飞灰含量检测电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种飞灰含量检测电路，包括至少六个红外发射芯片和至少六个红外接收芯片；还包括模数转换电路、单片机控制电路和数模转换电路；红外接收芯片的输出端均与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与单片机控制电路的输入端连接，单片机控制电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，数模转换电路设有用于与后级设备连接的输出端；每个红外发射芯片还各连接有一个开关电路；单片机控制电路还设有控制输出端，该控制输出端分别通过开关电路连接到红外发射管的控制端。本实用新型的飞灰含量检测电路，通过多组红外收发，由单片机控制电路进行信号采集，方便后级的检测设备进行数据运算，有效提高检测精度。
【专利说明】飞灰含量检测电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃煤机组的飞灰含量检测技术，具体涉及飞灰含量的检测电路。
【背景技术】
[0002]飞灰中残余碳的多少是燃煤机组节能减排、优化燃烧的重要观察指标。目前多数燃煤电厂是靠每隔8小时人工取一次灰样，用灼烧称重计算得出飞灰含碳量的，数据获取时间滞后10小时以上，且取样装置堵塞是常有的事，不能满足优化燃烧的需求。多年来国内外的飞灰含碳量在线监测系统，因测量数据不准确，也不能为节能减排优化燃烧提供准确指标，故应用效果不佳。
实用新型内容
[0003]针对上述现有技术不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种测量精度高的飞灰含量检测仪表电路，提高数据测量的准确度。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为，飞灰含量检测电路，包括至少六个红外发射芯片和至少六个红外接收芯片，红外发射芯片的数量与红外接收芯片的数量相同；还包括模数转换电路、单片机控制电路和数模转换电路；红外接收芯片的输出端均与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与单片机控制电路的输入端连接，单片机控制电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，数模转换电路设有用于与后级设备连接的输出端；每个红外发射芯片还各连接有一个开关电路；单片机控制电路还设有控制输出端，该控制输出端分别通过开关电路连接到红外发射管的控制端。这样的方案使飞灰由多组红外线实现发射-接收的检测，实现多角度扫射，提高检测精度。
[0005]进一步的技术方案为，所述开关电路为第一运放器；还包括选择器电路和模拟电源；所述单片机控制电路的控制输出端连接到选择器电路的地址引脚，选择器电路的多个输出引脚分别连接到一个第一运放器的第一输入端，选择器电路的输入端与模拟电源连接；第一运放器的第二输入端与对应红外发射芯片的输出端连接，第一运放器的输出端连接到对应红外发射芯片的控制端。这样的方案使各个红外发射芯片的工作状态切换更简单，进一步提闻检测精度。
[0006]再进一步的技术方案为，每个第一运放器各通过一个第一连接电路连接到对应红外发射芯片和选择器电路的对应输出引脚；所述第一连接电路包括电位器R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1和NPN三极管Q1 ;第一运放器的第二输入端通过电阻R4连接到对应红外发射芯片的输出端；第一运放器的输出端通过电阻R5连接到NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1的集电极连接到12V电源，NPN三极管Q1的发射极连接到对应红外发射芯片的控制端，红外发射芯片的正电源端连接到12V电源，红外发射芯片的负电源端和地端均接地；第一运放器的输出端与第二输入端之间还连接有电阻R6与电阻C1的并联支路；第一运放器的第一输入端通过电阻R3接地，第一运放器的第一输入端还通过电阻R2连接到电位器R1的滑片端，电位器R1的第一端连接到选择器电路的对应输出引脚，电位器R1的第二端接地。
