一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及溫度檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)。它包括按信號流方向依次連接的電機控制模塊、紅外溫度傳感器、放大及濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制器和上位機。電機控制模塊帶動安裝在電機控制模塊的電機上的反光鏡轉(zhuǎn)動，紅外溫度傳感器通過采集反光鏡反射待測對象的紅外信號并將紅外信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送至放大及濾波模塊，放大及濾波模塊對電壓信號進行放大-濾波-放大處理后輸送至A/D轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，微控制器接收A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的信號并存儲及傳送數(shù)據(jù)，上位機與微控制器連接。本實用新型進行遠距離無接觸采集溫度信號，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和接收數(shù)據(jù)，測量精度高，使用靈活，具有很強的實用性。
【專利說明】一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及溫度檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]溫度是工業(yè)生產(chǎn)中一項非常重要的基本數(shù)據(jù)之一。溫度過高或者過低都容易造成生產(chǎn)的產(chǎn)品不合格、效率低下等嚴(yán)重問題，特殊的情況下還有可能造成嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故。近些年，溫度檢測越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、倉儲、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，在生產(chǎn)中要求對溫度進行非常精確的控制，需要測量的溫度的范圍也越來越大，因此對技術(shù)的需要也越來越高。因此，研究符合實際發(fā)展所需要的溫度采集系統(tǒng)變得尤其重要。
[0003]目前，溫度檢測的發(fā)展趨勢主要有幾個方面:第一，要求溫度檢測的范圍越大越好，尤其是某些高溫或者低溫的測量。第二，當(dāng)前不僅要求測量一個點的溫度，還要求能測一條線、一個面甚至是立體物體表面的溫度測量。第三，希望溫度檢測儀器能夠適應(yīng)不同環(huán)境，檢測不同物體狀態(tài)的溫度，比如氣體、液體等。第四，要求有新技術(shù)，新材料等降低溫度檢測器的成本或者提高精度等。第五，希望溫度檢測儀器具有自主檢測能力，同時能夠向集成化、一體化方向發(fā)展。
[0004]比如，水泥廠回轉(zhuǎn)窯的工業(yè)現(xiàn)場測溫，其環(huán)境溫度高，且有水汽和二氧化碳的干擾，對于傳統(tǒng)的測溫裝置難以滿足其測溫要求。熱脹冷縮測量法和熱電效應(yīng)法是傳統(tǒng)的接觸式測溫法，需要接觸被測物體，同時要等待系統(tǒng)溫度達到平衡狀態(tài)才能夠測溫，因此它的反應(yīng)速度比較慢、測溫所需要的時間長，而且會對被測物體的溫度場產(chǎn)生影響，這就使得接觸式測溫的應(yīng)用范圍受到限制，而非接觸式測溫就克服了這些缺點。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種硬件連接簡單、功耗低、體積小、運行時間長且穩(wěn)定的高溫環(huán)境下的紅外輻射測溫法非接觸的溫度檢測系統(tǒng)。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)，它包括按信號流方向依次連接的電機控制模塊、紅外溫度傳感器、放大及濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制器和上位機；
[0008]所述電機控制模塊帶動安裝在電機控制模塊的電機上的反光鏡轉(zhuǎn)動，所述紅外溫度傳感器采集反光鏡反射待測對象的紅外信號并將紅外信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送至放大及濾波模塊，所述放大及濾波模塊對電壓信號進行放大-濾波-放大處理后輸送至A/D轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所述微控制器接收A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的信號并存儲及傳送數(shù)據(jù)，所述上位機與微控制器連接并實時監(jiān)測。
