一種基于Pt100的礦井通風機溫度巡檢儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦礦井通風領域，具體地涉及一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀。
【背景技術】
[0002]對于煤礦而言，礦井通風機的正常工作是安全生產的重要保障，因此通風機的工作狀態(tài)監(jiān)測一直受到得到國家和煤礦企業(yè)的重視，而通風機的相關部位的溫度是反映通風機工作狀態(tài)的重要參數，所以溫度的檢測在通風機監(jiān)測中顯得尤為重要。
[0003]隨著傳感器技術和電子測量技術的迅猛發(fā)展，以單片機為主的嵌入式系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)現場，新型的電子測溫儀器不僅操作簡單，而且精度比傳統(tǒng)儀器有很大提高。目前在工業(yè)生產現場使用最廣泛的溫度傳感器主要有熱電偶和熱電阻，這些以熱電偶和熱電阻形式的溫度傳感器測量精度不高、不準確。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明就是針對上述問題，提出了一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀；本發(fā)明采用鉬熱電阻Pt10的溫度特性和采用PtlOO進行溫度測量的一般原理，滿足了礦井通風機多部位溫度在線監(jiān)測的需求，而且測量精度和準確度均有提高，在實際使用中效果很好。
[0005]為實現本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案。
[0006]本發(fā)明一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀,包括上位機、RS485通信模塊、單片機模塊、恒流源模塊；其結構要點是:所述單片機模塊包括單片機A和單片機B ;所述單片機A連接參數存儲模塊、A/D轉換模塊，所述恒流源模塊連接多路模擬通道模塊，所述多路模擬通道模塊連接多路傳感器接口模塊，所述多路傳感器接口模塊再連接多路模擬通道模塊，所述多路模擬通道模塊再與A/D轉換模塊連接；所述單片機B外部輸入端連接數碼鍵盤模塊，外部輸出端連接液晶顯示模塊、報警模塊、控制模塊。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述單片機模塊的單片機A和單片機B采用W77E58。
[0008]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述恒流源模塊由一個電壓基準源和一個運算放大器構成。
[0009]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述A/D轉換模塊采用MAX頂公司的單電源差分輸入的12位串行AD芯片MAX145。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述多路模擬通道模塊采用MAX頂公司的16路模擬通道芯片MAX396。
[0011]本發(fā)明的有益效果是。
[0012]本發(fā)明以鉬熱電阻PtlOO的溫度特性和采用PtlOO進行溫度測量的一般原理，并利用PtlOO設計了一種礦井通風機溫度巡檢儀，系統(tǒng)采用兩片W77E58單片機協(xié)同工作，實現了 16路通道的溫度巡回檢測和超限報警，滿足了礦井通風機多部位溫度在線監(jiān)測的需求。
[0013]本發(fā)明利用單片機的數據處理及實時檢測能力，采用PtlOO標準熱電阻溫度傳感器的四線制接法，對導線電阻進行補償，通過單片機對信號進行采樣、數字濾波，使用插值算法對傳感器進行非線性校正處理，使得此測溫方案具有量程寬、穩(wěn)定性好、性能可靠等特點。但同時也存在不足，例如采用電流源通過Pt10時，傳感器自身會產生一量的焦耳熱，此熱量一定程度上影響了傳感器的精度，由于電流較小，熱量也很少，對于精度要求不高的場合可以忽略不計。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀的原理框圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，為本發(fā)明一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀的原理框圖。其中包括上位機、RS485通信模塊、單片機模塊、恒流源模塊；其結構要點是:所述單片機模塊包括單片機A和單片機B ;所述單片機A連接參數存儲模塊、A/D轉換模塊，所述恒流源模塊連接多路模擬通道模塊，所述多路模擬通道模塊連接多路傳感器接口模塊，所述多路傳感器接口模塊再連接多路模擬通道模塊，所述多路模擬通道模塊再與A/D轉換模塊連接；所述單片機B外部輸入端連接數碼鍵盤模塊，外部輸出端連接液晶顯示模塊、報警模塊、控制模塊。
[0016]鉬電阻是用很細的鉬絲(Φ0.03?0.07mm)繞在云母支架上制成，是國際公認的高精度測溫標準傳感器。由于鉬電阻的測量精度、測量范圍、線性度等特性都非常好，在工業(yè)生產中應用最廣，市場上已有用金屬鉬制作成的標準測溫熱電阻，如PtlOO、Pt500、PtlOOO等。本發(fā)明采用的是PtlOO，它的電阻一溫度關系的線性度非常好。