[0007]再进一步的技术方案为，每个红外接收芯片还各通过一个放大电路连接到模数转换电路；所述放大电路包括第二运放器和第二连接电路，第二连接电路包括电阻R7和电阻R8;第二运放器的第二输入端连接到对应红外接收芯片的输出端连接，红外接收芯片的正电源端连接到12V电源，红外接收芯片的负电源端和地端均接地；第二运放器的输出端通过电阻R7和电阻R8的串联支路接地，第二运放器的第一输入端连接到电阻R7与电阻R8的节点；第二运放器的输出端连接到模数转换电路的对应输入引脚。
[0008]更进一步的技术方案为，所述模数转换电路、单片机控制电路、选择器电路、模拟电源和数模转换电路均设在主控电路板上，所述主控电路板设有第一接口，该第一接口分别与模数转换电路的输入端、选择器电路的输出引脚连接；一个红外接收芯片、一个红外发射芯片、一个第一运放器、一个第一连接电路、一个第二运放器和一个第二连接电路设在一块传感器电路板上，每块传感器电路板各设有一个第二接口，该第二接口分别与对应第二运放器的输出端、对应电位器R1的第一端连接；传感器电路板通过第二接口与主控电路板的第一接口连接。这样的方案使一块传感器板上集成了一个红外发射芯片和一个红外接收芯片进行工作，与另一块传感器板上的红外发射芯片、红外接收芯片组成协同工作，既使安装方便灵活，又进一步提闻检测精度。
[0009]进一步的技术方案为，所述数模转换电路包括数模转换器和输出放大电路；所述输出放大电路包括第三运放器；数模转换器的输出端与一个电阻R9的第一端连接，电阻R9的第二端通过一个电阻R10连接到5V电源，电阻R9的第二端还通过一个电阻R12接地；电阻R9的第二端还连接到第三运放器的第二输入端；第三运放的输出端和第一输入端连接，第三运放的输出端还通过一个电容C2连接到一个电位器R13的第一端，电位器R13的第二端接地；电位器R13的滑片端为数模转换电路的输出端。
[0010]再进一步的技术方案为，所述输出放大电路还包括第四运放器；所述数模转换器的输出端通过一个NPN三极管Q2连接到电阻R9的第一端；数模转换器的输出端连接到NPN三极管Q2的发射极，NPN三极管Q2的集电极连接到电阻R9的第一端；NPN三极管Q2的基极通过一个电阻R11连接到第四运放器的输出端；第四运放器的第二输入端用于与外部控制端连接；第四运放器的第二输入端通过一个电阻R14连接到12V电源；12V电源通过一个电阻R15和一个电阻R16的串联支路接地，电阻R15和电阻R16的节点连接到第四运放器的第一输入端。
[0011]优选地，还包括端口上拉电路；所述单片机控制电路还设有开关量输出端；所述端口上拉电路包括NPN三极管Q3和PNP三极管Q4 ;单片机控制电路的开关量输出端连接到一个二极管D1的阳极，二极管D1的阳极通过一个电阻R19连接到NPN三极管Q3的基极；NPN三极管的发射极接地，NPN三极管的集电极通过一个电阻R17连接到24V电源；NPN三极管的集电极还通过一个电阻R18连接到PNP三极管Q4的基极；PNP三极管Q4的发射极连接到24V电源，PNP三极管Q4的集电极为用于与后级控制端连接的开关量输出引脚。
[0012]本实用新型的飞灰含量检测电路，通过多组红外收发，由单片机控制电路进行信号采集，方便后级的检测设备进行数据运算，有效提高检测精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型飞灰含量检测电路的模块连接示意图。
[0014]图2是本实用新型飞灰含量检测电路的传感器电路板连接示意图。
[0015]图3是本实用新型飞灰含量检测电路的主控电路板的模数转换电路连接示意图。
[0016]图4是本实用新型飞灰含量检测电路的主控电路板的单片机控制电路连接示意图。
[0017]图5是本实用新型飞灰含量检测电路的主控电路板的输出放大电路连接示意图。
[0018]图6是本实用新型飞灰含量检测电路的主控电路板的端口上拉电路连接示意图。
