專利名稱：熱電偶輸入模件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的現(xiàn)場(chǎng)總線溫度采集器。熱電偶輸入模件是依托于 DeviceNet通訊協(xié)議構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集模塊。每個(gè)熱電偶輸入模件帶五個(gè)隔離型的模擬量通道， 模件通過(guò)五個(gè)模擬量輸入端采集熱電偶輸入信號(hào)。在工作時(shí)，模件將熱電偶上得到的電壓信 號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波、AD轉(zhuǎn)換后經(jīng)光耦隔離模塊送入單片機(jī)，測(cè)量出熱電偶對(duì)應(yīng)的溫度值，并通 過(guò)I/O數(shù)據(jù)通訊將測(cè)量得到溫度值傳送到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)主站設(shè)備，從而完成工業(yè)自動(dòng)控制 系統(tǒng)中爐膛、爐壁和熔體等溫度變化情況檢測(cè)。
背景技術(shù)：
熱電偶作為一種主要的測(cè)溫元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、使用方便、測(cè)溫范圍寬、 測(cè)溫精度高等特點(diǎn)。但是將熱電偶應(yīng)用在基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域時(shí)，卻存在熱電偶輸 出熱電勢(shì)與溫度之間為非線性關(guān)系的問(wèn)題。非但如此，熱電偶有分度號(hào)為B、 R、 S、 N、 K、 E、 J、 T型等多種熱電偶材料，不同材料熱電偶的非線性關(guān)系又各不相同。由此，根據(jù)不同分度 號(hào)的熱電偶選擇不同非線性計(jì)算變得十分復(fù)雜。然而，在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域，運(yùn)用常規(guī)的熱 電偶檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)爐膛、爐壁和熔體的溫度變化情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，往往需要機(jī)械地判定熱電偶 分度號(hào)，并相應(yīng)地釆用不同的非線性計(jì)算。這種情況無(wú)疑增加了檢定工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低 了檢定工作的效率。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，熱電偶的檢定一直是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)這些問(wèn)題，人們一直在尋求熱電偶分度號(hào)的智能判定功能，以適應(yīng)復(fù)雜的工況和高 指標(biāo)的控制要求。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字智能型控制器的實(shí)際應(yīng)用，這種設(shè)想已變 成了現(xiàn)實(shí)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是每個(gè)熱電偶輸入模件帶五個(gè)隔離型的模擬 量通道，模件通過(guò)五個(gè)模擬量輸入端采集熱電偶輸入信號(hào)。該模件符合DeviceNet協(xié)議規(guī)范， 作為DeviceNet從站設(shè)備，模件可以與其它任何符合DeviceNet協(xié)議規(guī)范的主站設(shè)備進(jìn)行通 訊。在工作時(shí)，模件將熱電偶上得到的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波、AD轉(zhuǎn)換后，經(jīng)光耦隔離模塊 送入單片機(jī)，進(jìn)而測(cè)量出熱電偶對(duì)應(yīng)的溫度值，并通過(guò)I/O數(shù)據(jù)通訊將測(cè)量得到溫度值傳送 到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)主站設(shè)備。模件A/D轉(zhuǎn)換精度為16位，非線性度小于0. 002%，精度高達(dá) 0. 08%。
熱電偶輸入模件可以根據(jù)所接熱電偶的不同，智能地判定所接熱電偶的分度號(hào)(可檢定 熱電偶分度號(hào)有E、 K、 R、 S、 T),既而采用不同非線性計(jì)算，而用戶只需要在操作站設(shè)定溫
度量程即可。比較常規(guī)的熱電偶測(cè)量裝置，該模件這一智能判定分度號(hào)的功能，避免了大量 的手動(dòng)?xùn)吮淼姆爆嵐ぷ?，這將大大提高熱電偶檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。因此，熱電偶輸入模 件的智能判定功能，可以說(shuō)是熱電偶自動(dòng)檢測(cè)研究領(lǐng)域中的一個(gè)質(zhì)的飛躍。
另外，該模件具有冷端補(bǔ)償功能，可以補(bǔ)償由于環(huán)境溫度變化造成的測(cè)量誤差；在掉電 狀態(tài)下，此模件存入的參數(shù)將完整保存；該模件可以在操作站上對(duì)模擬量輸入和輸出信號(hào)進(jìn) 行遠(yuǎn)程校準(zhǔn)。
