专利名称：本质安全型温度监测报警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种本质安全型温度监测报警系统，属于温度检测技术领域。
背景技术：
温度检测技术是应用最广、发展最成熟的检测技术之一，目前应用最广泛的是通 过热电偶或热电阻进行温度检测。在温度检测技术中，检测装置实现防爆功能的方式有多种，其中最常用的有隔爆 型和本质安全型两种形式。对于具有防爆功能的温度检测装置，隔爆型的成本比本质安全 型的成本要低，但隔爆型产器只能应用在GB3836中划分的1区和2区，不能应用在0区，在 0区的应用只能通过本质安全型产品实现。本质安全型温度检测装置的防爆原理是，通过安全栅限制进入危险区的能量，使 其不能产生火花或产生火花的能量不足以点燃爆炸性气体。安全栅是防爆专用产品，价格 比较高，目前市场上用于与热电阻配合应用的安全栅都是单通道或双通道的，现有大多数 应用中，每只或每两支热电阻均要配备一个安全栅，因此导致温度检测装置的成本很高，对 于测量点数较多的应用，成本问题尤为突出。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决现有防爆型温度检测装置的成本高的问题，提供一 种本质安全型温度监测报警系统。本实用新型由检测控制器、多路转换器板和热电阻组成，检测控制器由检测控制器、多路转换器板和一组热电阻组成，所述一组热电阻中 有个热电阻，所述热电阻在多路转换器板的温度输入端分别采用三线制连接，多路转换器板的 测量恒流源输入端连接检测控制器的测量恒流源输出端，多路转换器板的四个地址输入端 连接检测控制器的四个地址输出端，多路转换器板的模拟信号输出端连接检测控制器的模 拟信号输入端，多路转换器板的恒流源返回端连接检测控制器的恒流源输入端，多路转换 器板的基准恒流源输入端连接检测控制器的基准恒流源输出端；检测控制器由电源模块、安全栅模块、测量模块和报警监测模块组成，所述电源模块用于给整个报警系统提供工作电源，检测控制器的测量恒流源输出 端为安全栅模块的测量恒流源输出端，安全栅模块的测量恒流源输入端连接报警监测模块 的测量恒流源输出端，检测控制器的四个地址输出端为安全栅模块的四个地址输出端，所 述安全栅模块的四个地址输入端连接报警监测模块的四个地址输出端，检测控制器的模拟 信号输入端为安全栅模块的模拟信号输入端，所述安全栅模块的模拟信号输出端连接报警 监测模块的模拟信号输入端，所述报警监测模块的模拟信号输出端连接测量模块的测量数 据信号输入端；所述安全栅模块的恒流源输出端连接报警监测模块的恒流源输入端，检测 控制器的恒流源输入端为安全栅模块的恒流源输入端，检测控制器的基准恒流源输出端为安全栅模块的基准恒流源输出端；所述安全栅模块的基准恒流源输入端连接报警监测模块 的基准恒流源输出端；所述报警监测模块的报警信号输出端连接测量模块的报警信号输入端。本实用新型的优点是本实用新型用于爆炸性气体环境的温度测量和超限报警监 测，由于其防爆等级为Exia II CT6，因此可应用于GB3836中划分的所有防爆场所。本实用新型是一套基于热电阻的低成本、高可靠的防爆系统，其成本远低于现有 同类产品。可在报警监测模块上为与之对应的热电阻设定低温报警和高温报警门限，设定 十分方便，报警上限值可通过测量电路直接测出。它同时具有热电阻短路和断路自动诊断 功能。发现短路或断路故障后，在测量模块上能够直接给出报警指示。具有高温和低温报 警功能。本实用新型具有成本低、功能强、可靠性高、电磁兼容性好及维修方便等优点。