[0019]图7是本实用新型飞灰含量检测电路的主控电路板的稳压芯片、晶振芯片及接口电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
[0021]如图1所示，本实用新型的飞灰含量检测电路，包括至少六个红外发射芯片和至少六个红外接收芯片，红外发射芯片的数量与红外接收芯片的数量相同(本实施例中为六个，图中仅示出其中一个红外发射芯片C4和一个红外接收芯片C3的连接情况)。还包括模数转换电路、单片机控制电路和数模转换电路。红外接收芯片的输出端均与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与单片机控制电路的输入端连接，单片机控制电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，数模转换电路设有用于与后级设备连接的输出端。单片机控制电路还设有控制输出端，该控制输出端分别连接到红外发射管的控制端，控制红外发射芯片C4工作。单片机控制电路控制红外发射芯片C4的工作情况，使之发射或不发射，对飞灰颗粒进行照射，由对应的红外接收芯片C3进行接收，多个红外发射芯片和红外接收芯片组成多角度的测量照射，接收到的信号再由单片机控制电路进行采集处理，转传给后级的上位机。
[0022]其中，一个红外发射芯片C4和一个红外接收芯片C3安装在一块传感器电路板(图为示出)上，如图2所示。红外发射芯片C4连接有一个开关电路，本实施例中，所述开关电路由第一运放器(图中芯片U1的B组运放器，其中芯片U1为一个双运放集成电路)实现，该第一运放器连接有一个第一连接电路，所述第一连接电路包括电位器R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1和NPN三极管Q1。具体地，第一运放器的第二输入端(本实施例中为负输入端)通过电阻R4连接到红外发射芯片C4的输出端(图中的第3引脚，OUT端);第一运放器的输出端通过电阻R5连接到NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1的集电极连接到12V电源，NPN三极管Q1的发射极连接到红外发射芯片C4的控制端(图中的第4引脚，LED_AK端)，红外发射芯片C4的正电源端(第2引脚，+V端)连接到12V电源，红外发射芯片C4的负电源端(第1引脚，-V端)和地端(第5引脚，GND端)均接地；第一运放器的输出端与第二输入端之间还连接有电阻R6与电阻C1的并联支路；第一运放器的第一输入端通过电阻R3接地，第一运放器的第一输入端还通过电阻R2连接到电位器R1的滑片端，电位器R1的第二端接地，电位器R1的第一端为0UT5端，该0UT5端连接到接口 J1，用于连接到单片机控制电路。红外接收芯片C3还通过一个放大电路连接到模数转换电路。具体地，所述放大电路包括第二运放器(芯片U1的A组运放器)和第二连接电路，第二连接电路包括电阻R7和电阻R8 ;第二运放器的第二输入端(本实施例中为正输入端)连接到红外接收芯片C3的输出端连接，红外接收芯片C3的正电源端连接到12V电源，红外接收芯片C3的负电源端和地端均接地；第二运放器的输出端通过电阻R7和电阻R8的串联支路接地，第二运放器的第一输入端(本实施例中为负输入端)连接到电阻R7与电阻R8的节点；第二运放器的输出端为CH3端，连接到接口 J1，用于连接到模数转换电路的对应输入引脚。这样的连接方式充分利用了集成运放芯片的功能，最大限度地应用，并提闻控制的精确度，进而提闻测量精度。
[0023]如图3至7，所示，模数转换电路、单片机控制电路、选择器电路、模拟电源U8和数模转换电路均设在主控电路板上。如图3，所述主控电路板设有第一接口 JP1 (本实施例中，第一接口 JP1为一个二十六引脚排插)，该第一接口 JP1分别与模数转换电路的输入端、选择器电路的输出引脚连接。具体地，所述模数转换电路为模数芯片U2，第一接口 JP1的多个端子分别连接到模数芯片U2的输入端引脚。如图4，所述单片机控制电路为一个单片机A1 ;模数芯片U2的输出端分别连接到单片机A1的对应输入引脚；所述所述数模转换电路包括数模转换器U3和输出放大电路；单片机A1的输出端引脚分别连接到数模转换器U3的对应输入引脚。单片机A1的控制输出端为第11、第12和第13引脚，该三个引脚连接到选择器电路(本实施例中为选择器U4)的地址引脚，选择器U4的多个输出引脚分别连接到第一接口 JP1，选择器U4的输入端与模拟电源连接。传感器电路板上的第二接口 J1通过导线插接到第一接口 JP1，使选择器U4的输出引脚(以0UT5端为例)连接到第一连接电路的电位器R1的第一端，以与第一运放连接控制红外发射芯片C4的工作状态；第二运放的输出端(以CH3端为例)通过第二接口 J1连接到模数芯片U2的输入端。
