微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于嵌入式微機(jī)溫度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于監(jiān)測(cè)水輪機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x。
【背景技術(shù)】
[0002 ]水輪機(jī)組是水電站的核心組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到整個(gè)水電站系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，因此需要對(duì)水輪機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)(主要包括水輪機(jī)組的運(yùn)行溫度、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行參數(shù))，尤其是對(duì)水輪機(jī)組的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，一但監(jiān)測(cè)到水輪機(jī)的運(yùn)行溫度過(guò)高后，就要對(duì)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，防止其溫度過(guò)高而導(dǎo)致水輪機(jī)組發(fā)生故障(溫度過(guò)高后，水輪機(jī)內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生過(guò)熱膨脹，導(dǎo)致機(jī)械摩擦增大，造成對(duì)水輪機(jī)的機(jī)械損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致整個(gè)水輪機(jī)系統(tǒng)的崩潰)。
[0003]傳統(tǒng)的水輪機(jī)組溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，多采用PC機(jī)(或工控機(jī))加現(xiàn)場(chǎng)總線控制卡進(jìn)行組網(wǎng)，其工作原理是由控制卡通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(CAN總線，RS485總線)與溫度數(shù)據(jù)采集裝置(溫度傳感器)進(jìn)行通訊，溫度數(shù)據(jù)采集裝置采集水輪機(jī)的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，控制卡再通過(guò)PC機(jī)提供的接口總線(ISA總線，PCI總線，USB總線)與PC級(jí)(工控機(jī))或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；最后PC機(jī)(工控機(jī))或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)局域網(wǎng)于上層管理部門進(jìn)行信息交互。這種基于PC機(jī)和控制卡的溫度數(shù)據(jù)傳輸模式具有一下不足:
[0004]1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。不論是PC機(jī)或服務(wù)器都具有一套復(fù)雜的硬件系統(tǒng)與龐大的軟件操作系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠性較差，很難保證長(zhǎng)時(shí)間不間斷的工作。
[0005]2.許多資源長(zhǎng)期不用造成浪費(fèi)。因?yàn)楣ぷ鲀?nèi)容單一，在這樣的系統(tǒng)中許多軟件、硬件資源并沒(méi)有使用，造成資源的浪費(fèi)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于監(jiān)測(cè)水輪機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x。它可以實(shí)時(shí)對(duì)多組水輪機(jī)的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)CAN總線和RS485工業(yè)總線通信，并具有數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。該設(shè)備適用于不同通信接口設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活配置和系統(tǒng)擴(kuò)展。
[0007]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，包括嵌入式微處理器、溫度檢測(cè)模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、RS485模塊、CAN總線模塊、時(shí)鐘芯片、IXD顯示模塊，所述嵌入式微處理器采用ARM Cortex-M3的32位嵌入式芯片STM32F103RCT6，所述RS485模塊、CAN總線模塊、時(shí)鐘芯片、LCD顯示模塊分別與STM32F103RCT6連接;所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括FLASH芯片和SD存儲(chǔ)卡;所述溫度檢測(cè)模塊包括至少三路溫度信號(hào)檢測(cè)電路，每路溫度信號(hào)檢測(cè)電路分別由整形電路和光電隔離電路串聯(lián)組成;所述CAN總線模塊包括一 ADM3053芯片、一共模電感和一 ESD保護(hù)芯片。
[0009]在上述技術(shù)方案中，RS485模塊與STM32F103RCT6的UARTl 口連接。
[0010]在上述技術(shù)方案中，F(xiàn)LASH芯片和SD存儲(chǔ)卡分別與STM32F103RCT6通過(guò)SPI串行總線連接。
[0011]在上述技術(shù)方案中，STM32F103RCT6通過(guò)I2C總線與時(shí)鐘芯片連接。
[0012]在上述技術(shù)方案中，LCD顯示模塊與STM32F103RCT6的1口連接。