图1为本实用新型的整体结构框图；图2为多路转换器板的电路结构图；图3为安全栅模块的电路结构图；图4为报警监测模块的电路结构图；图5为本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式由检测控制器 1、多路转换器板2和一组热电阻3组成，所述一组热电阻3中有16个热电阻3，所述热电阻3在多路转换器板2的温度输入端分别采用三线制连接，多路转换器 板2的测量恒流源输入端连接检测控制器1的测量恒流源输出端，多路转换器板2的四个 地址输入端连接检测控制器1的四个地址输出端，多路转换器板2的模拟信号输出端连接 检测控制器1的模拟信号输入端，多路转换器板2的恒流源返回端连接检测控制器1的 恒流源输入端，多路转换器板2的基准恒流源输入端连接检测控制器1的基准恒流源输出 端；检测控制器1由电源模块1-1、安全栅模块1-2、测量模块1-3和报警监测模块1_4 组成，所述电源模块1-1用于给整个报警系统提供工作电源，检测控制器1的测量恒流 源输出端为安全栅模块1-2的测量恒流源输出端，安全栅模块1-2的测量恒流源输入端连 接报警监测模块1-4的测量恒流源输出端，检测控制器1的四个地址输出端为安全栅模块 1-2的四个地址输出端，所述安全栅模块1-2的四个地址输入端连接报警监测模块1-4的 四个地址输出端，检测控制器1的模拟信号输入端为安全栅模块1-2的模拟信号输入端，所 述安全栅模块1-2的模拟信号输出端连接报警监测模块1-4的模拟信号输入端，所述报警 监测模块1-4的模拟信号输出端连接测量模块1-3的测量数据信号输入端；所述安全栅模 块1-2的恒流源输出端连接报警监测模块1-4的恒流源输入端，检测控制器1的恒流源输 入端为安全栅模块1-2的恒流源输入端，检测控制器1的基准恒流源输出端为安全栅模块 1-2的基准恒流源输出端；所述安全栅模块1-2的基准恒流源输入端连接报警监测模块1-4 的基准恒流源输出端；所述报警监测模块1-4的报警信号输出端连接测量模块1-3的报警信号输入端。本实施方式中热电阻3和多路转换器板2之间采用三线制连接，使测量精度不受 导线电阻影响。本实施方式采用三级结构，底层的热电阻3负责感知被测点温度的变化，中间层 的多路转换器板2负责循环接入每一路热电阻3，顶层的检测控制器1负责温度的监测、显 示、报警和故障指示等功能。图5中所示，检测控制器1A、电源模块1-1A、安全栅模块1_2A、测量模块1_3A和报 警监测模块1-4A是封装在箱体中，多路转换器板2A封装在防爆壳体中。
具体实施方式
二 下面结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的 进一步限定，报警监测模块1-4由测量恒流源1-41、通道显示模块1-42、十六进制地址发生 器1-43、报警通道锁存电路1-44、放大器1-45、基准恒流源1-46、报警上限设定电阻1-471、 报警下限设定电阻1-472、加法电路1-481、减法电路1-482、门限比较电路1-49和报警指示 电路1-40组成，报警监测模块1-4的测量恒流源输出端是测量恒流源1-41的正极输出端，报警监 测模块1-4的四个地址输出端同时与十六进制地址发生器1-43的四个地址输出端和显示 模块1-42的四个地址输入端连接，报警监测模块1-4的模拟信号输入端是放大器1-45的 输入端，报警监测模块1-4的恒流源输入端是测量恒流源1-41的负极输入端，基准恒流源 1-46的输出端与报警监测模块1-4基准恒流源输出端之间顺次串联有报警上限设定电阻 1-471和报警下限设定电阻1-472，十六进制地址发生器1-43的两个输入端与报警通道锁存电路1-44的两个输出端 一一对接，报警通道锁存电路1-44的两个输入端同时与门限比较电路1-49的两个输出端 和报警指示电路1-40的两个输入端连接；报警监测模块1-4基准恒流源输出端同时连接减法电路1-482的第一输入端和加 法电路1-481的第一输入端，放大器1-45的输出端连接加法电路1-481的第二输入端，基 准恒流源1-46的输出端同时连接门限比较电路1-49的上限电压输入端和减法电路1-482 的第二输入端，门限比较电路1-49的下限电压输入端连接在报警下限设定电阻1-472和报 警上限设定电阻1-471之间，加法电路1-481的输出端连接门限比较电路1-49的参考电压 输入端，放大器1-45的输出端为报警监测模块1-4的模拟信号输输出端；减法电路1-482 的输出端为报警监测模块1-4的报警信号输出端。其它组成及连接关系与实施方式一相 同。
