專利名稱：智能數(shù)字溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型智能數(shù)字溫度傳感器涉及的是一種現(xiàn)場數(shù)字顯示并適用多種分度感
溫元件及帶有遠傳功能的溫度測量儀表。
背景技術(shù)：
目前，市場上的現(xiàn)場溫度顯示儀表，或是指針式，精度較低、讀數(shù)誤差較大，或是單 一的現(xiàn)場顯示，不具備遠傳功能，不能同時滿足現(xiàn)場顯示又與控制室監(jiān)控兩種要求?，F(xiàn)場數(shù) 字儀表多為外部供電，需配備連接電纜供給電源，使用不方便。而采用內(nèi)部電池供電的儀表 往往由于功耗較大使得電池使用時間有限。同時即便現(xiàn)場顯示儀表，其數(shù)碼小，觀測不方便。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述不足之處，提供一種智能數(shù)字溫度傳感器，既能現(xiàn) 場數(shù)字顯示又能為控制室遠傳溫度信號，同時實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)字顯示與遠傳兩種功能。采用內(nèi) 部電池供電及特殊供電電路，并能使電池連續(xù)工作足夠長時間的新型數(shù)字溫度儀表。 智能數(shù)字溫度傳感器是采取以下方案實現(xiàn)的智能數(shù)字溫度傳感器包括儀表盒、 固定裝置、保護套管、感溫元件、遠傳線孔、數(shù)字溫度儀電路部分；儀表盒通過連接頭與保護 套管相連，連接頭下部裝有固定裝置，保護管套內(nèi)裝置有兩支感溫元件，一支接于儀表盒表 頭，用作現(xiàn)場指示，另一支通過遠傳線孔經(jīng)傳輸導(dǎo)線引至控制室與監(jiān)控儀表或計算機系統(tǒng) 連接；單只儀表適配多種分度感溫元件；設(shè)置有數(shù)字溫度測量電路板及電子元件；數(shù)字溫 度儀電路包括電源部分、溫度測量部分 電源部分包括PM0S場效應(yīng)管Ql、虛地發(fā)生器FC、RS觸發(fā)器、三極管Q2、電阻Rl R5、電容C1 C3、開關(guān)K和電池E ;RS觸發(fā)器由兩個與非門電路G1、G2構(gòu)成；電源部分電路 中，電池E的正端與PM0S場效應(yīng)管Ql源極S相連，PM0S場效應(yīng)管Ql的G與S極之間并聯(lián) 有電阻Rl、電容C1，PM0S場效應(yīng)管Ql的柵極G通過電阻R2與常開開關(guān)K鏈接到電池E的 負端V-，場效應(yīng)管漏極D與虛地發(fā)生器FC的1端、三極管Q2的發(fā)射極E相連；虛地發(fā)生電 路FC的2端接地，3端接電池E的負端V- ;RS觸發(fā)器Gl的輸入端通過R3接V+，同時通過 電容C2接到單片機IC4的某一個I/O 口 ， RS觸發(fā)器的與非門電路G2的輸入端通過R4接 V+，另外通過電容C3接地，與非門電路Gl的輸出通過電阻R5接三極管Q2的基極B，三極管 Q2的集電極C接單片機IC4、 VFC電壓/頻率變換器和測量放大器。 溫度測量部分包括單片機IC4、檢測電路和顯示電路；檢測電路包括熱電偶TC、銅 電阻Rt、電阻R6、 R7、模擬開關(guān)IC1、放大器IC2和VFC電壓/頻率轉(zhuǎn)換器IC3 ;顯示電路包 括移位寄存器IC5、液晶驅(qū)動器Sl S4和液晶顯示器LCD ;在溫度測量電路中，熱電偶TC 的負端接地，正端接模擬開關(guān)IC1的通道cho，模擬開關(guān)IC1的通道ch2接地，通道chl接 基準(zhǔn)電源，銅電阻Rt —端接電阻R6、模擬開關(guān)IC1的通道ch3，另一端接電阻R7、模擬開關(guān) IC1的通道ch4，模擬開關(guān)IC1的輸出接放大器IC2的同相輸入端，放大器IC2的輸出端VFC電壓/頻率轉(zhuǎn)換器IC3的輸出端接單片機IC4的To端；模擬開關(guān)IC1的控制端A、B、C分別 接單片機IC4的PI. 1、P1. 