专利名称：智能温度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动测量与控制技术领域，尤其涉及一种智能温度测量仪表。
背景技术：
工业生产过程中，高温测量环境十分恶劣，强腐蚀、粉尘、有害气体、强 电磁场、爆炸等，既严重损害测温传感器使用寿命，加大测温成本(如热电偶成 为高成本耗材)，又难以保证测量精度和安全使用。现有技术有光学测温传感器
(专利号ZL200620010888.8)可解决高温环境下温度测量，但该技术不能独立 解决测量所得数据的传输及温度控制等技术问题，现有的各种测温显示仪表无法 满足上述光学测温传感器的技术要求，不能与之配套使用。 发明内容
本实用新型为实现与专利号为ZL200620010888. 8的光学测温传感器配套使 用，提供一种与光学测温传感器对应的温度测量仪表，即智能温度测量仪，可适 用于700 190(TC各种工业窑炉的在线测温控温。 '
本实用新型的技术方案如下 一种智能温度测量仪，其特征是包括信号输入 转换单元、中央处理单元、人机交互单元、信号输出单元；其中，所述信号输入 转换单元接收光学测温传感器输出的电压信号，经变送放大单元对信号进行放大 调整，转换成放大信号输入高精度A/D转换器，由A/D转换器输出数字信号后送 往中央处理单元；所述中央处理单元对接收到的信息进行存贮、分析、数据处理，
其输出信号送往人机交互单元和信号输出单元；所述信号输出单元接收中央处理 单元送来的数据，分别完成变送输出4mA 20mA标准电流信号和/或上下限报警 输出控制和/或RS-485标准通讯输出功能。
所述信号输入转换单元包括24位模数转换芯片UlOl、高精度运算放大器 U401、电阻和电容元件组成信号输入转换电路，接收光学测温传感器输出的电 压信号；所述电阻、电容及高精度运算放大器U401接收光学测温传感器的输出 信号，进行整理放大后输入24位模数转换芯片U101进行模数转换，转换后的数字信号输入中央处理单元。
所述中央处理单元包括八位微处理器U601、三态八D锁存器U602、静态 RAM芯片U603、线译码器U604、复位芯片U605及六上升沿D型触发器U608; 所述中央处理单元对接收到的信息进行存储及非线性转换，转换数据输入到人机 交互单元和信号输出单元；所述八位微处理器U601接收信号输入转换单元输出 的信号，对接收到的信息进行存储、非线性转换，转换后的输出信号经八D锁存 器U602处理再输入静态RAM芯片U603，其中一路经线译码器U604处理后输 入人机交互单元，另一路经六上升沿D型触发器U608处理后输入信号输出单元； 所述复位芯片U605输入复位按键信号，输出信号控制八位微处理器U601复位 端，在系统需要复位时用于重新启动系统。
所述信号输出单元包括串行输入16位数模转换芯片U201、光电耦合器 (U202， U203, U204, U301， U302， U303)、 RS-485收发器U304及功率驱动 芯片U610，接收中央处理单元送来的输出信号再将信号转换，然后经RS-485 输出电路和/或4mA 20mA标准电流输出电路和/或上下限报警输出控制电路形 式输出信号；所述光电耦合器(U202， U203， U204， U301， U302, U303)对 输出信号进行光电隔离后输入串行输入16位数模转换芯片U201，对数据进行数 模转换后输出4mA 20mA标准电流信号，串行信号经光电耦合器进行光电隔离 后输入RS-485收发器，信号经过转换输出到RS-485总线上；所述功率驱动芯片 U610处理输出信号后，控制上下限报警输出。
所述人机交互单元包括六上升沿D型触发器(Ull、 U12)、八位移位寄存器 U609及功率驱动芯片U13;所述六上升沿D型触发器(Ull、 U12)及功率驱动 芯片U13对微处理器输出信号处理后输入数码管显示窗用于显示测量数据及其 它信息；所述八位移位寄存器U609处理微处理器输出信号后输出到四位触摸按 键用于完成参数设定、上下限报警设定、复位及其它基本操作。
