本發(fā)明涉及晶體冶煉爐溫度采樣。屬于晶體冶煉爐多路高精度溫度檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，藍(lán)寶石晶體冶煉爐的需求也隨之逐年提高。晶體冶煉爐常常采用水冷的方式進(jìn)行爐體冷卻，由于晶體冶煉爐爐體體積較大，晶體冶煉時(shí)對(duì)溫度要求較高因此常需要多點(diǎn)測(cè)量爐體溫度。傳統(tǒng)溫度測(cè)量?jī)x表結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜，因此，響應(yīng)速度慢，精度低，設(shè)備針對(duì)性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)溫度測(cè)量?jī)x表結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜，采用該儀表測(cè)量藍(lán)寶石晶體冶煉爐冷卻水溫度響應(yīng)速度慢，精度低，設(shè)備針對(duì)性差的問(wèn)題。現(xiàn)提供用于晶體冶煉爐的多路高精度溫度巡檢儀。

用于晶體冶煉爐的多路高精度溫度巡檢儀，它包括16個(gè)PT100傳感器、16路PT100采樣電路、多路模擬開(kāi)關(guān)電路、16位A/D轉(zhuǎn)換電路、MCU微處理器、顯示報(bào)警電路、光電隔離電路和RS485電路，

16個(gè)PT100傳感器分散固定在晶體冶煉爐所要求的溫度采集區(qū)域，用于采集晶體冶煉爐不同位置循環(huán)水的溫度，

每個(gè)PT100傳感器的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端分別連接1路PT100采樣電路的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，

16路PT100采樣電路的16路數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接多路模擬開(kāi)關(guān)電路的16路數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，

多路模擬開(kāi)關(guān)電路的模擬信號(hào)輸出端連接16位A/D轉(zhuǎn)換電路的模擬信號(hào)輸入端，

16位A/D轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字信號(hào)輸出端連接MCU微處理器的處理信號(hào)輸入端，

MCU微處理器的選擇控制信號(hào)輸出端連接多路模擬開(kāi)關(guān)電路的控制信號(hào)輸入端，

MCU微處理器的報(bào)警信號(hào)輸出端連接顯示報(bào)警電路的報(bào)警信號(hào)輸入端，

MCU微處理器將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)光電隔離電路和RS485電路傳給上位機(jī)。

本實(shí)用新型的有益效果為：將16路PT100采樣電路固定在晶體冶煉爐所要求的溫度采集區(qū)域，由16路PT100采樣電路采集晶體冶煉爐的溫度后，由MCU微處理器控制多路模擬開(kāi)關(guān)電路按設(shè)定順序?qū)囟葦?shù)據(jù)傳輸?shù)?6位A/D轉(zhuǎn)換電路中，由16位A/D轉(zhuǎn)換電路 處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)通訊傳輸?shù)組CU微處理器中，MCU微處理器接收到數(shù)據(jù)后可以通過(guò)顯示報(bào)警電路將各路溫度情況顯示出來(lái)，并可以通過(guò)RS485電路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，以便上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。當(dāng)溫度超過(guò)晶體冶煉爐多路高精度溫度巡檢儀所設(shè)定的溫度范圍時(shí)，溫度巡檢儀發(fā)生報(bào)警指示。采用該晶體冶煉爐多路高精度溫度巡檢儀解決了傳統(tǒng)儀表響應(yīng)速度慢，精度低等缺點(diǎn)。其精度高、采集數(shù)量多，通過(guò)MODBUS-RTU協(xié)議和IEEE-754浮點(diǎn)傳輸標(biāo)準(zhǔn)將測(cè)量溫度數(shù)據(jù)與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確，可及時(shí)對(duì)超溫、溫度異常進(jìn)行報(bào)警提示功能，確保了晶體冶煉爐在冶煉晶體時(shí)的安全可靠。

附圖說(shuō)明

圖1為具體實(shí)施方式一所述的用于晶體冶煉爐的多路高精度溫度巡檢儀的原理示意圖；

圖2為圖1中每路PT100采樣電路的原理圖；

圖3為圖1中多路模擬開(kāi)關(guān)電路的原理圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：參照?qǐng)D1具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的用于晶體冶煉爐的多路高精度溫度巡檢儀，它包括16個(gè)PT100傳感器、16路PT100采樣電路1、多路模擬開(kāi)關(guān)電路2、16位A/D轉(zhuǎn)換電路3、MCU微處理器4、顯示報(bào)警電路5、光電隔離電路6和RS485電路7，

16個(gè)PT100傳感器分散固定在晶體冶煉爐所要求的溫度采集區(qū)域，用于采集晶體冶煉爐不同位置循環(huán)水的溫度，

每個(gè)PT100傳感器的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端分別連接1路PT100采樣電路1的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，

16路PT100采樣電路1的16路數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接多路模擬開(kāi)關(guān)電路2的16路數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，