2、P1. 3 ;單片機IC4的P3. 0接IC5的1、2腳，單片機IC4的3. 1 接IC5的8腳，IC5的QA QD腳與Sl S4的QA QD相連，單片機IC4的Pl. 4 1. 7分 別接液晶驅(qū)動器Sl S4的LE端，液晶驅(qū)動器Sl S4的輸出端分別接液晶顯示器LCD相 應(yīng)段；單片機IC4的P3. 2、P3. 3分別接撥動開關(guān)的WK第1、第2位，單片機IC4的3. 7接電 源部分的電容C2。 所述的感溫元件采用多種分度熱電偶或熱電阻。 所述的連接頭采用直接接頭或萬向接頭。 所述的液晶顯示器LCD采用結(jié)構(gòu)新穎、大數(shù)碼31/2LCD數(shù)字顯示器。 智能數(shù)字溫度傳感器的感溫元件與現(xiàn)場溫度顯示部分為一體化結(jié)構(gòu)，儀表盒通過
連接頭與保護套管連接，連接頭下部裝有固定裝置，便于將儀表安裝在被測溫度點所在的
設(shè)備或官道上。保護套管內(nèi)裝置有兩支相同分度感溫元件，一支接于儀表盒表頭，用作現(xiàn)場
顯示，另一支通過遠傳線孔經(jīng)傳輸導(dǎo)線引至控制室，與監(jiān)控儀表或與計算機系統(tǒng)連接，便于
集中監(jiān)控。感溫元件可采用熱電偶或熱電阻。儀表盒具有儀表盒體，儀表盒體內(nèi)裝置有測
量電路板及其電子元件、大數(shù)碼且耐低溫LCD液晶顯示器、電池盒。溫度測量電路包括電源
部分、溫度測量部分。 本實用新型采用內(nèi)部電池供電及特殊的供電電路和工作方式，極大地延長溫度儀 內(nèi)部電池的使用時間。按一下電源開關(guān)按鈕，溫度傳感器開始工作，此時耗電較大，主要耗 電部分為測量放大器、單片機、VFC電壓/頻率傳感器。當(dāng)單片機完成溫度測量并將溫度顯 示值送入液晶顯示器的鎖存器后，供電電路僅以很小的電流維持液晶顯示器照常顯示溫度 值，并延時顯示一段時間，延時時間可由供電電路中的有關(guān)參數(shù)(C1、R1)決定和改變。延時 結(jié)束，溫度儀恢復(fù)開始工作，周而復(fù)始，從而達到節(jié)電目的。 本實用新型采用單片機進行管理、數(shù)據(jù)處理，適用于不同分度號的熱電阻、熱電 偶。運用軟件自校零和滿刻度自校正技術(shù)，消除測量通道中的失調(diào)、漂移和增益變化。從而 使得測量通道中失調(diào)和增益的數(shù)據(jù)都變得無關(guān)緊要，且都能得到精確的測量結(jié)果，同時降 低了對芯片的質(zhì)量要求，減少了電路調(diào)試工作量，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。 智能數(shù)字溫度傳感器特點 1、感溫元件(熱電阻、熱電偶)與現(xiàn)場溫度顯示部分為一體化結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)現(xiàn)場 數(shù)字顯示與遠傳兩種功能。 2、溫度顯示部分采用耐超低溫大字碼的LCD液晶數(shù)字顯示。 3、通過顯示部分的引線孔用導(dǎo)線將所測的溫度信號傳輸至控制室，接入監(jiān)控儀表 或計算機系統(tǒng)，用于集中監(jiān)控。 4、本實用新型運用高精度、低功耗的集成電路，降低供電電流。采用內(nèi)部電池供電
式及特殊的供電電路，使得電池連續(xù)工作足夠的時間。這里同時省去敷設(shè)外部供電電纜。 5、表頭與保護管的連接形式分為徑向型和萬向型，觀測范圍寬。 6、表頭內(nèi)部電路采用單片機進行數(shù)據(jù)處理和管理，運用了軟件自校零及滿刻度自