[0017]鉬電阻阻值與溫度的關系可以近似用下式表示:在O?650°C范圍內有Rt=R0(1+At+Bt2)在-190 ?(TC 范圍內有 Rt=R0 (1+At+Bt2+C (t-100) t3)式中 A、B、C 為常數，A=3.96847X 10 3 ；B=-5.847X 10 7 ；C=-4.22X10 12 ；Rt 表示溫度為 t 時的電阻值；R0 為溫度為0°C時的電阻值，對于PtlOO這種型號的鉬熱電阻，R。就等于100 Ω，即環(huán)境溫度等于O度的時候，PtlOO的阻值就是100 Ω。
[0018]所述PtlOO測溫的本質其實是測量PtlOO的電阻，通常是將電阻的變化轉換成電壓或電流等模擬信號，再將模擬信號轉換成數字信號，再由處理器換算出相應溫度。采用PtlOO測量溫度一般有兩種方案:1.設計一個恒流源通過PtlOO熱電阻，通過檢測PtlOO上電壓的變化來換算出溫度；2.采用惠斯頓電橋，電橋的四個電阻中三個是恒定的，另一個用PtlOO熱電阻，當PtlOO電阻值變化時，測試端產生一個電勢差，由此電勢差換算出溫度。兩種方案的區(qū)別只在于信號獲取電路的不同，其原理上基本一致，本發(fā)明采用恒流源做為信號獲取電路的測溫方案，恒流源通過Pt10熱電阻，溫度變化引起PtlOO電阻值的變化，從引起電壓的變化，放大后經AD采用后，送由單片機處理，換算出相應溫度。
[0019]鉬熱電阻的使用，一般有三種接法，分別是二線制接法、三線制接法和四線制接法，不同的接法適應于不同的精度和成本的要不求，四線制接法精度最高，但成本也是最高；本發(fā)明所采用的是四線制接法。
[0020]本發(fā)明所述恒流源通過鉬熱電阻PtlOO，來檢測PtlOO上的電壓變化量而獲得溫度信號，所述恒流源是由一個電壓基準源和一個運算放大器構成。
[0021]本發(fā)明所述多路模擬通道模塊實現多個通道的快捷切換，這樣只要一路恒流源，一路A/D采樣通道即可實現多路巡檢功能，同時還可以保證各通道電流的一致性。本系統(tǒng)使用的模擬通道開關芯片是MAXM公司的16路模擬通道芯片MAX396。該芯片通過地址線A3?AO結合使能端EN，選擇一路通道與COM端接通，因此只要由單片機控制地址線A3?AO的地址遞增，即可實現16路通道的巡回切換，使用非常方便。本發(fā)明中采用了四片MAX396，分別用于恒流源和A/D采樣通道的切換，恒流源和A/D采樣通道是要同步進行切換的，四片MAX396的地址線是并連的。
[0022]本發(fā)明所述單片機模塊的單片機A和單片機B采用W77E58 ;所述A/D轉換模塊采用MAX頂公司的單電源差分輸入的12位串行AD芯片MAX145 ;所述多路模擬通道模塊采用MAXIM公司的16路模擬通道芯片MAX396。
【主權項】
1.一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀，包括上位機、RS485通信模塊、單片機模塊、恒流源模塊；其特征在于:所述單片機模塊包括單片機A和單片機B ;所述單片機A連接參數存儲模塊、A/D轉換模塊，所述恒流源模塊連接多路模擬通道模塊，所述多路模擬通道模塊連接多路傳感器接口模塊，所述多路傳感器接口模塊再連接多路模擬通道模塊，所述多路模擬通道模塊再與A/D轉換模塊連接；所述單片機B外部輸入端連接數碼鍵盤模塊，夕卜部輸出端連接液晶顯示模塊、報警模塊、控制模塊。2.根據權利要求1所述的一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀，其特征在于:所述單片機模塊的單片機A和單片機B采用W77E58。3.根據權利要求1所述的一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀，其特征在于:所述恒流源模塊由一個電壓基準源和一個運算放大器構成。4.根據權利要求1所述的一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀，其特征在于:所述A/D轉換模塊采用MAX頂公司的單電源差分輸入的12位串行AD芯片MAX145。5.根據權利要求1所述的一種基于PtlOO的礦井通風機溫度巡檢儀，其特征在于:所述多路模擬通道模塊采用MAX頂公司的16路模擬通道芯片MAX396。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于Pt100的礦井通風機溫度巡檢儀，本發(fā)明采用鉑熱電阻Pt100的溫度特性和采用Pt100進行溫度測量的一般原理，滿足了礦井通風機多部位溫度在線監(jiān)測的需求，而且測量精度和準確度均有提高，在實際使用中效果很好。包括上位機、RS485通信模塊、單片機模塊、恒流源模塊；其結構要點是：所述單片機模塊包括單片機A和單片機B；所述單片機A連接參數存儲模塊、A/D轉換模塊，所述恒流源模塊連接多路模擬通道模塊，所述多路模擬通道模塊連接多路傳感器接口模塊，所述多路傳感器接口模塊再連接多路模擬通道模塊，所述多路模擬通道模塊再與A/D轉換模塊連接；所述單片機B外部輸入端連接數碼鍵盤模塊，外部輸出端連接液晶顯示模塊、報警模塊、控制模塊。
【IPC分類】F04D27/00, E21F17/18
【公開號】CN105587679
【申請?zhí)枴緾N201410561934
【發(fā)明人】祁艷
【申請人】祁艷
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月21日