成都信息工程學院電子系楊明欣溫度測量處理變送器設計據顯等從硬件和軟件兩方面進行了闡述,并做了相應的理論分析,系統可以實現多點溫度巡回采集處理與變送功能。
石灰爐燒制石灰時要求得出爐內點的平均溫度,了解各點的溫度值,對平均值及各測量點的溫度進行報警處理,若某處的信號不正常傳感器損壞或斷線能及時報警并排除在數據處理之外。本系統可完成以上功能,并以f20mA形式變送遠傳溫度平均值或最高點的溫度。在該石灰爐內有個檢測點分別放個熱電偶,這個熱電偶就是該系統的路輸入信號來源,利用該系統可測出點的溫度并把每點的溫度值送到面板顯。
系統結構框及人機界面系統的結構框1.系統硬件部分主要由前端輸入電路0及04電路人機界面電路,及外圍電路組成。系統允許路信號輸入,用戶可以通過參數設定選擇輸入熱電偶類型,平時顯溫度平均值,操作者需要時可以按動面板上的按鍵查看任路信號的溫度。
路信號是獨立的,有路短路或斷線故障,不影響其它幾路信號的工作。儀具有超限報警功能及熱電偶斷線提功能。溫度平均值或溫度最高的路信號變送為420,電流信號輸出。系統具有掉電保護功能,當掉電時,設定數據可以保存。此外,系統設計有良好的人機界面,在控制顯面板上有兩排數碼管和個按鍵進行系統工作的顯和參數的修改。
電路設計中沒有擴展總線程序存儲器及10口,0的個并行口全作為普通10口使用,01及外圍電路都是標準用法,在此重點介紹有設計特色的人,及,電路和人機界面電路及電源電路。
數據采集電路與放大電路數據采集部分電路2所,系統共有7路模擬輸入信號,4路熱電偶信號輸入任1了1飛丁4,1路冷端補償信號,1路基準信號,1路地信號伍,15.限流電阻和穩壓管幾431產生2.5標準電壓,2,5V電壓加在10K,電阻和外接極管串聯支路上,構成熱電偶的冷端補償電路,它是利用極管正向工作的電壓溫度特性測量冷端溫度。基準信號利用2.5電壓和分壓電阻產生,因此采用了8選1多路模擬開關00405由單片機的,2.0尸2.12.2個引腳高低電平控制模擬通道的選擇。由于輸入熱電偶分度號由用戶設定,不同分度號信號大小不,故設計了由,7和4051山2組成的程控放大器,輸入信號經放大后進入隊經采集處理后得出各路信號值。程控放大是利用單片機對4051控制,4051外接5個不同阻值的電阻,選擇不同的通道,同時也就選擇了不同的放大倍數。電路中個22上拉電阻完成熱電偶斷線檢測功能。
石灰爐內4只熱電偶,作為系統的路mV信號輸入端。熱電偶信號被選通輸入后進入程控放大電路,信號分度號不同則mV值的高低也不同,通過軟件選擇不同的放大倍數,使這些放大后的信號最大值接近0的最大允許值,以充分利用0資源,保證測量精度。現以路信號的轉換計算為例說明,測量某路熱電偶輸入時依次采集外接熱電偶輸入毫伏值冷端補償極管電壓降基準電壓及模擬地。從4,51的義2端輸入是己知電壓,并固化于程序中,000又分別是基準零點及輸入熱電偶信號完成零點滿度的自校正,計算出值。由于1及地個信號經過同樣的硬件輸入通道,硬件的離散性誤差及零點滿度漂移對者的影響相同,通過下面公式還可以校正零點放大倍數及人0各環節的誤差,從而保證系統的測量精度。
由于熱電偶,溫度間關系是非線性的,我們采用了折線法進行非線性校正,通過分段非線性數據處理,可以算出對應溫度,加上通過測量冷端補償極管電壓得出實際測量溫度,即,=+.同時由于熱電偶的原因,在測量端的電壓值被抵消了部分,這種情況造成的誤差影響較大,必須對它進行冷端補償。因為極管在溫度變化時,其正向導通電壓變化穩定,為2mVC,因此我們采用極管測冷端溫度進行補償,具體做法如下第步,在冷端補償輸入端輸入標準電壓7得到個人0采樣值然后再輸入標準電壓6再得到個0采樣值0兩者相減得到個值0,根據極管的特性,溫度每變化電壓變化2mV,我們輸入的第l個標準信號和第2個標準信號相差為lOOmV,相當于極管正向電壓變化100mV,對應冷端溫度變化5就可以求出冷端溫度每變化時其對應40值變化的系數=自控與測量0飛0,相對精度要求不高,因此設計產品批量生產時把該系數直接固化于程序中,當把冷補極管1柬148接入輸入端后,據上面所述,可以根據該系數及冷端40采集值變化量的大小推算出冷端溫度變化的大小。