具体实施方式
三下面结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二的 进一步限定，所述测量模块1-3由热电阻短路断路检测及报警指示电路1-31、第一转换开 关1-32、数据采集电路1-33、温度显示电路1-34、第二转换开关1_35和报警门限测量电路 1-36组成，测量模块1-3的模拟信号输入端是第一转换开关1-32的输入端，所述第一转换开 关1-32的输出端同时连接数据采集电路1-33的温度信号输入端和热电阻短路断路检测及 报警指示电路1-31的输入端，测量模块1-3的报警信号输入端是第二转换开关1-35的输 入端，所述第二转换开关1-35的输出端连接报警门限测量电路1-36的输入端，报警门限测量电路1-36的显示信号输出端同时连接温度显示电路1-34的输入端和数据采集电路1-33 的显示信号输出端。其它组成及连接关系与实施方式二相同。
具体实施方式
四下面结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式三的 进一步限定，所述多路转换器板2由三个多路转换开关2-1组成，所述多路转换开关2-1是 16路转换1路的转换开关；每个多路转换开关2-1的四个地址输入端同时连接多路转换器板2的四个地址输 入端，其中一个多路转换开关2-1的^Vout输入端为多路转换器板2的测量恒流源输入端， 该多路转换开关2-1的16个信号输出端分别连接一组热电阻3的16个热电阻31的一端， 第二个多路转换开关2-1的^Vout输出端为多路转换器板2的模拟信号输出端，该多路转换 开关2-1的16个信号输出端分别连接一组热电阻3的16个热电阻31的信号采集端，第三 个多路转换开关2-1的Aout输出端为多路转换器板2的恒流源返回端，该多路转换开关 2-1的16个信号输出端分别连接一组热电阻3的16个热电阻31的另一端。其它组成及连 接关系与实施方式三相同。
具体实施方式
五下面结合图3说明本实施方式，本实施方式与实施方式四的 不同之处在于，它还包括η块多路转换器板2、η个报警监测模块1-4和η组热电阻3， 4彡η彡1，并且所述安全栅模块1-2为五通道，测量模块1-3中的第一转换开关1_32为 五路转一路的开关，测量模块1-3中的第二转换开关1-35为五路转一路的开关，每块多路 转换器板2与一组热电阻3相连接，每块多路转换器板2通过安全栅模块1-2中的一个通 道与一个报警监测模块1-4连接，每个报警监测模块1-4的模拟信号输出端与第一转换开 关1-32的一个信号输入端连接；每个报警监测模块1-4的报警信号输出端与第二转换开关 1-35的一个信号输入端连接。其它组成及连接关系与实施方式四相同。本实施方式所述的本质安全型温度监测报警系统，最多可连接5个多路转换器板 2，每个多路转换器板2最多可连接16个热电阻3，系统最大配置时可接入80个热电阻3， 单个热电阻3由于通过模拟开关分时接入系统，发生短路或断路故障时，不影响系统工作， 并且只需要配备一个专用的五通道安全栅模块1-2，每通道用于保护一个多路转换器板2， 成本远低于现有同类产品。其报警监测模块1-4与多路转换器板2的个数为一一对应，其 可根据测量点数的多少进行选择。安全栅模块1-2的五个通道内包括6个独立的信号保护通路和4个共用的信号保 护通路。6个独立的信号保护通路保护的信号为模拟开关电源+5V、模拟开关电源-15V、 测量恒流源输入、基准恒流源输入、恒流源返回端、模拟信号输出；4个共用的信号保护通 路保护的信号为四个模拟开关地址输入端。图3所示，安全栅模块1-2是电阻/稳压二极管形式的安全栅，电阻用来限制输出 电流，稳压二极管用来限制输出电压，由于整个系统的电源模块1-1采用可靠隔离变压器 供电，且电源模块1-1中有保险管，因此安全栅模块1-2中可以没有保险管。