一种基于Pt100的矿井通风机温度巡检仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矿矿井通风领域，具体地涉及一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪。
【背景技术】
[0002]对于煤矿而言，矿井通风机的正常工作是安全生产的重要保障，因此通风机的工作状态监测一直受到得到国家和煤矿企业的重视，而通风机的相关部位的温度是反映通风机工作状态的重要参数，所以温度的检测在通风机监测中显得尤为重要。
[0003]随着传感器技术和电子测量技术的迅猛发展，以单片机为主的嵌入式系统已广泛应用于工业现场，新型的电子测温仪器不仅操作简单，而且精度比传统仪器有很大提高。目前在工业生产现场使用最广泛的温度传感器主要有热电偶和热电阻，这些以热电偶和热电阻形式的温度传感器测量精度不高、不准确。
【发明内容】
[0004]本发明就是针对上述问题，提出了一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪；本发明采用钼热电阻Pt10的温度特性和采用PtlOO进行温度测量的一般原理，满足了矿井通风机多部位温度在线监测的需求，而且测量精度和准确度均有提高，在实际使用中效果很好。
[0005]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0006]本发明一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪,包括上位机、RS485通信模块、单片机模块、恒流源模块；其结构要点是:所述单片机模块包括单片机A和单片机B ;所述单片机A连接参数存储模块、A/D转换模块，所述恒流源模块连接多路模拟通道模块，所述多路模拟通道模块连接多路传感器接口模块，所述多路传感器接口模块再连接多路模拟通道模块，所述多路模拟通道模块再与A/D转换模块连接；所述单片机B外部输入端连接数码键盘模块，外部输出端连接液晶显示模块、报警模块、控制模块。
[0007]作为本发明的一种优选方案，所述单片机模块的单片机A和单片机B采用W77E58。
[0008]作为本发明的另一种优选方案，所述恒流源模块由一个电压基准源和一个运算放大器构成。
[0009]作为本发明的另一种优选方案，所述A/D转换模块采用MAX頂公司的单电源差分输入的12位串行AD芯片MAX145。
[0010]作为本发明的另一种优选方案，所述多路模拟通道模块采用MAX頂公司的16路模拟通道芯片MAX396。
[0011]本发明的有益效果是。
[0012]本发明以钼热电阻PtlOO的温度特性和采用PtlOO进行温度测量的一般原理，并利用PtlOO设计了一种矿井通风机温度巡检仪，系统采用两片W77E58单片机协同工作，实现了 16路通道的温度巡回检测和超限报警，满足了矿井通风机多部位温度在线监测的需求。
[0013]本发明利用单片机的数据处理及实时检测能力，采用PtlOO标准热电阻温度传感器的四线制接法，对导线电阻进行补偿，通过单片机对信号进行采样、数字滤波，使用插值算法对传感器进行非线性校正处理，使得此测温方案具有量程宽、稳定性好、性能可靠等特点。但同时也存在不足，例如采用电流源通过Pt10时，传感器自身会产生一量的焦耳热，此热量一定程度上影响了传感器的精度，由于电流较小，热量也很少，对于精度要求不高的场合可以忽略不计。
【附图说明】
[0014]图1是本发明一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪的原理框图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，为本发明一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪的原理框图。其中包括上位机、RS485通信模块、单片机模块、恒流源模块；其结构要点是:所述单片机模块包括单片机A和单片机B ;所述单片机A连接参数存储模块、A/D转换模块，所述恒流源模块连接多路模拟通道模块，所述多路模拟通道模块连接多路传感器接口模块，所述多路传感器接口模块再连接多路模拟通道模块，所述多路模拟通道模块再与A/D转换模块连接；所述单片机B外部输入端连接数码键盘模块，外部输出端连接液晶显示模块、报警模块、控制模块。
[0016]钼电阻是用很细的钼丝(Φ0.03?0.07mm)绕在云母支架上制成，是国际公认的高精度测温标准传感器。由于钼电阻的测量精度、测量范围、线性度等特性都非常好，在工业生产中应用最广，市场上已有用金属钼制作成的标准测温热电阻，如PtlOO、Pt500、PtlOOO等。本发明采用的是PtlOO，它的电阻一温度关系的线性度非常好。
