专利名称：防爆温度变送控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于在工业防爆领域中实现智能化测控的温度变送控制器。
背景技术：
目前国内有关智能温度变送控制器的研究多集中在集温度传感、测量、显示、温度 信号变送和现场控制上尚未见在1区及1区以下含有爆炸性气体环境中具有温度传感、测 量、显示、温度信号变送、现场控制、防爆、中文界面、通讯和硬件兼容等技术于一体的相关 报道。
发明内容本实用新型的目的在于针对石油、化工、电力、煤炭、军事设施等领域对置于可能 爆炸环境中的仪表市场需求和公知技术的不足，提供一种集成温度传感、测量、显示、温度 信号变送、现场控制、防爆、中文界面、通讯和硬件兼容等多功能一体化的智能型温度变送 控制器。 本实用新型的目的是这样实现的一种防爆温度变送控制器，包括防爆壳体，壳体 内设有电源模块，防爆壳体内设有防爆隔离模块，传感模块与信号放大模块连接，信号放大 模块与V/I变换模块连接，V/I变换模块与中央处理器模块连接，中央处理器模块分别与 LCD显示模块、变送模块、开关输出模块和通讯模块连接。 中央处理器模块由ATMEGA8L单片机构成，该单片机T0 口接V/I变换模块输出端， PB1、 SDA、 SCL 口外接变送模块输入端，TXD、 RXD 口接通讯模块输入端，PB5、 PC6、 PC0、 PC1、 PC2接LCD显示模块输入端。 变送输出模块电路，由光电隔离藕合器、数模转换器和电流变换器构成，中央处理 器CPU模块输出的P丽调制信号和SDA，SCL控制信号经光电隔离藕合器光电隔离后送到数 模转换器输入口 ，数模转换器将数字信号转换为模拟信号输出，电流变换器输出信号送到 后变换为4-20mA电流信号输出。 本实用新型提供的防爆温度变送控制器，本实用新型为模块化结构，可根据客户 需求组合成不同型号和不同规格的产品。仪表在工作过程中将温度信号采集转换并通过通 讯或变送或开关或LCD等形式传递信息。这些信息可以通过通讯模块的RS485物理结构组 成工业通讯网络，在网络中可以有不同的协议格式进行信息交换和传输如MODBUS协议。也 可以通过远端设备采集变送的4-20mA信号同样达到信息传输的目的。使工业防爆领域也 能实现网络集中控制，提高工业自动化水平。 与现有技术相比，本实用新型所述防爆温度变送控制器具有工作可靠，测量稳定， 实时显示，中文界面、防爆、新材料体积小、传输稳定、误差小、性价比高等特点，整合了传感 技术、计算机技术、通讯技术、防爆技术、新材料技术等多种技术于一体，因而市场前景广 阔。本实用新型可直接应用现场1区及1区以下含有爆炸性气体环境中进行设备控制和信 息传输，能实现自动化网络集中监控。以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型设计原理图。 图2-图7为本实用新型一个具体实施例的电路线路图，其中， 图2为信号放大模块及V/I变换模块线路图； 图3为中央处理器CPU模块线路图； 图4为LCD显示模块接口图； 图5为变送模块线路图；图6为通讯模块线路图 图7为电源模块线路图； 图8为本实用新型防爆壳体结构图。
具体实施方式参见附图l，本实用新型所述整体结构包括传感模块1、信号放大模块2、 V/I变换 模块3 、中央处理器CPU模块4 、 LCD显示模块5 、变送输出模块6 、开关输出模块7 、通讯模块 8、电源模块9、防爆隔离模块10、防爆壳体11个部分组成。 传感模块1与信号放大模块2连接，信号放大模块2与V/I变换模块3连接，V/I 变换模块3与中央处理器模块4连接，中央处理器模块4分别与LCD显示模块5、变送模块 6、开关输出模块7和通讯模块8连接。 中央处理器模块4由ATMEGA8L单片机构成，该单片机TO 口接V/I变换模块3输 出端，PB1、 SDA、 SCL 口外接变送模块6输入端，TXD、 RXD 口接通讯模块8输入端，PB5、 PC6、 PCO、 PC1、 PC2接LCD显示模块5输入端。 变送输出模块6电路，由光电隔离藕合器U201、数模转换器U202和电流变换器 U203构成，中央处理器CPU模块4输出的P丽调制信号和SDA， SCL控制信号经光电隔离藕 合器U201光电隔离后送到数模转换器U202输入口 ，数模转换器U202将数字信号转换为模 拟信号输出，电流变换器U203输出信号送到后变换为4-20mA电流信号输出。 对照附图对本实新型的各模块的结构组成和工作方式如下所述。 图2信号放大模块2和V/I变换模块3线路图，信号放大模块2由JK5传感器输 入块、数字开关U4、运算放大器U3等器件构成。V/I变换模块3由电压频率转换器U5等器 件构成。工作时传感器检测到的温度信号经过U3和U5变换处理后，由U5的FV 口输出经 中央控制处理CPU单元模块4的TO 口进入CPU。该电路没有设计调零和调放大电位器，由 软件数字处理实现调零和调放大。 图3中央处理器CPU模块4线路图，由ATMEGA8L单片机构成，该单片机TO 口外接 V/I变换模块3输出端，PB1、 SDA、 SCL 口外接变送模块6输入端，TXD、 RXD接通讯模块8输 入端，PB5、 PC6、 PCO、 PC1、 PC2外接LCD显示模块5输入端。 图4LCD显示模块5接口线路图，该接口电路通过CPU的PB5、 PC6、 PCO、 PC1、 PC2