校正技術(shù)，提高了測量精度。 本實用新型是在綜合現(xiàn)有各種現(xiàn)場溫度顯示儀表特點的基上，研制開發(fā)問世的一 種傳統(tǒng)指針式儀表的替代產(chǎn)品，并增加了遠傳功能，具有精度高、穩(wěn)定性好，使用方便、適用性極強的顯著的優(yōu)點。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1是智能數(shù)字溫度傳感器主視圖。
圖2是智能數(shù)字溫度傳感器左視圖。
圖3是智能數(shù)字溫度傳感器帶有萬向接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是智能數(shù)字溫度傳感器的溫度測量部分電路圖。 圖5是智能數(shù)字溫度傳感器的電源部分電路圖。
具體實施方式參照附圖1、2、3，本實用新型結(jié)構(gòu)由儀表盒1、電路部分7、固定裝置2、保護套管3、 感溫元件4、遠傳線孔5、連接頭等部分組成。固定裝置可采用固定法蘭、活動法蘭、固定螺 紋等多種形式。電路部分是本實用新型的主體，保護套管3內(nèi)裝有兩支感溫元件，一支接于 表頭用作現(xiàn)場顯示，另一支通過遠處線孔經(jīng)傳輸導(dǎo)線引至控制室，與監(jiān)控儀表或計算機系 統(tǒng)連接，便于集中監(jiān)控。表頭采用LCD顯示，精度等級為0. 2級，內(nèi)置高能量電池而無需敷 設(shè)外部供電電纜，采用高精度、低溫漂、超低功能集成電路和寬溫型及大字碼液晶顯示器， 保證測量精度，穩(wěn)定性及整機低功率消耗。固定裝置2用于將智能數(shù)字溫度傳感器安裝在 被測溫度點所在而的設(shè)備或管道上，其多種形式供用戶選擇。保護管為不銹鋼或其它耐高 溫、耐腐蝕材料，視不同的被測介質(zhì)而定。連接頭可采用徑向接頭或萬向接頭6，萬向接頭6 可改變對表頭的觀測角度，擴大視覺范圍(見附圖3)。 參照附圖4、5，智能數(shù)字溫度傳感器電路包括電源部分、溫度測量部分。溫度測量 部分包括單片機IC4、檢測電路、顯示電路。檢測電路包括熱電偶TC、銅電阻Rt、電阻R6、 R7、模擬開關(guān)IC1、放大器IC2、VFC電壓/頻率轉(zhuǎn)換器IC3。顯示電路包括移位寄存器IC5、 液晶驅(qū)動器SI S4、液晶顯示器LCD。 在溫度測量溫度中，熱電偶TC的負端接地，正端接模擬開關(guān)IC1的通道cho， IC1 的通道ch2接地，通道chl接基準(zhǔn)電源，銅電阻Rt —端接電阻R6、 IC1的通道ch3，另一端 接電阻R7、IC1的通ch4， IC1的輸出接放大器IC2的同相輸入端，IC2的輸出端接VFC電壓 /頻率轉(zhuǎn)換器IC3的輸入端，IC3的輸出端接單片機IC4的T0 口 。 IC1的控制端A、 B、 C分 別接單片機IC4的Pl. 1、 Pl. 2、 Pl. 3。單片機IC4的P3. 0接IC5的1、2腳，IC4的3. 1接 IC5的8腳，IC5的QA QD腳與Sl S4的QA QD相連，單片機IC4的Pl. 4 1. 7分別 接Sl S4的LE端，Sl S4的輸出端分別接液晶顯示相應(yīng)段。IC4的P3. 2、 P3. 3分別接 撥動開關(guān)WK第1、第2位。IC4的3.7接電源部分的電容C2。模擬開關(guān)IC1可采用CD4651 集成塊，IC2可采用F353集成塊，VFC電壓/頻率變換器可采用AD654集成塊，單片機IC4 采用89C2051, IC5采用74HC164，液晶驅(qū)動器Sl S4采用4543，液晶顯示器采用31/2位 段液晶顯示器。 熱電偶的毫伏電壓信號e(t， t。)、基準(zhǔn)電壓VR及"地"電位分別送到IC1(選1模 擬開關(guān))的cho、chl、和ch2上。熱電偶冷端溫度t。是通過Cu50銅電阻Rt來檢測的，流過 Cu50及Rt標(biāo)準(zhǔn)電阻的電流所產(chǎn)生的電壓，送到IC1模擬開關(guān)ch3和ch4上，IC1模擬開關(guān)