多路模擬開(kāi)關(guān)電路2的模擬信號(hào)輸出端連接16位A/D轉(zhuǎn)換電路3的模擬信號(hào)輸入端，

16位A/D轉(zhuǎn)換電路3的數(shù)字信號(hào)輸出端連接MCU微處理器4的處理信號(hào)輸入端，

MCU微處理器4的選擇控制信號(hào)輸出端連接多路模擬開(kāi)關(guān)電路2的控制信號(hào)輸入端，

MCU微處理器4的報(bào)警信號(hào)輸出端連接顯示報(bào)警電路5的報(bào)警信號(hào)輸入端，

MCU微處理器4將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)光電隔離電路6和RS485電路7傳給上位機(jī)。

本實(shí)施方式中，16個(gè)PT100傳感器與16路PT100采樣電路1一一對(duì)應(yīng)，每路PT100采樣電路1用來(lái)接收1個(gè)PT100傳感器發(fā)送來(lái)的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)。

本實(shí)施方式中，16路PT100采樣電路1、和多路模擬開(kāi)關(guān)電路2的采樣使用了雙恒流源電路采樣方式；16位A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示報(bào)警電路、光電隔離電路、RS485電路、MCU微處理器可使用現(xiàn)有技術(shù)電路實(shí)現(xiàn)，光電隔離電路其作用為電氣隔離；

晶體冶煉爐用多路高精度溫度巡檢儀響應(yīng)速度快，可采集16路溫度數(shù)據(jù)，檢測(cè)范圍-100℃—100℃，檢測(cè)精度±0.5％F.S，巡檢周期0.5S—5S可調(diào)。并帶有顯示、按鍵、通訊功能，方便用戶的直接觀察、操作和上位機(jī)數(shù)據(jù)的通訊。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的用于晶體冶煉爐的多路高精度溫度巡檢儀作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，顯示報(bào)警電路5帶有溫度報(bào)警和傳感器故障報(bào)警功能。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的用于晶體冶煉爐的多路高精度溫度巡檢儀作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，16路PT100采樣電路1的結(jié)構(gòu)均相同，每路PT100采樣電路1包括電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電感L1和電感L2，

每路PT100采樣電路1的連接關(guān)系為：PT100傳感器的一端同時(shí)連接電容C1的一端、電容C2的一端和電感L1的一端，

C1的另一端同時(shí)連接電容C2的另一端、電容C3的一端、電容C4的一端和電源地，

電容C4的另一端同時(shí)連接電容C3的另一端和電感L1的另一端，

PT100傳感器的另一端同時(shí)連接電源地、電容C5的一端、電容C6的一端和電感L2的一端，

電感L2的另一端同時(shí)連接電容C7的一端和電容C8的一端，

電容C8的另一端同時(shí)連接電源地、電容C7的另一端、電容C6的另一端和電容C5的另一端，

每路PT100采樣電路1的電容C4的另一端的兩個(gè)輸出端分別作為1路PT100采樣電路1的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端的一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端X0和一個(gè)恒流源輸出端IX0，

每路PT100采樣電路1的電容C7的一端的兩個(gè)輸出端分別作為1路PT100采樣電路1的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端的另一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端Y0和另一個(gè)恒流源輸出端IY0。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一或具體實(shí)施方式三所述的用于晶體冶煉爐的多路高精度溫度巡檢儀作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，多路模擬開(kāi)關(guān)電路2包括4個(gè)一號(hào)電路、4個(gè)二號(hào)電路和一個(gè)型號(hào)為MC54HC138AJ的芯片U3，

4個(gè)一號(hào)電路的結(jié)構(gòu)均相同，每個(gè)一號(hào)電路包括型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1、二極 管D1、二極管D2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4，

每個(gè)一號(hào)電路的連接關(guān)系為：型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的16號(hào)引腳連接5V供電電源，型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的13號(hào)引腳連接二極管D1的負(fù)極，二極管D1的正極連接電阻R1的一端，電阻R1的另一端連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接電源地，電阻R3的一端作為多路模擬開(kāi)關(guān)電路2的一個(gè)恒流源的輸出端，

型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的3號(hào)引腳連接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接電源地，電阻R4的一端作為多路模擬開(kāi)關(guān)電路2的另一個(gè)恒流源的輸出端，

型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的7號(hào)引腳和型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的8號(hào)引腳分別連接電源地，

4個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的13號(hào)引腳均連接在一起，4個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的3號(hào)引腳均連接在一起；

4個(gè)二號(hào)電路的結(jié)構(gòu)均相同，每個(gè)二號(hào)電路包括型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2、電阻R5和電阻R6，

每個(gè)二號(hào)電路的連接關(guān)系為：型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的16號(hào)引腳連接5V供電電源，型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的13號(hào)引腳連接電阻R5的一端，型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的3號(hào)引腳連接電阻R6的一端，

4個(gè)二號(hào)電路中的電阻R5的另一端和電阻R6的另一端均作為多路模擬開(kāi)關(guān)電路2的模擬信號(hào)輸出端，

每個(gè)一號(hào)電路的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳、每個(gè)二號(hào)電路的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳、型號(hào)為MC54HC138AJ的芯片U3的1號(hào)引腳、2號(hào)引腳和6號(hào)引腳均作為多路模擬開(kāi)關(guān)電路2的控制信號(hào)輸入端，