[0009]優(yōu)選地，所述微控制器為16位的MC9S12XS256單片機芯片。
[0010]優(yōu)選地，所述紅外溫度傳感器為碲鎘汞紅外傳感器。
[0011]優(yōu)選地，所述電機控制模塊包括DEC Controller Module 24/2直流無刷電機驅(qū)動
-H-* I I
心片；
[0012]所述電機驅(qū)動芯片的第十二引腳、第十三引腳、第十四引腳、第十六引腳和第十七引腳分別連接有第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻和第二可調(diào)電阻；所述電機驅(qū)動芯片的第四引腳分別連接有第四電容和第五電容、第六引腳連接有第六電容。
[0013]優(yōu)選地，所述放大及濾波模塊包括運算放大器INA128芯片和雙運算放大器AD8599 芯片；
[0014]所述INA128芯片的第一引腳和第八引腳之間連接有第三可調(diào)電阻，所述INA128芯片的第二引腳和第七引腳之間依次連接有第二十七電容、第三十四電阻、第三十三電阻和第二十二電阻；
[0015]所述INA128芯片的第二引腳依次連接有第三十五電阻、第二十六電容和第二十四電容；所述第二十六電容并聯(lián)有第二十五電容并連接至第三十四電阻和第三十三電阻之間，所述第二十四電容并聯(lián)有第二十三電容連接至第三十三電阻和第三十二電阻之間；
[0016]所述INA128芯片的第七引腳連接至AD8599芯片的第八引腳，所述INA128芯片的第六引腳和AD8599芯片的第八引腳之間依次連接有第三十八電阻和第三i^一電容，所述INA128芯片的第六引腳和AD8599芯片的第一引腳之間連接有第四十一電阻和第四十電容；
[0017]所述AD8599芯片的第一引腳和第二引腳連接有第四可調(diào)電阻，所述AD8599芯片的第四引腳分別連接有第三十三電容和第三十四電容，所述串聯(lián)的第三十八電阻和第四十一電阻并聯(lián)有第三十二電容和第四十二電阻，所述AD8599芯片的第三引腳連接至第三十二電容和第四十二電阻之間。
[0018]優(yōu)選地，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊包括A/D轉(zhuǎn)換器AD7321芯片和串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源AD1582
-H-* I I
心片；
[0019]所述AD7321芯片的第七引腳和第八引腳連接至AD8599芯片的第六引腳，所述AD7321芯片的第六引腳和第九引腳分別連接至AD8599芯片的第四引腳和第八引腳，所述AD7321芯片的第九引腳和第十引腳之間連接有第三十八電容和第三十七電容，所述AD7321芯片的第五引腳連接至AD1582芯片的第一引腳，所述AD1582芯片的第一引腳和第二引腳之間連接有第三十五電容。
[0020]由于采用了上述方案，本實用新型以MC9S12XS256型微控制器為主控制芯片，結(jié)合紅外溫度傳感器，使用一個電機帶動反光鏡片轉(zhuǎn)動采集溫度信號，進行無接觸檢測，其體積小、精度高，具有很強的實用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2是本實用新型實施例的電機控制模塊的連接結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖3是本實用新型實施例的放大及濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊的連接結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細(xì)說明，但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0025]如圖1所示，本實施例的一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)，它包括按信號流方向依次連接的電機控制模塊1、紅外溫度傳感器3、放大及濾波模塊4、A/D轉(zhuǎn)換模塊5、微控制器6和上位機7 ；
[0026]電機控制模塊I用于帶動安裝在電機上的反光鏡2的轉(zhuǎn)動，反光鏡2將被測對象的紅外線反射給紅外溫度傳感器3，紅外溫度傳感器3為碲鎘汞紅外傳感器，紅外溫度傳感器3采集反光鏡2反射待測對象的紅外信號并將紅外信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送至放大及濾波模塊4,放大及濾波模塊4對電壓信號進行放大-濾波-放大處理后輸送至A/D轉(zhuǎn)換模塊5進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，16位的MC9S12XS256單片機芯片的微控制器6接收A/D轉(zhuǎn)換模塊5轉(zhuǎn)換后的信號并存儲及傳送數(shù)據(jù)，所述上位機7與微控制器6連接并遠程實時監(jiān)測。