本發(fā)明的有益效果是，該模件可以用于各種基于DeviceNet的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，能夠方便 地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和維護(hù)；可以智能地判定所接熱電偶的分度號(hào)而采用不同非線性計(jì)算， 而用戶只需要在操作站設(shè)定溫度量程即可，這將大大提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度和適用性。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l熱電偶輸入模件構(gòu)造圖 圖2熱電偶輸入模件電路原理圖
在圖中，1、隔離電源模塊，2、 C緒收發(fā)器，3、光電隔離模塊，4、晶振，5、 CAN控制器， 6、微控制器，7、 S-EEPROM和CPU管理芯片，8、熱電偶采集模塊，9、電路板，10、信號(hào)輸入， 11、接入CAN網(wǎng)絡(luò)，12、 24V直流電源。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，隔離電源模塊(1)采用美國(guó)ST公司的X24LS05， CAN收發(fā)器(2)采用raiLIPS公 司的PCA82C250芯片，光電隔離模塊(3)采用美國(guó)仙童公司的6N137，CAN控制器(5)采用PHILIPS 公司的SJA1000A芯片，微控制器(6)采用了美國(guó)ATMEL公司的AT89C55微控制器，S-EEPROM 和CPU管理芯片(7)采用美國(guó)XICOR公司的X5045芯片，熱電偶采集模塊(8)采用美國(guó)MAXIM 公司的MAX6675。
在圖2中，熱電偶信號(hào)輸入(10)與熱電偶采集模塊(8)連接，熱電偶采集模塊(8)與微 控制器(6)連接，微控制器(6)與S-EEPROM和CPU管理芯片(7)連接，微控制器(6)與CAN控制 器(5)連接，CAN控制器(5)與晶振(4)連接，隔離電源模塊(l)與24V直流電源(12)連接， 隔離電源模塊(l)與CAN收發(fā)器電路(2)連接，CAN收發(fā)器電路(2)通過(guò)光電隔離模塊電路(3) 與CAN控制器(5)連接，CAN收發(fā)器電路(2)與CAN網(wǎng)絡(luò)(11)連接。
權(quán)利要求
1、一種自動(dòng)化控制領(lǐng)域中依托DeviceNet通訊協(xié)議構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集模塊。每個(gè)熱電偶輸入模件帶五個(gè)隔離型的模擬量通道，模件通過(guò)這五個(gè)模擬量輸入端采集熱電偶輸入信號(hào)。在工作時(shí)，模件將熱電偶上得到的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波、AD轉(zhuǎn)換后經(jīng)光耦隔離模塊送入單片機(jī)，測(cè)量出熱電偶對(duì)應(yīng)的溫度值，并通過(guò)I/O數(shù)據(jù)通訊將測(cè)量得到溫度值傳送到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)主站設(shè)備，從而完成工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中爐膛、爐壁和熔體等溫度變化情況的檢測(cè)。
全文摘要
熱電偶輸入模件，是依托于DeviceNet通訊協(xié)議構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集模塊。這一模件通過(guò)5個(gè)模擬量輸入端采集熱電偶輸入信號(hào)。與常規(guī)熱電偶測(cè)量裝置主要區(qū)別在于，該模件可以根據(jù)所接熱電偶的不同，智能地判定所接熱電偶的分度號(hào)(可檢定熱電偶分度號(hào)有E、K、R、S、T)，既而采用不同非線性計(jì)算，而用戶只需要在操作站設(shè)定溫度量程即可；此外，該模件具有冷端補(bǔ)償功能，可以補(bǔ)償由于環(huán)境溫度變化造成的測(cè)量誤差；在掉電狀態(tài)下，此模件存入的參數(shù)將完整保存；該模件可以在操作站上對(duì)模擬量輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程校準(zhǔn)。本發(fā)明的有益效果是，熱電偶輸入模件可以用于各種基于DeviceNet的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，能夠方便地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和維護(hù)；可以智能地判定所接熱電偶的分度號(hào)而采用不同非線性計(jì)算，而用戶只需要在操作站設(shè)定溫度量程即可，這將大大提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度和適用性。
文檔編號(hào)G05B19/048GK101178592SQ20071017585
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月15日
發(fā)明者劉鴻鵬 申請(qǐng)人:北京時(shí)代金普科技發(fā)展有限公司