[0024]如图5，所述输出放大电路包括第三运放器(图中芯片U5的B组运放器，芯片U5为双运放集成电路)。数模转换器U3的输出端与一个电阻R9的第一端连接，电阻R9的第二端通过一个电阻R10连接到5V电源，电阻R9的第二端还通过一个电阻R12接地；电阻R9的第二端还连接到第三运放器的第二输入端；第三运放的输出端和第一输入端连接，第三运放的输出端还通过一个电容C2连接到一个电位器R13的第一端，电位器R13的第二端接地；电位器R13的滑片端为数模转换电路的输出端S6。
[0025]更进一步第，所述输出放大电路还包括第四运放器(图中芯片U5的A组运放)；所述数模转换器U3的输出端通过一个NPN三极管Q2连接到电阻R9的第一端；数模转换器U3的输出端连接到NPN三极管Q2的发射极，NPN三极管Q2的集电极连接到电阻R9的第一端；NPN三极管Q2的基极通过一个电阻R11连接到第四运放器的输出端；第四运放器的第二输入端用于与外部控制端S2连接；第四运放器的第二输入端通过一个电阻R14连接到12V电源；12V电源通过一个电阻R15和一个电阻R16的串联支路接地，电阻R15和电阻R16的节点连接到第四运放器的第一输入端。
[0026]如图6，还包括端口上拉电路；所述单片机控制电路还设有开关量输出端(图中的RA2端)；所述端口上拉电路包括NPN三极管Q3和PNP三极管Q4 ;单片机控制电路的开关量输出端连接到一个二极管D1的阳极，二极管D1的阳极通过一个电阻R19连接到NPN三极管Q3的基极；NPN三极管的发射极接地，NPN三极管的集电极通过一个电阻R17连接到24V电源；NPN三极管的集电极还通过一个电阻R18连接到PNP三极管Q4的基极；PNP三极管Q4的发射极连接到24V电源，PNP三极管Q4的集电极为用于与后级控制端连接的开关量输出引脚S5。
[0027]如图7，主控电路板上还设有稳压芯片U7、晶振芯片U6等，用于使各芯片正常工作。此外，主控电路板上还设有第三接口 S，主控电路板上的开关量输出引脚S5、外部控制端S2和数模转换电路的输出端S6均引至该第三接口 S，用以与外部的其他设备连接。
[0028]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.飞灰含量检测电路，其特征在于:包括至少六个红外发射芯片和至少六个红外接收芯片，红外发射芯片的数量与红外接收芯片的数量相同；还包括模数转换电路、单片机控制电路和数模转换电路；红外接收芯片的输出端均与模数转换电路的输入端连接，模数转换电路的输出端与单片机控制电路的输入端连接，单片机控制电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，数模转换电路设有用于与后级设备连接的输出端；每个红外发射芯片还各连接有一个开关电路；单片机控制电路还设有控制输出端，该控制输出端分别通过开关电路连接到红外发射管的控制端。
2.根据权利要求1所述的飞灰含量检测电路，其特征在于:所述开关电路为第一运放器；还包括选择器电路和模拟电源；所述单片机控制电路的控制输出端连接到选择器电路的地址引脚，选择器电路的多个输出引脚分别连接到一个第一运放器的第一输入端，选择器电路的输入端与模拟电源连接；第一运放器的第二输入端与对应红外发射芯片的输出端连接，第一运放器的输出端连接到对应红外发射芯片的控制端。