[0027]為說明本實施例的溫度檢測系統(tǒng)的有益效果，以水泥回轉(zhuǎn)窯的現(xiàn)場測溫為例，其溫度范圍大約為100至600度，在高溫環(huán)境下對于紅外福射來說，大氣中的水、二氧化碳等都會對紅外福射產(chǎn)生一定的衰減，因此采用3?5um波長最好，一方面該波段可以避免水汽和二氧化碳的干擾，另一方面該波段的窗口材料比較容易獲得。另外，紅外溫度傳感器3只能能測得某一點的溫度，而通過電機的轉(zhuǎn)動可以帶動鏡片轉(zhuǎn)動，而水泥回轉(zhuǎn)窯的筒體也在轉(zhuǎn)動，這樣就能夠測得整個筒體表面的溫度，實現(xiàn)了對窯體表面溫度的實時監(jiān)測，能夠防止可能的生產(chǎn)事故，提高了生產(chǎn)效益。
[0028]如圖2所示，本實施例的電機控制模塊I包括DEC Controller Module 24/2直流無刷電機驅(qū)動芯片U3 ；
[0029]電機驅(qū)動芯片U3的第十二引腳、第十三引腳、第十四引腳、第十六引腳和第十七引腳分別連接有第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19和第二可調(diào)電阻W2 ;電機驅(qū)動芯片U3的第四引腳分別連接有第四電容C4和第五電容C5、第六引腳連接有第六電容C6。
[0030]使用一個電機帶動一個反光鏡片的轉(zhuǎn)動，電機上有一個第二可調(diào)電阻W2,通過調(diào)節(jié)這個電阻的阻值可以改變電機的轉(zhuǎn)速，這樣就可以改變鏡片的轉(zhuǎn)動速度，也就是改變了掃描數(shù)據(jù)的速度。電機內(nèi)部還有一個編碼器，通過編碼器可以獲得電機轉(zhuǎn)動的位置信號，通過這個位置信息就能夠知道鏡片轉(zhuǎn)動到了哪個方向。
[0031]如圖3所示，本實施例的放大及濾波模塊4包括運算放大器INA128芯片U6和雙運算放大器AD8599芯片U7 ；
[0032]INA128芯片U6的第一引腳和第八引腳之間連接有第三可調(diào)電阻W3，INA128芯片U6的第二引腳和第七引腳之間依次連接有第二十七電容C27、第三十四電阻R34、第三十三電阻R33和第三十二電阻R32 ；
[0033]INA128芯片U6的第二引腳依次連接有第三十五電阻R35、第二十六電容C26和第二十四電容C24 ;第二十六電容C26并聯(lián)有第二十五電容C25并連接至第三十四電阻R34和第三十三電阻R33之間，第二十四電容C24并聯(lián)有第二十三電容C23連接至第三十三電阻R33和第三十二電阻R32之間；
[0034]INA128芯片U6的第二引腳和第二十五電容C25之間連接有第三十五電阻R35，INA128芯片U6的第四引腳、第五引腳和第七引腳分別連接有第二十八電容C28、第三十電容C30和第二十九電容C29，INA128芯片U6的第三引腳分別連接有第三十六電阻R36和第三十七電阻R37。
[0035]INA128芯片U6的第七引腳連接至AD8599芯片U7的第八引腳，INA128芯片U6的第六弓I腳和AD8599芯片U7的第八弓I腳之間依次連接有第三十八電阻R38和第三i^一電容C31，INA128芯片U6的第六引腳和AD8599芯片U7的第一引腳之間連接有第四i^一電阻R41和第四十電容C40 ；
[0036]AD8599芯片U7的第一引腳和第二引腳連接有第四可調(diào)電阻W4，AD8599芯片U7的第四引腳分別連接有第三十三電容C33和第三十四電容C34，串聯(lián)的第三十八電阻R38和第四i^一電阻R41兩端并聯(lián)有第三十二電容C32和第四十二電阻R42，AD8599芯片U7的第三引腳連接至第三十二電容C32和第四十二電阻R42之間，AD8599芯片U7的第二引腳和第八引腳之間連接有第三十九電阻R39和第三i^一電容C31。
[0037]首先讓紅外溫度傳感器3得到的模擬電壓數(shù)據(jù)后經(jīng)過一個放大器INA128芯片U6，然后再通過二階有源低通濾波電路濾去噪聲和其他干擾，最后再經(jīng)過一次放大器AD8599芯片U7進行放大，放大到合適的值之后，最后傳給A/D轉(zhuǎn)換模塊5。
[0038]如圖3所示，本實施例的A/D轉(zhuǎn)換模塊5包括A/D轉(zhuǎn)換器AD7321芯片U8和串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源AD1582芯片U9 ；