5的通道選擇信號由單片機控制。當(dāng)感溫元件采用熱電阻Rx時，則將Rx取代檢測t。的Cu50 銅電阻即可。被IC4單片機選中的信號由IC1的0UT端送至IC2放大器到適當(dāng)?shù)碾妷褐怠?測量系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換是由IC3電壓/頻率轉(zhuǎn)換器VFC完成的，它將放大器輸出的電壓轉(zhuǎn) 換成比例的頻率信號，送到IC4單片機中的計數(shù)器計數(shù)。感溫元件的分度號選擇通過P3. 2、 P3.3 口上的2位撥動開關(guān)WK實現(xiàn)。溫度儀的LCD液晶顯示器用4片帶數(shù)據(jù)鎖存功能的 Sl S4驅(qū)動器驅(qū)動，驅(qū)動器的輸入數(shù)據(jù)由IC4單片機串行口 P3. 0、 P3. 1串行送到IC5移 位寄存器74HC164實現(xiàn)。P1.4 P1.7A將輸入數(shù)據(jù)鎖存到S1 S4中。運用軟件自校零和 滿刻度自校正技術(shù)，消除測量通道中的失調(diào)、漂移和增益變化，從而使得測量通道中失調(diào)和 增益的變化都變得無關(guān)緊要，且都能得到精確的測量結(jié)果，同時降低了對芯片的質(zhì)量要求， 減少了電路調(diào)試工作量，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。 參照附圖5，本實用新型智能數(shù)字溫度傳感器的電源部分采用了特殊的供電電路， 極大地延長了電池的工作時間。電源部分包括PMOS場效應(yīng)管Ql、虛地發(fā)生器FC、 RS觸發(fā) 三極管Q2、電阻R1 R5、電容C1 C3、開關(guān)K、電池E。 RS觸發(fā)器由兩個與非門電路Gl、 G2構(gòu)成。電源部分電路中，電池E的正端與PM0SQ1的源極S相連，Q1的G與S極之間并聯(lián) 有電阻Rl、電容C1、Q1的柵極G通過電阻R2與常開開關(guān)K連接到電池EDE負端V-，場效應(yīng) 管漏極D與虛地發(fā)生器FC的1端、三極管Q2的發(fā)射極E相連。虛地發(fā)生電路FC的2端連 地，3端接電池E的負端V-。 RS觸發(fā)器Gl的輸入端通過R3接V+，同時通過C2接到單片機 IC4的某一個I/O 口 ， RS觸發(fā)器G2的輸入端通過R4接V+，另外通過C3接地，Gl的輸出通 過R5接Q2的基極B、Q2的集電極C接單片機IC4、VFC電壓/頻率變換器、V" -， PMOS場效 應(yīng)管Ql可采用 等，虛地發(fā)生器可采用TLE2426，RS觸發(fā)器采用CD4011與非門集成 心片。
權(quán)利要求一種智能數(shù)字溫度傳感器，其特征在于包括儀表盒、固定裝置、保護套管、感溫元件、遠傳線孔、數(shù)字溫度儀電路部分；儀表盒通過連接頭與保護套管相連，連接頭下部裝有固定裝置，保護管套內(nèi)裝置有兩支感溫元件，一支接于儀表盒表頭，用作現(xiàn)場指示，另一支通過遠傳線孔經(jīng)傳輸導(dǎo)線引至控制室與監(jiān)控儀表或計算機系統(tǒng)連接；單只儀表適配多種分度感溫元件；設(shè)置有數(shù)字溫度測量電路板及電子元件；數(shù)字溫度儀電路包括電源部分和溫度測量部分電源部分包括PMOS場效應(yīng)管Q1、虛地發(fā)生器FC、RS觸發(fā)器、三極管Q2、電阻R1～R5、電容C1～C3、開關(guān)K和電池E；RS觸發(fā)器由兩個與非門電路G1、G2構(gòu)成；電源部分電路中，電池E的正端與PMOS場效應(yīng)管Q1源極S相連，PMOS場效應(yīng)管Q1的G與S極之間并聯(