[0013]在上述技術(shù)方案中，STM32F103RCT6的RX腳和TX腳通過(guò)數(shù)據(jù)隔離芯片ADUM1402與RS485模塊RX腳和TX腳連接，STM32F103RCT6的EN0-EN3腳通過(guò)數(shù)據(jù)隔離芯片ADUM1400與RS485模塊的EN0-EN3腳連接。
[0014]在上述技術(shù)方案中，STM32F103RCT6還包括JTAG調(diào)試接口和USB接口。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0016]本實(shí)用新型以STM32F103RCT6嵌入式微處理器作為微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x的核心，它可以實(shí)時(shí)對(duì)多組水輪機(jī)的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)CAN總線和RS485工業(yè)總線通信，并具有數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能；該設(shè)備適用于不同通信接口設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活配置和系統(tǒng)擴(kuò)展；同時(shí)由于是采用嵌入式設(shè)計(jì)的專用設(shè)備，使設(shè)備工作更加可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是實(shí)施例中微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x的硬件結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2是微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x的整形電路的電路原理圖；
[0019]圖3是微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x的光電隔離電路的電路原理圖；
[0020]圖4是實(shí)施例中RS485模塊與STM32F103RCT6的電路連接圖。
[0021 ] 圖5是實(shí)施例中CAN總線模塊與STM32F103RCT6的電路連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0023]本實(shí)用新型所涉及的一種用于監(jiān)測(cè)水輪機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，包括嵌入式微處理器(STM32F103RCT6)、溫度檢測(cè)模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，RS485模塊、CAN總線模塊、時(shí)鐘芯片、LCD顯示模塊和電源管理單元。其整體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
[0024]所述嵌入式微處理器是控制器的核心，作為底層大量、多種設(shè)備的實(shí)時(shí)控制與信息采集設(shè)備，微處理器不僅具有高速的運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)處理能力，還應(yīng)具備高速的總線驅(qū)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量吞吐功能。在綜合考慮性價(jià)比的基礎(chǔ)上，確定所述嵌入式微處理器采用ARM Cortex-M3的32位嵌入式芯片STM32F103RCT6芯片，其具2個(gè)I2C接口、3個(gè)UART接口(支持IS07816接口，LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制)、2個(gè)SPI接口、I個(gè)CAN接口、I個(gè)USB 2.0接口、以及JTAG專用接口。
[0025]所述溫度檢測(cè)模塊包括三路溫度信號(hào)檢測(cè)電路，如圖1所示，第一路溫度信號(hào)檢測(cè)電路由第一整形電路和第一光電隔離電路連接組成，第二路溫度信號(hào)檢測(cè)電路由第二整形電路和第二光電隔離電路連接組成，第三路溫度信號(hào)檢測(cè)電路由第三整形電路和第三光電隔離電路連接組成;所述的第一整形電路、第二整形電路和第三整形電路的電路結(jié)構(gòu)相同，所述第一光電隔離電路、第二光電隔離電路和第三光電隔離電路的電路結(jié)構(gòu)相同；如圖2-3所示，整形電路的輸入端A用于接輸入信號(hào)(溫度信號(hào))，整形電路的輸出端B接光電隔離電路的輸入端C，光電隔離電路的輸出端D接STM32F103RCT6的1 口。
[0026]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括FLASH芯片和SD存儲(chǔ)卡，F(xiàn)LASH芯片和SD存儲(chǔ)卡分別與STM32F103RCT6通過(guò)SPI串行總線連接;其中FLASH芯片作為通用數(shù)據(jù)單元;SD存儲(chǔ)卡作為外擴(kuò)存儲(chǔ)單元，用于大數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和導(dǎo)入。
[0027]所述RS485模塊作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線接口與3了]\02?1031?(^6的1^1?1'1 口連接，為了減少外部環(huán)境干擾對(duì)設(shè)備的影響，本實(shí)用新型采用專用電源隔離芯片和數(shù)據(jù)隔離芯片，進(jìn)行嵌入式溫度檢測(cè)部分和現(xiàn)場(chǎng)總線通信部分的完全隔離，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。如圖4所示，通過(guò)降壓芯片將9V輸入電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，并通過(guò)專用電源隔離芯片ITB0505-3W為RS485模塊提供5V電源；STM32F103RCT6的RX腳和TX腳通過(guò)數(shù)據(jù)隔離芯片ADUM1402與RS485模塊RX腳和TX腳連接，STM32F103RCT6的EN0-EN3腳通過(guò)數(shù)據(jù)隔離芯片ADUM1400與RS485模塊的EN0-EN3腳連接。