[0039]AD7321芯片U8的第七引腳和第八引腳連接至AD8599芯片U7的第六引腳，AD7321芯片U8的第六引腳和第九引腳分別連接至AD8599芯片U7的第四引腳和第八引腳，AD7321芯片U8的第九引腳和第十引腳之間連接有第三十八電容C38和第三十七電容C37，AD7321芯片U8的第五引腳連接至AD1582芯片U8的第一引腳，AD1582芯片U9的第一引腳和第二引腳之間連接有第三十五電容C35，AD7321芯片U8的第i^一引腳連接有第三十六電容C36，AD1582芯片U9的第三引腳連接有第三十九電容C39。
[0040]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于:它包括按信號流方向依次連接的電機控制模塊、紅外溫度傳感器、放大及濾波模塊、纟/0轉(zhuǎn)換模塊、微控制器和上位機； 所述電機控制模塊帶動安裝在電機控制模塊的電機上的反光鏡轉(zhuǎn)動，所述紅外溫度傳感器采集反光鏡反射待測對象的紅外信號并將紅外信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送至放大及濾波模塊，所述放大及濾波模塊對電壓信號進行放大-濾波-放大處理后輸送至八/0轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所述微控制器接收八/0轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的信號并存儲及傳送數(shù)據(jù)，所述上位機與微控制器連接并實時監(jiān)測。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器為16位的1(39312X3256單片機芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于:紅外溫度傳感器為碲鎘汞紅外傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述電機控制模塊包括0% 00^1-01161- 10(11116 24/2直流無刷電機驅(qū)動芯片； 所述電機驅(qū)動芯片的第十二引腳、第十三引腳、第十四引腳、第十六引腳和第十七引腳分別連接有第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻和第二可調(diào)電阻； 所述電機驅(qū)動芯片的第四引腳分別連接有第四電容和第五電容、第六引腳連接有第六電容。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述放大及濾波模塊包括運算放大器I嫩128芯片和雙運算放大器虹)8599芯片； 所述I嫩128芯片的第一引腳和第八引腳之間連接有第三可調(diào)電阻，所述I嫩128芯片的第二引腳和第七引腳之間依次連接有第二十七電容、第三十四電阻、第三十三電阻和第三十二電阻； 所述I嫩128芯片的第二引腳依次連接有第三十五電阻、第二十六電容和第二十四電容；所述第二十六電容并聯(lián)有第二十五電容并連接至第三十四電阻和第三十三電阻之間，所述第二十四電容并聯(lián)有第二十三電容連接至第三十三電阻和第三十二電阻之間； 所述I嫩128芯片的第七引腳連接至八08599芯片的第八引腳，所述I嫩128芯片的第六引腳和仙8599芯片的第八引腳之間依次連接有第三十八電阻和第三^^一電容，所述I嫩128芯片的第六引腳和仙8599芯片的第一引腳之間連接有第四十一電阻和第四十電容； 所述仙8599芯片的第一引腳和第二引腳連接有第四可調(diào)電阻，所述仙8599芯片的第四引腳分別連接有第三十三電容和第三十四電容，所述串聯(lián)的第三十八電阻和第四十一電阻并聯(lián)有第三十二電容和第四十二電阻，所述八08599芯片的第三引腳連接至第三十二電容和第四十二電阻之間。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高溫環(huán)境下的溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述八/0轉(zhuǎn)換模塊包括八/0轉(zhuǎn)換器八07321芯片和串聯(lián)基準(zhǔn)電壓源虹)1582芯片； 所述八07321芯片的第七引腳和第八引腳連接至八08599芯片的第六引腳，所述八07321芯片的第六引腳和第九引腳分別連接至仙8599芯片的第四引腳和第八引腳，所述仙7321芯片的第九引腳和第十引腳之間連接有第三十八電容和第三十七電容，所述八07321芯片的第五引腳連接至仙1582芯片的第一引腳，所述仙1582芯片的第一引腳和第二引腳之間連接有第三十五電容。
【文檔編號】G01J5/08GK204128690SQ201420537633
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】余曉永 申請人:余曉永