本实用新型工作时，光学传感器输出的电压信号输入智能温度测量仪，经变 送放大单元对信号进行放大调整，转换成放大信号输入高精度A/D转换器，由 A/D转换器输出数字信号经中央处理单元进行信号处理。人机界面部分由键盘输 入设定参数进入中央处理单元完成参数设定等功能。CPU的输入输出单元控制 报警输出、显示、通讯等功能。本实用新型的优点是1、测温精度高、工作稳定可靠，便于安装维护，使 用寿命长。2、与光学传感器配套使用，成本低，适于高温环境。 '
图l是智能温度测量仪结构方框图。图2是信号输入转换单元电路图。图3 是中央处理单元电路图。图4是人机交互单元电路图。图5A、图5B是信号输出 单元电路图。
具体实施方式
图2为信号输入转换单元电路图包括24位模数转换芯片U101、高精度运 算放大器U401和电阻电容等元件组成信号输入转换电路，以接收光学测温传感 器输出的毫伏级电压信号。电阻，电容以及高精度运算放大器U401接收光学测 温传感器的输出信号，进行整理放大后输入24位模数转换芯片U101进行模数 转换，转换后的数字信号输入中央处理单元。
图3为中央处理单元由八位微处理器U601、三态八D锁存器U602、静态 RAM芯片U603、线译码器U604、复位芯片U605及六上升沿D型触发器U608 组成。中央处理单元对接收到的信息进行存储、非线性转换等，输入到人机交互 单元和信号输出单元。微处理器接收信号输入转换单元输出的信号，对接收到的 信息进行存储、非线性转换，输出信号分别经三态八D锁存器U602处理后输入 静态RAM芯片U603;经线译码器U604处理后输入人机交互单元；经六上升沿 D型触发器U608处理后输入信号输出单元。复位芯片U605输入复位按键信号， 输出信号控制八位微处理器U601复位端，在系统需要复位时用于重新启动索统。
图5A、图5B，信号输出单元包括串行输入16位数模转换芯片U201、光 电耦合器U202、光电耦合器U203、光电耦合器U204、光电耦合器U301、光电 耦合器U302、光电耦合器U303、 RS-485收发器U304及功率驱动芯片U610等 电路，它接收中央处理单元送来的数据，进行输出信号转换，然后以RS-485输 出电路、4mA 20mA标准电流输出电路、上下限报警输出控制电路形式输出信 号。微处理器输出信号经光电耦合器(U202， U203， U204， U301， U302， U303) 对信号进行光电隔离后输入串行输入16位数模转换芯片U201，对数据进行数模 转换后输出4mA 20mA标准电流信号。微处理器输出的串行信号经光电耦合器 进行光电隔离后输入RS-485收发器，信号经过转换输出到RS-485总线上。'微处理器输出信号经功率驱动芯片U610处理后输出上下限报警输出信号。
图4为人机交互单元由六上升沿D型触发器Ull、六上升沿D型解发器 U12、八位移位寄存器U609及功率驱动芯片U13组成。数码管显示窗用于测量 数据及其它信息。四个触摸按键用于完成参数设定、上下限报警设定、复位及其 它基本操作。微处理器输出信号经六上升沿D型触发器及功率驱动芯片处理后输 入数码管显示窗用于显示测量数据及其它信息。微处理器输出信号经八位移位寄 存器U609处理后输出到四位触摸按键用于完成参数设定、上下限报警设定、复 位及其它基本操作。本实施例中的集成电路明细表如下
U101AD771024位模数转换芯片
U201AD420串行输入16位数模转换芯片
U202H11L1光电耦合器
U203H11U光电耦合器
U204H11L1光电耦合器
U301miu光电耦合器
U302H11L1光电耦合器
U303H11U光电孝禺合器
U304MAX485RS-485收发器
U401OPA2235高精度运算放大器
U601AT89C55八位微处理器
U60274HC373三态八D锁存器
U603MCM62648K^8位静态RAM
腦474LS138线译码器
U605MAX706复位芯片
U60874HC377六上升沿D型触发器
U60974HC165八位移位寄存器
U610MC1413功率驱动芯片
Ull74HC377六上升沿D型触发器
U1274HC377六上升沿D型触发器
U13MC1413功率驱动芯片。