[0017]钼电阻阻值与温度的关系可以近似用下式表示:在O?650°C范围内有Rt=R0(1+At+Bt2)在-190 ?(TC 范围内有 Rt=R0 (1+At+Bt2+C (t-100) t3)式中 A、B、C 为常数，A=3.96847X 10 3 ；B=-5.847X 10 7 ；C=-4.22X10 12 ；Rt 表示温度为 t 时的电阻值；R0 为温度为0°C时的电阻值，对于PtlOO这种型号的钼热电阻，R。就等于100 Ω，即环境温度等于O度的时候，PtlOO的阻值就是100 Ω。
[0018]所述PtlOO测温的本质其实是测量PtlOO的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。采用PtlOO测量温度一般有两种方案:1.设计一个恒流源通过PtlOO热电阻，通过检测PtlOO上电压的变化来换算出温度；2.采用惠斯顿电桥，电桥的四个电阻中三个是恒定的，另一个用PtlOO热电阻，当PtlOO电阻值变化时，测试端产生一个电势差，由此电势差换算出温度。两种方案的区别只在于信号获取电路的不同，其原理上基本一致，本发明采用恒流源做为信号获取电路的测温方案，恒流源通过Pt10热电阻，温度变化引起PtlOO电阻值的变化，从引起电压的变化，放大后经AD采用后，送由单片机处理，换算出相应温度。
[0019]钼热电阻的使用，一般有三种接法，分别是二线制接法、三线制接法和四线制接法，不同的接法适应于不同的精度和成本的要不求，四线制接法精度最高，但成本也是最高；本发明所采用的是四线制接法。
[0020]本发明所述恒流源通过钼热电阻PtlOO，来检测PtlOO上的电压变化量而获得温度信号，所述恒流源是由一个电压基准源和一个运算放大器构成。
[0021]本发明所述多路模拟通道模块实现多个通道的快捷切换，这样只要一路恒流源，一路A/D采样通道即可实现多路巡检功能，同时还可以保证各通道电流的一致性。本系统使用的模拟通道开关芯片是MAXM公司的16路模拟通道芯片MAX396。该芯片通过地址线A3?AO结合使能端EN，选择一路通道与COM端接通，因此只要由单片机控制地址线A3?AO的地址递增，即可实现16路通道的巡回切换，使用非常方便。本发明中采用了四片MAX396，分别用于恒流源和A/D采样通道的切换，恒流源和A/D采样通道是要同步进行切换的，四片MAX396的地址线是并连的。
[0022]本发明所述单片机模块的单片机A和单片机B采用W77E58 ;所述A/D转换模块采用MAX頂公司的单电源差分输入的12位串行AD芯片MAX145 ;所述多路模拟通道模块采用MAXIM公司的16路模拟通道芯片MAX396。
【主权项】
1.一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪，包括上位机、RS485通信模块、单片机模块、恒流源模块；其特征在于:所述单片机模块包括单片机A和单片机B ;所述单片机A连接参数存储模块、A/D转换模块，所述恒流源模块连接多路模拟通道模块，所述多路模拟通道模块连接多路传感器接口模块，所述多路传感器接口模块再连接多路模拟通道模块，所述多路模拟通道模块再与A/D转换模块连接；所述单片机B外部输入端连接数码键盘模块，夕卜部输出端连接液晶显示模块、报警模块、控制模块。2.根据权利要求1所述的一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪，其特征在于:所述单片机模块的单片机A和单片机B采用W77E58。3.根据权利要求1所述的一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪，其特征在于:所述恒流源模块由一个电压基准源和一个运算放大器构成。4.根据权利要求1所述的一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪，其特征在于:所述A/D转换模块采用MAX頂公司的单电源差分输入的12位串行AD芯片MAX145。5.根据权利要求1所述的一种基于PtlOO的矿井通风机温度巡检仪，其特征在于:所述多路模拟通道模块采用MAX頂公司的16路模拟通道芯片MAX396。
【专利摘要】本发明提出了一种基于Pt100的矿井通风机温度巡检仪，本发明采用铂热电阻Pt100的温度特性和采用Pt100进行温度测量的一般原理，满足了矿井通风机多部位温度在线监测的需求，而且测量精度和准确度均有提高，在实际使用中效果很好。包括上位机、RS485通信模块、单片机模块、恒流源模块；其结构要点是：所述单片机模块包括单片机A和单片机B；所述单片机A连接参数存储模块、A/D转换模块，所述恒流源模块连接多路模拟通道模块，所述多路模拟通道模块连接多路传感器接口模块，所述多路传感器接口模块再连接多路模拟通道模块，所述多路模拟通道模块再与A/D转换模块连接；所述单片机B外部输入端连接数码键盘模块，外部输出端连接液晶显示模块、报警模块、控制模块。
【IPC分类】F04D27/00, E21F17/18
【公开号】CN105587679
【申请号】CN201410561934
【发明人】祁艳
【申请人】祁艳
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月21日