多功能在线监测仪的制作方法

专利名称：：多功能在线监测仪的制作方法
技术领域：
：本实用新型与在污染源现场采集数据的装置有关，尤其与在现场采集模拟信号和开关量信号的监测装置有关。技术背景已有的监测装置功能单一，可靠性差，使用不方便。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种功能多样、使用方便、可靠性高的多功能在线监测仪。本实用新型是这样实现的本实用新型多功能在线监测仪，壳体上有开关量输入端子、模拟量输入端子、按键、液晶显示器或者液晶显示器连接端子、远程通讯端子，开关量输入端子与电阻并联或串联后与多路选择器仏连接，仏与单片机仏和电压比较器U2连接，模拟量输入端子经滤波电路与AD转换器仏连接，AD转换器U3与单片机U7连接，时钟芯片U4与单片机连接。单片机与三极管Q,的基极连接，三极管Q工的集电极与继电器连接，单片机与存储器U5连接。所说的单片机为芯片SM5964,单片机与通讯芯片Un连接，通讯芯片通过网络服务器与上位机连接，通讯芯片Un为MAX485。时钟芯片为集成块DS1302，与系统主板的5V电源连接，并与3.6V可充电电池连接。模拟量输入端子为j4一Ju，AD转换器133为8通道的TLV2548集成块，开关量输入端子为J22—J29，多路选择器仏为八路选择器MC14051集成块，电压比较器U2为集成块LM393，模拟量输入端子与电流转电压开关U6连接。本实用新型功能多样，可现场采集多通道模拟信号或开关量、可显示、贮存，并可供上位机查询。电源采用双电源，保证系统长时间掉电时，时钟能继续保持正确。使用方便，工作可靠性好。图l为本实用新型框图。图2为开关量输入部分电路原理图。图3为模拟量输入部分电路原理图。图4为继电器电路原理图。图5为时钟部分电路原理图。图6为单片机电路原理图。图7为贮存器电路原理图。图8为远程通讯芯片电路原理图。图9为电源电路图。具体实施方式多功能在线监测仪连接环保部门的监控中心和污染源监控现场端，将监控现场端数据传输至环保部门监控中心上位机，并接收上位机的控制命令。多功能在线监测仪采集现场模拟信号4一20MA或1一5V，将信号转化为数字量，进行存储，并进行数据传输。电路板及元件，机箱采用环保材料，电路板内有12位8通道AD转换器U3，U3为TLV2548芯片。如图9所示，系统供电电源为AC200—250V，机器内部有稳压开关电源，将供电转为12V—DC输出，此输出直接可以给网络服务器供电，同时也给内部的电路主板供电。电路板内部有12V和5V两种电路，所以电路板内还有5V稳压电源输出，以供主板的工作电源。系统上电后，将复位内部各个工作寄存器，也就是单片机上电复位的过程，之后就是将存放现场模拟量数据和开关量数据的存储电源初始化，以备准备新数据的采集和存储，以及处理。先査询开关量的输入，开关量并接电阻的方式，防破坏功能，短路和断路都会回馈开关量的信息。开关量的输入，当外接设备的开关平时为常开时，在输入端并接2.2K电阻，当平时为常闭时，在输入端串接2.2K电阻。8路开关信号分别接入MC14051八路选择器的8个输入通道，由单片机控制哪个通道选通，选通输出后再经LM393电压比较器，来判断电压状态，转为数字的1或0输出给单片机，单片机用一个变量来保存，从而判断是否有开关量的报警。当接受上位机来的查询开关量信息的命令代码时，就把当前的状态发出去，从而上位机就接收到了现场的幵关量的信息。MC14051为8路模拟选择器，第9，10，ll脚为选择通道地址脚，由程序来控制ABC的状态，ABC由0和1的组合，通道从X0—X7，同一时刻X0—X7只有一路能通过到X(14051-3)，(从而接到了LM393的电压比较器输入端，电压的变化受外部的开关控制，最终体现在了箭头的位置，也就是高低电平的状态，由单片机査询通过程序控制ABC的状态来查取每个通道，这样每个通道的状态就由单片机直接查询得到。模拟量的输入，如果现场信号为1一5V，则信号经过J4一J11端子由电容电路滤波处理后接入8通道的AD转换器TLV2548的模拟量输入端，TLV2548为被动方式，由单片机发出时钟信号和命令来查询TLV2548的各个通道，TLV2548没有专门的地址选择，识别通道是通过命令来完成的(不做详解)，每个通道返回两个字节的数字量，有效位数为12位，既最大数字量为2的12次幂减1，也就是十进制的4095，也就是分辨率为1/4095，简单介绍一下分辨率，当量程为4095时，能采集到的最小变化量为l，当量程为40950时，能采集到的最小变化量为10，依次类推。TLV2548共有8个模拟量通道，现以一个说明。假设现场仪表的模拟信号为4一20mA，则当模拟仪表的输出电流为4mA时，采集到的数字量为819;当模拟仪表输出的电流为20mA时，采集到的数字量为4095。