為主站，溫度巡檢器作為分站，分站地址通過地址撥碼開關設置，分站地址與組態(tài)地址保持一致。組態(tài)正確后即可正常通信，PLC直接讀到數(shù)據(jù)類型為浮點數(shù)的溫度值，無需PLC做任何處理。
權利要求1.一種礦用本質安全型溫度巡檢器，其特征在于它包括單片機、高精度比較放大電路、雙通道4:1模擬開關芯片、地址撥碼開關、通信電路、顯示裝置和隔離DC-DC電源；單片機的引腳POO P07連接有地址撥碼開關，單片機的引腳PlO與高精度比較放大電路的輸入端連接，高精度比較放大電路的輸出端分別連接有多個雙通道4:1模擬開關芯片，每個雙通道4:1模擬開關芯片分別連接有4個溫度傳感器，單片機的引腳RXD和引腳TXD與通信電路相連接，由通信電路將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給主控機，單片機的引腳P15 P17與顯示裝置相連接，通過顯示裝置將檢測的溫度數(shù)據(jù)顯示出來。
2.根據(jù)權利要求I所述的礦用本質安全型溫度巡檢器，其特征在于所述的顯示裝置包括相互連接的LED顯示器和型號為MAX7219的芯片組成。
3.根據(jù)權利要求I所述的礦用本質安全型溫度巡檢器，其特征在于所述的單片機型號為STC12C5A32S2，高精度運算放大器型號為LMC6062 ;雙通道4:1模擬開關芯片型號為SGM4782 ;通信電路為北京鼎實創(chuàng)新科技有限公司生產(chǎn)的PB-OEM2-SE嵌入式板卡；隔離DC-DC電源為相互連接的芯片WRFD12S05-6W和IB0505LS-W7。
專利摘要一種礦用本質安全型溫度巡檢器，適用于煤礦井下對設備溫度檢測。它包括單片機、高精度比較放大電路、雙通道4:1模擬開關芯片、地址撥碼開關、通信電路、顯示裝置和隔離DC-DC電源；單片機的引腳P00～P07連接有地址撥碼開關，單片機的引腳P10與高精度比較放大電路的輸入端連接，高精度比較放大電路的輸出端分別連接有多個雙通道4:1模擬開關芯片，每個雙通道4:1模擬開關芯片分別連接有4個溫度傳感器，單片機的引腳RXD和引腳TXD與通信電路相連接，由通信電路將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給主控機，單片機的引腳P15～P17與顯示裝置相連接，通過顯示裝置將檢測的溫度數(shù)據(jù)顯示出來。結構簡單，布局方便，巡檢器作為分站直接掛接到DP總線，可掛接巡檢器數(shù)量124臺。
文檔編號G01K7/18GK202382877SQ2011205432
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者朱豐沛, 臧艷龍, 陳金云 申請人:徐州博林高新技術有限責任公司