当整个系统处于温度监测状态下，在报警监测模块1-4中，当测量温度超出设定 门限的范围，报警指示电路1-40会给出报警指示，同时报警通道锁存电路1-44锁定发生报 警的通道地址，并控制通道显示模块1-42循环显示报警通道。通过减法电路1-482获得减 法电路1-482两个输入端之间的电压，送往测量模块1-3，用于报警上限测定值的测量。当整个系统处于温度测量状态下，测量模块1-3对报警监测模块1-4中放大器1-45输出的电压信号进行检测，当电压过大时，由热电阻短路断路检测及报警指示电路 1-31给出断路故障报警指示，当电压过小时，给出短路故障报警指示。数据采集电路1-33 实时对报警监测模块1-4中放大器1-45输出的电压信号进行采集并转换成温度值，通过温 度显示电路1-34进行显示。拨动测量模块1-3中的转换开关到设定门限检查状态，可以对 减法电路1-482输出的电压信号进行采集并转换成温度值，通过温度显示电路1-34进行显 示，此温度值即为设定的报警上限温度。在报警监测模块1-4上，为避免安全栅模块1-2上的压降对门限比较的影响，使用 了加法电路1-481，在输入信号进入门限比较电路1-49之前，先叠加安全栅模块1-2上的 压降，这样，在门限比较电路1-49中，安全栅模块1-2上的压降相当于共模信号，不影响比 较结果。为避免安全栅模块1-2上的压降对报警上限设定值测量的影响，使用了减法电路 1-482，将信号中的安全栅模块1-2压降去掉。本实施方式所述的本质安全型温度监测报警系统有十分强大的功能，非常适合测 量点数较多、对可靠性要求较高的场所。
具体实施方式
六本实施方式是对实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，所述 安全栅模块1-2的防爆参数为:U0 = 24V,I0 = 120mA,C0 = 0. 08uF、LQ = 0. 5mH。其它组成 及连接关系与实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式
七本实施方式是对实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，所述 热电阻3的型号为Pt50、PtlOO、PtlOOO、Cu50或CulOO。其它组成及连接关系与实施方式 一、二、三、四或五相同。在多路转换器板2上装有一个热电阻3类型设定电阻器，更换不同阻值的精密电 阻，系统可接入不同型号的热电阻，不接热电阻的通道可连接到专用温度模拟电阻上。每个多路转换器板2连接的热电阻3只能是一种。
具体实施方式
八本实施方式是对实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，所述 检测控制器1采用钢制防爆箱体作为外壳。其它组成及连接关系与实施方式一、二、三、四 或五相同。本实施方式中箱体外壳的箱门上，可设置大尺寸观察窗口，对箱体整体进行屏蔽 处理，窗口安装屏蔽玻璃，其中所用到的航空电连接器全部加装滤波元件。除安全栅模块1-2安装于箱全内侧壁上，其余模块全部采用插板结构，便于维修。
具体实施方式
九本实施方式是对实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，所述 多路转换器板2采用防爆壳体封装。其它组成及连接关系与实施方式一、二、三、四或五相 同。多路转换器板2可安装在钢制接线箱内。本实用新型不局限于上述实施方式，还可以是上述各实施方式中所述技术特征的
合理组合。