权利要求1、一种智能温度测量仪，其特征是包括信号输入转换单元、中央处理单元、人机交互单元、信号输出单元；其中，所述信号输入转换单元接收光学测温传感器输出的电压信号，经变送放大单元对信号进行放大调整，转换成放大信号输入高精度A/D转换器，由A/D转换器输出数字信号后送往中央处理单元；所述中央处理单元对接收到的信息进行存贮、分析、数据处理，其输出信号送往人机交互单元和信号输出单元；所述信号输出单元接收中央处理单元送来的数据，分别完成变送输出4mA～20mA标准电流信号和/或上下限报警输出控制和/或RS-485标准通讯输出功能。
2、 根据权利要求1所述的智能温度测量仪，其特征是所述信号输入转换单 元包括24位模数转换芯片(UIOI)、高精度运算放大器(U401)、电阻和电容元 件组成信号输入转换电路，接收光学测温传感器输出的电压信号；所述电阻、电 容及高精度运算放大器(U401)接收光学测温传感器的输出信号，进行整理放 大后输入24位模数转换芯片(U101)进行模数转换，转换后的数字信号输入中 央处理单元。 '
3、 根据权利要求1所述智能温度测量仪，其特征是所述中央处理单元包括 八位微处理器(U601)、三态八D锁存器(U602)、静态RAM芯片(U603)、 线译码器(U604)、复位芯片(U605)及六上升沿D型触发器(U608);所述中 央处理单元对接收到的信息进行存储及非线性转换，转换数据输入到人机交互单 元和信号输出单元；所述八位微处理器(U601)接收信号输入转换单元输出的 信号，对接收到的信息进行存储、非线性转换，转换后的输出信号经八D锁存器(U602)处理再输入静态RAM芯片(U603)，其中一路经线译码器(U604)处 理后输入人机交互单元，另一路经六上升沿D型触发器(U608)处理后输入信 号输出单元；所述复位芯片(U605)输入复位按键信号，输出信号控制八位微 处理器(U601)复位端，在系统需要复位时用于重新启动系统。
4、 根据权利要求1所述智能温度测量仪，其特征是所述信号输出单元包括 串行输入16位数模转换芯片(U201)、光电耦合器(U202， U203， U204， U301, U302, U303)、 RS-485收发器(U304)及功率驱动芯片(U610)，接收中央处 理单元送来的输出信号再将信号转换，然后经RS-485输出电路和/或4mA 20mA标准电流输出电路和/或上下限报警输出控制电路形式输出信号；所述光电耦合器(U202, U203， U204， U301， U302, U303)对输出信号进行光电隔离后输 入串行输入16位数模转换芯片(U201 )，对数据进行数模转换后输出4mA 20mA 标准电流信号，串行信号经光电耦合器进行光电隔离后输入RS-485收发器，信 号经过转换输出到RS-485总线上；所述功率驱动芯片(U610)处理输出信号后， 控制上下限报警输出。
5、根据权利要求1所述智能温度测量仪，其特征是所述人机交互单元包括六 上升沿D型触发器(U11、U12)、八位移位寄存器(U609)及功率驱动芯片(U13); 所述六上升沿D型触发器(Ull、 U12)及功率驱动芯片(U13)对微处理器输 出信号处理后输入数码管显示窗用于显示测量数据；所述八位移位寄存器 (U609)处理微处理器输出信号后输出到四位触摸按键用于完成参数设定、上 下限报警设定、复位。
专利摘要本实用新型公开了一种智能温度测量仪，包括信号输入转换单元、中央处理单元、人机交互单元、信号输出单元；所述信号输入转换单元接收光学测温传感器输出的电压信号，经放大单元对信号进行放大调整，转换成放大信号输入高精度A/D转换器，转换成数字信号送往中央处理单元；所述中央处理单元对接收到的信息进行存贮、分析、数据处理等，送往人机交互单元和信号输出单元；所述信号输出单元接收中央处理单元送来的数据，分别完成变送输出4mA～20mA标准电流信号、上下限报警输出控制、以及RS-485标准通讯输出功能。
文档编号G01K1/02GK201425520SQ20092002356
公开日2010年3月17日 申请日期2009年3月17日 优先权日2009年3月17日
发明者刘文武, 孙亚蕾, 张继刚, 李玉福, 栾鲁民 申请人:莱芜钢铁集团电子有限公司