成都信息工程學(xué)院電子系楊明欣溫度測(cè)量處理變送器設(shè)計(jì)據(jù)顯等從硬件和軟件兩方面進(jìn)行了闡述，并做了相應(yīng)的理論分析，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度巡回采集處理與變送功能。
石灰爐燒制石灰時(shí)要求得出爐內(nèi)點(diǎn)的平均溫度，了解各點(diǎn)的溫度值，對(duì)平均值及各測(cè)量點(diǎn)的溫度進(jìn)行報(bào)警處理，若某處的信號(hào)不正常傳感器損壞或斷線能及時(shí)報(bào)警并排除在數(shù)據(jù)處理之外。本系統(tǒng)可完成以上功能，并以f20mA形式變送遠(yuǎn)傳溫度平均值或最高點(diǎn)的溫度。在該石灰爐內(nèi)有個(gè)檢測(cè)點(diǎn)分別放個(gè)熱電偶，這個(gè)熱電偶就是該系統(tǒng)的路輸入信號(hào)來源，利用該系統(tǒng)可測(cè)出點(diǎn)的溫度并把每點(diǎn)的溫度值送到面板顯。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框及人機(jī)界面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框1.系統(tǒng)硬件部分主要由前端輸入電路0及04電路人機(jī)界面電路，及外圍電路組成。系統(tǒng)允許路信號(hào)輸入，用戶可以通過參數(shù)設(shè)定選擇輸入熱電偶類型，平時(shí)顯溫度平均值，操作者需要時(shí)可以按動(dòng)面板上的按鍵查看任路信號(hào)的溫度。
路信號(hào)是獨(dú)立的，有路短路或斷線故障，不影響其它幾路信號(hào)的工作。儀具有超限報(bào)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(hào)變送為420，電流信號(hào)輸出。系統(tǒng)具有掉電保護(hù)功能，當(dāng)?shù)綦姇r(shí)，設(shè)定數(shù)據(jù)可以保存。此外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有良好的人機(jī)界面，在控制顯面板上有兩排數(shù)碼管和個(gè)按鍵進(jìn)行系統(tǒng)工作的顯和參數(shù)的修改。
電路設(shè)計(jì)中沒有擴(kuò)展總線程序存儲(chǔ)器及10口，0的個(gè)并行口全作為普通10口使用，01及外圍電路都是標(biāo)準(zhǔn)用法，在此重點(diǎn)介紹有設(shè)計(jì)特色的人，及，電路和人機(jī)界面電路及電源電路。
數(shù)據(jù)采集電路與放大電路數(shù)據(jù)采集部分電路2所，系統(tǒng)共有7路模擬輸入信號(hào)，4路熱電偶信號(hào)輸入任1了1飛丁4，1路冷端補(bǔ)償信號(hào)，1路基準(zhǔn)信號(hào)，1路地信號(hào)伍，15.限流電阻和穩(wěn)壓管幾431產(chǎn)生2.5標(biāo)準(zhǔn)電壓，2，5V電壓加在10K，電阻和外接極管串聯(lián)支路上，構(gòu)成熱電偶的冷端補(bǔ)償電路，它是利用極管正向工作的電壓溫度特性測(cè)量冷端溫度?；鶞?zhǔn)信號(hào)利用2.5電壓和分壓電阻產(chǎn)生，因此采用了8選1多路模擬開關(guān)00405由單片機(jī)的，2.0尸2.12.2個(gè)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(hào)由用戶設(shè)定，不同分度號(hào)信號(hào)大小不，故設(shè)計(jì)了由，7和4051山2組成的程控放大器，輸入信號(hào)經(jīng)放大后進(jìn)入隊(duì)經(jīng)采集處理后得出各路信號(hào)值。程控放大是利用單片機(jī)對(duì)4051控制，4051外接5個(gè)不同阻值的電阻，選擇不同的通道，同時(shí)也就選擇了不同的放大倍數(shù)。電路中個(gè)22上拉電阻完成熱電偶斷線檢測(cè)功能。
石灰爐內(nèi)4只熱電偶，作為系統(tǒng)的路mV信號(hào)輸入端。熱電偶信號(hào)被選通輸入后進(jìn)入程控放大電路，信號(hào)分度號(hào)不同則mV值的高低也不同，通過軟件選擇不同的放大倍數(shù)，使這些放大后的信號(hào)最大值接近0的最大允許值，以充分利用0資源，保證測(cè)量精度?，F(xiàn)以路信號(hào)的轉(zhuǎn)換計(jì)算為例說明，測(cè)量某路熱電偶輸入時(shí)依次采集外接熱電偶輸入毫伏值冷端補(bǔ)償極管電壓降基準(zhǔn)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(zhǔn)零點(diǎn)及輸入熱電偶信號(hào)完成零點(diǎn)滿度的自校正，計(jì)算出值。由于1及地個(gè)信號(hào)經(jīng)過同樣的硬件輸入通道，硬件的離散性誤差及零點(diǎn)滿度漂移對(duì)者的影響相同，通過下面公式還可以校正零點(diǎn)放大倍數(shù)及人0各環(huán)節(jié)的誤差，從而保證系統(tǒng)的測(cè)量精度。
由于熱電偶，溫度間關(guān)系是非線性的，我們采用了折線法進(jìn)行非線性校正，通過分段非線性數(shù)據(jù)處理，可以算出對(duì)應(yīng)溫度，加上通過測(cè)量冷端補(bǔ)償極管電壓得出實(shí)際測(cè)量溫度，即，=+.同時(shí)由于熱電偶的原因，在測(cè)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(duì)它進(jìn)行冷端補(bǔ)償。因?yàn)闃O管在溫度變化時(shí)，其正向?qū)妷鹤兓€(wěn)定，為2mVC，因此我們采用極管測(cè)冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償，具體做法如下第步，在冷端補(bǔ)償輸入端輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓7得到個(gè)人0采樣值然后再輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓6再得到個(gè)0采樣值0兩者相減得到個(gè)值0，根據(jù)極管的特性，溫度每變化電壓變化2mV，我們輸入的第l個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和第2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相差為lOOmV，相當(dāng)于極管正向電壓變化100mV，對(duì)應(yīng)冷端溫度變化5就可以求出冷端溫度每變化時(shí)其對(duì)應(yīng)40值變化的系數(shù)=自控與測(cè)量0飛0，相對(duì)精度要求不高，因此設(shè)計(jì)產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)把該系數(shù)直接固化于程序中，當(dāng)把冷補(bǔ)極管1柬148接入輸入端后，據(jù)上面所述，可以根據(jù)該系數(shù)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。
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