权利要求1.一种本质安全型温度监测报警系统，其特征在于它由检测控制器(1)、多路转换器 板(2)和一组热电阻(3)组成，所述一组热电阻(3)中有16个热电阻(3)，所述热电阻C3)在多路转换器板O)的温度输入端分别采用三线制连接，多路转换器 板O)的测量恒流源输入端连接检测控制器(1)的测量恒流源输出端，多路转换器板(2) 的四个地址输入端连接检测控制器(1)的四个地址输出端，多路转换器板O)的模拟信号 输出端连接检测控制器(1)的模拟信号输入端，多路转换器板O)的恒流源返回端连接检 测控制器(1)的恒流源输入端，多路转换器板( 的基准恒流源输入端连接检测控制器(1) 的基准恒流源输出端；检测控制器(1)由电源模块(1-1)、安全栅模块(1-2)、测量模块(1-3)和报警监测模 块(1-4)组成，所述电源模块(1-1)用于给整个报警系统提供工作电源，检测控制器(1)的测量恒流 源输出端为安全栅模块(1-2)的测量恒流源输出端，安全栅模块(1- 的测量恒流源输入 端连接报警监测模块(1-4)的测量恒流源输出端，检测控制器(1)的四个地址输出端为安 全栅模块(1-2)的四个地址输出端，所述安全栅模块(1-2)的四个地址输入端连接报警监 测模块(1-4)的四个地址输出端，检测控制器(1)的模拟信号输入端为安全栅模块(1-2) 的模拟信号输入端，所述安全栅模块(1-2)的模拟信号输出端连接报警监测模块(1-4)的 模拟信号输入端，所述报警监测模块(1-4)的模拟信号输出端连接测量模块(1- 的测量 数据信号输入端；所述安全栅模块(1-2)的恒流源输出端连接报警监测模块(1-4)的恒流 源输入端，检测控制器(1)的恒流源输入端为安全栅模块(1- 的恒流源输入端，检测控 制器(1)的基准恒流源输出端为安全栅模块(1-2)的基准恒流源输出端；所述安全栅模块 (1-2)的基准恒流源输入端连接报警监测模块(1-4)的基准恒流源输出端；所述报警监测 模块(1-4)的报警信号输出端连接测量模块(1- 的报警信号输入端。
2.根据权利要求1所述的本质安全型温度监测报警系统，其特征在于报警监测模块 (1-4)由测量恒流源(1-41)、通道显示模块(1-42)、十六进制地址发生器(1-43)、报警通道 锁存电路(1-44)、放大器(1-45)、基准恒流源(1-46)、报警上限设定电阻(1-471)、报警下 限设定电阻(1-472)、加法电路(1-481)、减法电路(1-482)、门限比较电路(1-49)和报警指 示电路(1-40)组成，报警监测模块(1-4)的测量恒流源输出端是测量恒流源(1-41)的正极输出端，报警监 测模块(1-4)的四个地址输出端同时与十六进制地址发生器(1-4 的四个地址输出端和 显示模块(1-4 的四个地址输入端连接，报警监测模块(1-4)的模拟信号输入端是放大器 (1-45)的输入端，报警监测模块(1-4)的恒流源输入端是测量恒流源(1-41)的负极输入 端，基准恒流源(1-46)的输出端与报警监测模块(1-4)基准恒流源输出端之间顺次串联有 报警上限设定电阻(1-471)和报警下限设定电阻(1-472)，十六进制地址发生器(1-4 的两个输入端与报警通道锁存电路(1-44)的两个输出端 一一对接，报警通道锁存电路(1-44)的两个输入端同时与门限比较电路(1-49)的两个输 出端和报警指示电路(1-40)的两个输入端连接；报警监测模块(1-4)基准恒流源输出端同时连接减法电路(1-48 的第一输入端和加 法电路(1-481)的第一输入端，放大器(1-4 的输出端连接加法电路(1-481)的第二输入 端，基准恒流源(1-46)的输出端同时连接门限比较电路(1-49)的上限电压输入端和减法电路(1-48 的第二输入端，门限比较电路(1-49)的下限电压输入端连接在报警下限设定 电阻(1-472)和报警上限设定电阻(1-471)之间，加法电路(1-481)的输出端连接门限比 较电路(1-49)的参考电压输入端，放大器(1-4 的输出端为报警监测模块(1-4)的模拟信号输输出端；减法电路 (1-482)的输出端为报警监测模块(1-4)的报警信号输出端。