3.根据权利要求2所述的飞灰含量检测电路，其特征在于:每个第一运放器各通过一个第一连接电路连接到对应红外发射芯片和选择器电路的对应输出引脚；所述第一连接电路包括电位器R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容Cl和NPN三极管Ql ;第一运放器的第二输入端通过电阻R4连接到对应红外发射芯片的输出端；第一运放器的输出端通过电阻R5连接到NPN三极管Ql的基极，NPN三极管Ql的集电极连接到12V电源，NPN三极管Ql的发射极连接到对应红外发射芯片的控制端，红外发射芯片的正电源端连接到12V电源，红外发射芯片的负电源端和地端均接地；第一运放器的输出端与第二输入端之间还连接有电阻R6与电阻Cl的并联支路；第一运放器的第一输入端通过电阻R3接地，第一运放器的第一输入端还通过电阻R2连接到电位器Rl的滑片端，电位器Rl的第一端连接到选择器电路的对应输出引脚，电位器Rl的第二端接地。
4.根据权利要求3所述的飞灰含量检测电路，其特征在于:每个红外接收芯片还各通过一个放大电路连接到模数转换电路；所述放大电路包括第二运放器和第二连接电路，第二连接电路包括电阻R7和电阻R8 ;第二运放器的第二输入端连接到对应红外接收芯片的输出端连接，红外接收芯片的正电源端连接到12V电源，红外接收芯片的负电源端和地端均接地；第二运放器的输出端通过电阻R7和电阻R8的串联支路接地，第二运放器的第一输入端连接到电阻R7与电阻R8的节点；第二运放器的输出端连接到模数转换电路的对应输入引脚。
5.根据权利要求4所述的飞灰含量检测电路，其特征在于:所述模数转换电路、单片机控制电路、选择器电路、模拟电源和数模转换电路均设在主控电路板上，所述主控电路板设有第一接口，该第一接口分别与模数转换电路的输入端、选择器电路的输出引脚连接；一个红外接收芯片、一个红外发射芯片、一个第一运放器、一个第一连接电路、一个第二运放器和一个第二连接电路设在一块传感器电路板上，每块传感器电路板各设有一个第二接口，该第二接口分别与对应第二运放器的输出端、对应电位器Rl的第一端连接；传感器电路板通过第二接口与主控电路板的第一接口连接。
6.根据权利要求1所述的飞灰含量检测电路，其特征在于:所述数模转换电路包括数模转换器和输出放大电路；所述输出放大电路包括第三运放器；数模转换器的输出端与一个电阻R9的第一端连接，电阻R9的第二端通过一个电阻RlO连接到5V电源，电阻R9的第二端还通过一个电阻R12接地；电阻R9的第二端还连接到第三运放器的第二输入端；第三运放的输出端和第一输入端连接，第三运放的输出端还通过一个电容C2连接到一个电位器R13的第一端，电位器R13的第二端接地；电位器R13的滑片端为数模转换电路的输出端。
7.根据权利要求6所述的飞灰含量检测电路，其特征在于:所述输出放大电路还包括第四运放器；所述数模转换器的输出端通过一个NPN三极管Q2连接到电阻R9的第一端；数模转换器的输出端连接到NPN三极管Q2的发射极，NPN三极管Q2的集电极连接到电阻R9的第一端；NPN三极管Q2的基极通过一个电阻Rll连接到第四运放器的输出端；第四运放器的第二输入端用于与外部控制端连接；第四运放器的第二输入端通过一个电阻R14连接到12V电源；12V电源通过一个电阻R15和一个电阻R16的串联支路接地，电阻R15和电阻R16的节点连接到第四运放器的第一输入端。
8.根据权利要求1所述的飞灰含量检测电路，其特征在于:还包括端口上拉电路；所述单片机控制电路还设有开关量输出端；所述端口上拉电路包括NPN三极管Q3和PNP三极管Q4 ;单片机控制电路的开关量输出端连接到一个二极管Dl的阳极，二极管Dl的阳极通过一个电阻R19连接到NPN三极管Q3的基极；NPN三极管的发射极接地，NPN三极管的集电极通过一个电阻R17连接到24V电源；NPN三极管的集电极还通过一个电阻R18连接到PNP三极管Q4的基极；PNP三极管Q4的发射极连接到24V电源，PNP三极管Q4的集电极为用于与后级控制端连接的开关量输出引脚。
【文档编号】G01N21/3563GK204064907SQ201420370118
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】张海鹰, 王波洋, 陈小忠, 刘善松, 徐乐华 申请人:广州易茂科技发展有限公司