lián)有電阻R1、電容C1，PMOS場效應(yīng)管Q1的柵極G通過電阻R2與常開開關(guān)K鏈接到電池E的負端V-，場效應(yīng)管漏極D與虛地發(fā)生器FC的1端、三極管Q2的發(fā)射極E相連；虛地發(fā)生電路FC的2端接地，3端接電池E的負端V-；RS觸發(fā)器G1的輸入端通過R3接V+，同時通過電容C2接到單片機IC4的某一個I/O口，RS觸發(fā)器的與非門電路G2的輸入端通過R4接V+，另外通過電容C3接地，與非門電路G1的輸出通過電阻R5接三極管Q2的基極B，三極管Q2的集電極C接單片機IC4、VFC電壓/頻率變換器和測量放大器；溫度測量部分包括單片機IC4、檢測電路和顯示電路；檢測電路 包括熱電偶TC、銅電阻Rt、電阻R6、R7、模擬開關(guān)IC1、放大器IC2和VFC電壓/頻率轉(zhuǎn)換器IC3；顯示電路包括移位寄存器IC5、液晶驅(qū)動器S1～S4和液晶顯示器LCD；在溫度測量電路中，熱電偶TC的負端接地，正端接模擬開關(guān)IC1的通道cho，模擬開關(guān)IC1的通道ch2接地，通道ch1接基準(zhǔn)電源，銅電阻Rt一端接電阻R6、模擬開關(guān)IC1的通道ch3，另一端接電阻R7、模擬開關(guān)IC1的通道ch4，模擬開關(guān)IC1的輸出接放大器IC2的同相輸入端，放大器IC2的輸出端VFC電壓/頻率轉(zhuǎn)換器IC3的輸出端接單片機IC4的To端；模擬開關(guān)IC1的控制端A、B、C分別接單片機IC4的P1.1、P1.2、P1.3；單片機IC4的P3.0接IC5的1、2腳，單片機IC4的3.1接IC5的8腳，移位寄存器IC5的QA～QD腳與S1～S4的QA～QD相連，單片機IC4的P1.4～1.7分別接液晶驅(qū)動器S1～S4的LE端，液晶驅(qū)動器S1～S4的輸出端分別接液晶顯示器LCD相應(yīng)段；單片機IC4的P3.2、P3.3分別接撥動開關(guān)的WK第1、第2位，單片機IC4的3.7接電源部分的電容C2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能數(shù)字傳感器，其特征在于所述的感溫元件采用多種分度熱電偶或熱電阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能數(shù)字溫度傳感器，其特征在于所述的連接頭采用直接接頭或萬向接頭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能數(shù)字溫度傳感器，其特征在于所述的液晶顯示器LCD采用大數(shù)碼31/2LCD數(shù)字顯示器。
專利摘要本實用新型智能數(shù)字溫度傳感器涉及的是一種現(xiàn)場數(shù)字顯示并適用多種分度感溫元件及帶有遠傳功能的溫度測量儀表。包括儀表盒、固定裝置、保護套管、感溫元件、遠傳線孔、數(shù)字溫度儀電路部分；儀表盒通過連接頭與保護套管相連，連接頭下部裝有固定裝置，保護管套內(nèi)裝置有兩支感溫元件，一支接于儀表盒表頭，另一支通過遠傳線孔經(jīng)傳輸導(dǎo)線引至控制室與監(jiān)控儀表或計算機系統(tǒng)連接；數(shù)字溫度儀電路包括電源部分和溫度測量部分。電源部分包括PMOS場效應(yīng)管Q1、虛地發(fā)生器FC、RS觸發(fā)器、三極管Q2、電阻R1～R5、電容C1～C3、開關(guān)K和電池E；RS觸發(fā)器由兩個與非門電路G1、G2構(gòu)成。溫度測量部分包括單片機IC4、檢測電路和顯示電路。
文檔編號G01K7/02GK201497589SQ20092023097
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者朱萬祥 申請人:江蘇金工科技集團有限公司