3.根据权利要求2所述的本质安全型温度监测报警系统，其特征在于所述测量模块 (1-3)由热电阻短路断路检测及报警指示电路(1-31)、第一转换开关(1-32)、数据采集电 路(1-33)、温度显示电路(1-34)、第二转换开关(1-3 和报警门限测量电路(1-36)组成，测量模块(1-3)的模拟信号输入端是第一转换开关(1-3 的输入端，所述第一转换 开关(1-32)的输出端同时连接数据采集电路(1-33)的温度信号输入端和热电阻短路断路 检测及报警指示电路(1-31)的输入端，测量模块(1- 的报警信号输入端是第二转换开关 (1-35)的输入端，所述第二转换开关(1-3 的输出端连接报警门限测量电路(1-36)的输 入端，报警门限测量电路(1-36)的显示信号输出端同时连接温度显示电路(1-34)的输入 端和数据采集电路(1-3 的显示信号输出端。
4.根据权利要求3所述的本质安全型温度监测报警系统，其特征在于所述多路转换 器板O)由三个多路转换开关(2-1)组成，所述多路转换开关(2-1)是16路转换1路的转 换开关；每个多路转换开关的四个地址输入端同时连接多路转换器板O)的四个地址 输入端，其中一个多路转换开关的Aout输入端为多路转换器板( 的测量恒流源输 入端，该多路转换开关的16个信号输出端分别连接一组热电阻(3)的16个热电阻 (31)的一端，第二个多路转换开关的Aout输出端为多路转换器板(2)的模拟信号输 出端，该多路转换开关的16个信号输出端分别连接一组热电阻(3)的16个热电阻 (31)的信号采集端，第三个多路转换开关的Aout输出端为多路转换器板⑵的恒流 源返回端，该多路转换开关的16个信号输出端分别连接一组热电阻(3)的16个热 电阻(31)的另一端。
5.根据权利要求4所述的本质安全型温度监测报警系统，其特征在于它还包括η块 多路转换器板0)、η个报警监测模块(1-4)和η组热电阻(3)，4彡η彡1，并且所述安全 栅模块(1-2)为五通道，测量模块(1-3)中的第一转换开关(1-32)为五路转一路的开关， 测量模块(1-3)中的第二转换开关(1-35)为五路转一路的开关，每块多路转换器板(2)与 一组热电阻C3)相连接，每块多路转换器板( 通过安全栅模块(1- 中的一个通道与一 个报警监测模块(1-4)连接，每个报警监测模块(1-4)的模拟信号输出端与第一转换开关 (1-32)的一个信号输入端连接；每个报警监测模块(1-4)的报警信号输出端与第二转换开 关(1-3 的一个信号输入端连接。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的本质安全型温度监测报警系统，其特征在于所 述热电阻(3)的型号为 Pt50、Ptl00、Ptl000、Cu50 或 CulOO。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的本质安全型温度监测报警系统，其特征在于所 述检测控制器(1)采用钢制防爆箱体作为外壳。
8.根据权利要求1、2、3、4或5所述的本质安全型温度监测报警系统，其特征在于所 述多路转换器板( 采用防爆壳体封装。
专利摘要本质安全型温度监测报警系统，属于温度检测技术领域。它解决了现有防爆型温度检测装置的成本高的问题。它由检测控制器、多路转换器板和热电阻组成，检测控制器由检测控制器、多路转换器板和一组热电阻组成，所述热电阻在多路转换器板的温度输入端分别采用三线制连接，多路转换器板的测量恒流源输入端连接检测控制器的测量恒流源输出端，多路转换器板的四个地址输入端连接检测控制器的四个地址输出端，多路转换器板的模拟信号输出端连接检测控制器的模拟信号输入端，多路转换器板的恒流源返回端连接检测控制器的恒流源输入端，多路转换器板的基准恒流源输入端连接检测控制器的基准恒流源输出端。本实用新型用于温度监测报警。
文档编号G01K1/00GK201917411SQ20102066977
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者刘晓华, 宋子刚, 张义勇, 金海峰 申请人:中国船舶重工集团公司第七 三研究所