按照线性的对应关系，现做如下表说明.-<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由上表可看出，实际的电流为4—20mA，4是电气的零点，也就是仪表的零点，由上表当仪表为零点时对应的数字量为819,所以在单片机处理的时候要把所得的数字值减掉819，然后再乘以仪表的量程再除以4095,这个值就是仪表的真实值了。不同的通道，不同的量程，进行不同的实际值换算，将值存储在AT24存储器中，并且将信息显示在液晶屏上，同时也为上位机査询做准备。如果现场信号为4一20mA，则需要将电流转电压开关U6拨到ON的位置，还要调节每路的可调电位器，使零点及量程能够正确。(目的为将4一20mA的电流信号转为1一5V的电压信号)因为目前的AD的模拟量输入基本都属于电阻权网络，采集电压的输入，所以需要一个电压转换的过程。时钟数据的处理，时钟芯片采用DS1302，晶振为32.768K，它的电源采用双电源，既一个是系统主板的5V电源，一个是3.6V的高性能可充电电池，系统掉电后，时钟靠电池仍然会继续以很小的电流工作，内部有反向二极管，所以不会对整体系统供电，系统上电后又会对电池充电。充电有几个模式可以由程序控制，也就是充电电压的选择和电流的选择，可通过DS1302的内部电路进行调节。从而控制了充电电流和电压的大小。这样就保证了系统长时间掉电时，时钟更够继续保持正确。DS1302通过5、6、7管脚与单片机通讯，把当前的时钟数据传给单片机，以显示，存储。周期性的读取时钟芯片DS1302，依据此时间来来计算何时候存储，既间隔。单片机随时扫描到按键的输入，根据输入的信息处理并显示。继电器输出，输出为常开或常闭，继电器为12VDC,由于单片机不能直接驱动继电器动作，所以通过C1815三极管来驱动它动作，从而达到输出有常开常闭的动作。动作与否由上位机来通过命令控制。存储采用AT24C512EEPR0M，64KEEPR0M，可扩展。与单片机间以I方C总线的方式与单片机通讯，现场数据的内容存储在AT内，当需要时再从AT内取出。按键为6个，采用机械键芯，显示部分采用128*64点液晶。采集系统和网络服务器间通过485通讯进行数据传输，对485芯片简单说明，l脚数字接收，2脚数字发送，3脚控制，6、7脚485通讯管脚，电路中有P6KE12CA防雷，R86，R87自恢复，通讯采用RS485半双工，波特率9600，校验位无，数据位8,停止位1,和网络服务器间通讯，以被动方式，由上位机来查询本设备的信息。单片机处理芯片(SM5964),晶振为11.0592，以51为内核，所有数据采集，显示处理，数据传输都通过它来完成，具有内部看门狗，可以可靠工作。权利要求1、多功能在线监测仪，其特征在于壳体上有开关量输入端子、模拟量输入端子、按键、液晶显示器或者液晶显示器连接端子、远程通讯端子，开关量输入端子与电阻并联或串联后与多路选择器U1连接，U1与单片机U7和电压比较器U2连接，模拟量输入端子经滤波电路与AD转换器U3连接，AD转换器U3与单片机U7连接，时钟芯片U4与单片机连接。2、根据权利要求1所述的多功能在线监测仪，其特征在于单片机与三极管Qi的基极连接，三极管Q,的集电极与继电器连接，单片机与存储器U5连接。3、根据权利要求1所述的多功能在线监测仪，其特征在于所说的单片机为芯片SM5964，单片机与通讯芯片Un连接，通讯芯片通过网络服务器与上位机连接，通讯芯片Uu为MAX485。4、根据权利要求1所述的多功能在线监测仪，其特征在于时钟芯片为集成块DS1302，与系统主板的5V电源连接，并与3.6V可充电电池连接。5、根据权利要求1所述的多功能在线监测仪，其特征在于模拟量输入端子为j4一Ju，AD转换器U3为8通道的TLV2548集成块，开关量输入端子为J22—J29，AD，多路选择器比为八路选择器MC14051集成块，电压比较器112为集成块LM393,模拟量输入端子与电流转电压开关U6连接。专利摘要本实用新型为多功能在线监测仪，解决已有监测仪功能单一，可靠性差，使用不方便的问题。壳体上有开关量输入端子、模拟量输入端子、按键、液晶显示器或者液晶显示器连接端子、远程通讯端子，开关量输入端子与电阻并联或串联后与多路选择器U₁连接，U₁与单片机U₇和电压比较器U₂连接，模拟量输入端子经滤波电路与AD转换器U₃连接，AD转换器U₃与单片机连接，时钟芯片U₄与单片机连接，单片机与三极管Q₁的基极连接，三极管Q₁的集电极与继电器连接，单片机与存储器U₅连接。文档编号G01D21/00GK201221954SQ200820063528公开日2009年4月15日申请日期2008年5月28日优先权日2008年5月28日发明者彭轶清,浩杨,邹旭辉,冶陶申请人:四川清和科技有限公司