將16路PT100采樣電路1分成四組采樣電路，每4路PT100采樣電路1為一組采樣電路，

每組采樣電路與1個(gè)一號(hào)電路和1個(gè)二號(hào)電路的連接關(guān)系均相同，

其中，一組采樣電路與1個(gè)一號(hào)電路和1個(gè)二號(hào)電路的連接關(guān)系為：

第一個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的12號(hào)引腳連接第一路PT100采樣電路1的一個(gè)恒流源輸出端IX0，第一個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的1號(hào)引腳連接第一路PT100采樣電路1的另一個(gè)恒流源輸出端IY0，

第一個(gè)二號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的12號(hào)引腳連接第一路PT100采 樣電路1的一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端X0，第一個(gè)二號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的1號(hào)引腳連接第一路PT100采樣電路1的另一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端Y0，

第一個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的14號(hào)引腳連接第二路PT100采樣電路1的一個(gè)恒流源輸出端IX1，第一個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的5號(hào)引腳連接第二路PT100采樣電路1的另一個(gè)恒流源輸出端IY1，

第一個(gè)二號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的14號(hào)引腳連接第二路PT100采樣電路1的一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端X1，第一個(gè)二號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的5號(hào)引腳連接第二路PT100采樣電路1的另一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端Y1，

第一個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的15號(hào)引腳連接第三路PT100采樣電路1的一個(gè)恒流源輸出端IX2，第一個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的2號(hào)引腳連接第三路PT100采樣電路1的另一個(gè)恒流源輸出端IY2，

第一個(gè)二號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的15號(hào)引腳連接第三路PT100采樣電路1的一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端X2，第一個(gè)二號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的2號(hào)引腳連接第三路PT100采樣電路1的另一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端Y2，

第一個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的11號(hào)引腳連接第四路PT100采樣電路1的一個(gè)恒流源輸出端IX3，第一個(gè)一號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的4號(hào)引腳連接第四路PT100采樣電路1的另一個(gè)恒流源輸出端IY3，

第一個(gè)二號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的11號(hào)引腳連接第四路PT100采樣電路1的一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端X3，第一個(gè)二號(hào)電路中的型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的4號(hào)引腳連接第四路PT100采樣電路1的另一個(gè)AD芯片的輸出信號(hào)端Y3；

型號(hào)為MC54HC138AJ的芯片U3的15號(hào)引腳同時(shí)連接第一個(gè)一號(hào)電路中型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的6號(hào)引腳和第一個(gè)二號(hào)電路中型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的6號(hào)引腳，

型號(hào)為MC54HC138AJ的芯片U3的14號(hào)引腳同時(shí)連接第二個(gè)一號(hào)電路中型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的6號(hào)引腳和第二個(gè)二號(hào)電路中型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的6號(hào)引腳，

型號(hào)為MC54HC138AJ的芯片U3的13號(hào)引腳同時(shí)連接第三個(gè)一號(hào)電路中型號(hào)為CD4052BCM的芯片U1的6號(hào)引腳和第三個(gè)二號(hào)電路中型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的6號(hào)引腳，

型號(hào)為MC54HC138AJ的芯片U3的12號(hào)引腳同時(shí)連接第四個(gè)一號(hào)電路中型號(hào)為 CD4052BCM的芯片U1的6號(hào)引腳和第四個(gè)二號(hào)電路中型號(hào)為CD4052BCM的芯片U2的6號(hào)引腳。

本實(shí)施方式中，型號(hào)為CD4052BCM的芯片為多路模擬開(kāi)關(guān)芯片。

工作原理：

晶體冶煉爐多路高精度溫度巡檢儀帶有多路PT100溫度采樣電路。PT100傳感器分別固定在晶體冶煉爐所要求的溫度采集區(qū)域。PT100溫度采樣電路采集到晶體冶煉爐的溫度后，由MCU微處理器控制多路模擬開(kāi)關(guān)電路按設(shè)定順序?qū)囟葦?shù)據(jù)傳輸?shù)?6位A/D轉(zhuǎn)換電路中，由16位A/D轉(zhuǎn)換電路處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)通訊傳輸?shù)組CU微處理器中，MCU微處理器接收到數(shù)據(jù)后可以通過(guò)顯示報(bào)警電路將各路溫度情況顯示出來(lái)，并可以通過(guò)RS485電路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，以便上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。當(dāng)溫度超過(guò)晶體冶煉爐多路高精度溫度巡檢儀所設(shè)定的溫度范圍時(shí)，溫度巡檢儀發(fā)生報(bào)警指示。用戶也可通過(guò)晶體冶煉爐多路高精度溫度巡檢儀上的按鍵對(duì)其進(jìn)行巡檢周期設(shè)置和顯示設(shè)置，滿足用戶自身需要。

當(dāng)PT100傳感器出現(xiàn)故障或未接入時(shí)溫度巡檢儀發(fā)生報(bào)警提示。