口与LCD模块接口联接构成。工作时CPU通过串口通讯方式将数据写入LCD控制器中再由 LCD控制器控制而显示出文字，该LCD模块采用LED背光技术。 图5变送模块6线路图，由光电隔离藕合器U201、数模转换器U202、电流变换器
4U203 (XTR116)构成。工作时中央处理器CPU模块4输出的P丽调制信号和SDA， SCL控制 信号经U201光电隔离后送到U202输入口， U202将数字信号转换为模拟信号输出，输出信 号送到U203后变换为4-20mA电流信号输出。 图6通讯模块8线路图，由光电隔离藕合器U403、 U402和低功耗通讯收发器 U401 (SN65HVD3082)所构成。工作时中央处理器CPU模块4的TXD、RXD经过光电隔离后联 接通讯收发器U401，通讯收发器U401通过A、B 口与外界通讯。 图7电源模块9线路图，由滤波电感L401、模块电源B401、稳压管Ul和稳压管U5 等器件构成。工作时外部电源AC85-265V电源经PW+、PW- 口接入，通过L401滤波、B401模 块电源转换为DC24V和DC5V，供给CPU和开关电路电源。DC24V 口又经Ul转换为DC12V供 给信号运放电路电源；若外部电源为DC12-36V电源则直接由+24 口接入，由Ul和U8转换 后为电路供电。 图8防爆壳体11，壳体按照《GB3836. 1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部 分通用要求》、《GB3836. 2-2000爆炸性气体环境用电气设备第2部分隔爆型"d"》设计构 成，材料为铝合金。
权利要求一种防爆温度变送控制器，包括防爆壳体(11)，壳体(11)内设有电源模块(9)，其特征在于防爆壳体(11)内设有防爆隔离模块(10)，传感模块(1)与信号放大模块(2)连接，信号放大模块(2)与V/I变换模块(3)连接，V/I变换模块(3)与中央处理器模块(4)连接，中央处理器模块(4)分别与LCD显示模块(5)、变送模块(6)、开关输出模块(7)和通讯模块(8)连接。
2. 根据权利要求l所述的防爆温度变送控制器，其特征在于中央处理器模块(4)由 ATMEGA8L单片机构成，该单片机T0 口接V/I变换模块(3)输出端，PB1、 SDA、 SCL 口外接变 送模块(6)输入端，TXD、 RXD 口接通讯模块(8)输入端，PB5、 PC6、 PC0、 PC1、 PC2接LCD显 示模块(5)输入端。
3. 根据权利要求1或2所述的防爆温度变送控制器，其特征在于变送输出模块(6) 电路，由光电隔离藕合器(U201)、数模转换器(U202)和电流变换器(U203)构成，中央处理 器CPU模块(4)输出的P丽调制信号和SDA， SCL控制信号经光电隔离藕合器(U201)光电 隔离后送到数模转换器(U202)输入口，数模转换器(U202)将数字信号转换为模拟信号输 出，电流变换器(U203)输出信号送到后变换为4-20mA电流信号输出。
专利摘要一种温度变送控制器，由传感模块、信号放大模块、V/I变换模块、中央处理器模块、显示模块、变送模块、开关输出模块、通讯模块、电源模块、防爆隔离模块、防爆壳体所构成。传感器温度信号经放大送到V/I变换转换为频率信号，频率信号输入中央处理器模块做滤波及计算处理，处理结果经变送转为4-20mA信号再经防爆隔离后远传，或经通讯模块再经防爆隔离模块后与外界进行通讯，或处理结果通过开关输出模块输出开关信号，同时处理结果及故障信息通过LCD显示模块进行中文显示。本实用新型整合了传感、计算机、通讯、防爆、新材料等多种技术于一体，达到了在1区及1区以下含有爆炸性气体环境中进行设备控制和信息传输的目的。
文档编号G01D5/26GK201464054SQ200920087669
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者郭良波, 龙德伍 申请人:宜昌市力天电气有限责任公司