[0028]所述CAN總線模塊采用專用CAN隔離芯片ADM3053(ADM3053是一款隔離式控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)物理層收發(fā)器，集成隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器，符合ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)；該器件將雙通道隔離器、CAN收發(fā)器和DC/DC轉(zhuǎn)換器集成于單個(gè)SOIC表貼封裝中。片內(nèi)振蕩器輸出一對(duì)方波，以驅(qū)動(dòng)內(nèi)部變壓器提供隔離電源;該器件采用5V單電源供電，提供完全隔離的CAN解決方案)，實(shí)現(xiàn)嵌入式溫度檢測(cè)部分和現(xiàn)場(chǎng)CAN總線通信部分的完全隔離，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。CAN總線模塊的硬件接口框圖如圖5所示，除了采用ADM3053芯片外，CAN總線模塊還包括一共模電感和一ESD保護(hù)芯片，共模電感用于抑制高速信號(hào)線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射，ESD(Electro-Static discharge，即“靜電釋放”)保護(hù)芯片用于進(jìn)行防靜電干擾。
[0029]所述LCD顯示模塊作為人機(jī)交互單元，用于實(shí)時(shí)顯示水輪機(jī)組的檢測(cè)溫度，IXD顯示模塊與STM32F103RCT6的普通1 口連接。
[0030]STM32F103RCT6通過(guò)I2C總線與時(shí)鐘芯片連接，STM32F103RCT6還包括JTAG調(diào)試接口和USB接口，STM32F103RCT6的UART2 口作為程序燒寫口。
[0031]以上對(duì)本實(shí)用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本實(shí)用新型的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于:包括嵌入式微處理器、溫度檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、RS485模塊、CAN總線模塊、時(shí)鐘芯片、LCD顯示模塊，所述嵌入式微處理器采用ARMCortex-M3的32位嵌入式芯片STM32F103RCT6，所述RS485模塊、CAN總線模塊、時(shí)鐘芯片、LCD顯示模塊分別與STM32F103RCT6連接;所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括FLASH芯片和SD存儲(chǔ)卡;所述溫度檢測(cè)模塊包括至少三路溫度信號(hào)檢測(cè)電路，每路溫度信號(hào)檢測(cè)電路分別由整形電路和光電隔離電路串聯(lián)組成;所述CAN總線模塊包括一 ADM3053芯片、一共模電感和一 ESD保護(hù)芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于:RS485模塊與STM32F103RCT6的UARTl 口 連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于=FLASH芯片和SD存儲(chǔ)卡分別與STM32F103RCT6通過(guò)SPI串行總線連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于:STM32F103RCT6通過(guò)I2C總線與時(shí)鐘芯片連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于:1XD顯示模塊與STM32F103RCT6的1 口連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于:STM32F103RCT6的RX腳和TX腳通過(guò)數(shù)據(jù)隔離芯片ADUM1402與RS485模塊RX腳和TX腳連接，STM32F103RCT6的EN0-EN3腳通過(guò)數(shù)據(jù)隔離芯片ADUM1400與RS485模塊的EN0-EN3腳連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，其特征在于:STM32F103RCT6還包括JTAG調(diào)試接口和USB接口。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種微機(jī)溫度測(cè)量?jī)x，包括嵌入式微處理器、溫度檢測(cè)模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、RS485模塊、CAN總線模塊、時(shí)鐘芯片、LCD顯示模塊，所述嵌入式微處理器采用嵌入式芯片STM32F103RCT6，所述RS485模塊、CAN總線模塊、時(shí)鐘芯片、LCD顯示模塊分別與STM32F103RCT6連接；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括FLASH芯片和SD存儲(chǔ)卡；所述溫度檢測(cè)模塊包括至少三路溫度信號(hào)檢測(cè)電路，每路溫度信號(hào)檢測(cè)電路分別由整形電路和光電隔離電路串聯(lián)組成；所述CAN總線模塊包括一ADM3053芯片、一共模電感和一ESD保護(hù)芯片。它可以實(shí)時(shí)對(duì)多組水輪機(jī)的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)CAN總線和RS485工業(yè)總線通信，并具有數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。
【IPC分類】G01K13/08, G01K1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN205300806
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】裴彥明, 張辰瑋, 熊金波
【申請(qǐng)人】天津明碩機(jī)電設(shè)備有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日