16路温度采样器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种16路温度采样器，通过上位机或PLC输出四路开关量信号经过TLP181光电耦和器隔离后接入16路温度采样器的A0、A1、A2、A3控制端口，该控制端口通过采用两片3线－8线译码器54LS138利用G1、G2A和G2B级联扩展成为4线－16线译码器来控制16个ADQ711电子开关进行通道选通；运算放大器LM2904将选中的某一通道温度信号转换成电压信号，经过HCNR200光电隔离芯片进行光电隔离，最后通过电压－电流转换芯片AD694，将电压信号转换成标准的电流信号。本实用新型能够减少了15路模拟量通道，有效地减少模拟量模块的配置数量，降低了工程成本。
【专利说明】16路温度采样器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种工业自动化控制领域的PtlOO温度数据采集仪表。
【背景技术】
[0002]在工业自动化PLC控制领域存在很多需要监测现场设备的温度，温度高报警或停机以保护设备由于温度过高而损坏。例如:某工业现场需要控制多台大型风机及水泵电机等。一台大型风机一般有电机定子温度3个、电机轴瓦温度2个、风机支撑瓦温度2个、风机止推轴瓦温度2个以及液力耦合器入口油温，液力耦合器出口油温等一台风机机组就有十几个的温度信号需要监控。通常是采用PLC可编程控制器模拟量温度模块来采集信号，每一个温度信号占用一个RTD模拟量通道，进行温度数据采集处理。当温度信号比较多时就需要配置多块RTD模拟量模块，由于RTD模拟量模块价位都比较高，所以PLC控制系统硬件成本较高。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种16路温度采样器，减少了 15路模拟量通道，有效地减少模拟量模块的配置数量，降低了工程成本。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种16路温度采样器，包括TLP181光电耦和器、通道选择芯片54LS138、16个电子开关ADQ711、运算放大器LM2904、HCNR200光电隔离芯片，电压一电流转换芯片AD694，其特征是上位机或PLC输出四路开关量信号经过TLP181光电耦和器隔离后接入16路温度采样器的A0、Al、A2、A3控制端口，通道选择芯片54LS138将四路开关量信号转化控制16个电子开关ADQ711进行通道选通；运算放大器LM2904将选中的某一通道温度信号转换成电压信号，经过HCNR200光电隔离芯片进行光电隔离，最后通过电压一电流转换芯片AD694,将电压信号转换成标准的电流信号。
[0005]其中通道选择芯片是采用两片3线一 8线译码器54LS138利用Gl、G2A和G2B级联扩展成为4线一 16线译码器。
[0006]本实用新型采用16路温度采样器后，用PLC可编程控制器的4路开关量信号组成二进制码，控制16路温度采样器输入通道的选通，16路温度信号只占用PLC控制器的I路模拟量通道。(5路开关量信号，可选通32路温度信号)。减少了 15路RTD模拟量通道，、有效地减少模拟量模块的配置数量，降低了工程成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是16路温度采样器系统框图。
[0008]图2是两片通道选择3线一 8线译码器54LS138。
[0009]图3是电子开关ADQ711。
[0010]图4是运算放大器LM2904、HCNR200光电隔离，电压一电流转换芯片AD694。
[0011]图5是多路电源供电图。
[0012]图6是开关量AO、Al、A2、A3选通控制电路图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，本16路温度采样器是通过上位机或PLC可编程控制器输出4路开关量信号组成二进制码，接入16路温度采样器的A0、A1、A2、A3控制端口，进行温度信号的通道选择。通道选择芯片是采用两片3线一 8线译码器54LS138，利用G1、G2A和G2B级联扩展成4线一 16线译码器来控制16个电子开关ADQ711进行温度信号通道选通。选中某一通道的温度(PT100热电阻)信号经高增益、内部频率补偿的专门运算放大器LM2904将温度(PT100电阻)信号转换成0-5V电压信号。为减少输入与输出的干扰采用HCNR200进行光电隔离，最后通过美国MJBAP EOIFE公司生产的电压一电流转换芯片AD694，将0-5V输入电压信号转换成标准的4-20Ma电流信号。AD694广泛应用于压力、流量、温度等信号的参数传递和对阀、调节器以及过程控制中一些常用设备的控制。它具有输入缓冲放大器、V/I转换电路、4Ma电流偏置及其选通和微调电路、参考电压电路、输入量程选择端、开路和越限报警输出端，功能较强，外部元件少。它能达到0.002 %的非线性度，精度高，且抗干扰性强，是过程控制、工业自动化和系统监测等领域中取代分立元件设计的一种理想集成电路。
[0014]如图2所示，通道选择IC754LS138芯片工作时IC454LS138禁止，将输入的0000?0111这8个代码译成8个低电平信号控制CHSO?CHS7通道选通。IC454LS138工作时IC754LS138禁止，将输入的1000?1111这8个代码译成8个低电平信号控制CHS8?CHS15通道选通。这样就用两个3线一 8线译码器扩展成一个4线一 16线的译码器。
[0015]如图3所示，电子开关ADQ711:(IC9?IC24)(图中显示4路，共计16路):单电源:1.8V至5.5V，导通电阻:2.5 Ω (典型值)，低导通电阻平坦度；_3dB带宽:>200MHz，轨到轨工作，16引脚TSS0P/S0IC封装;快速开关时间；接通时间tON:16ns，断开时间tOFF:1ns,典型功耗:〈0.01 μ W，TTL/CM0S 兼容型
[0016]如图4所示，运算放大器LM2904、HCNR200光电隔离，电压一电流转换芯片AD694的主要特点:
[0017]I)工作电压范围:+4.5V?+36V ；
[0018]2)输入范围:0?2V或O?1V ;
[0019]3)输出范围:4?20ΜΑ或，O?20ΜΑ;
[0020]4)输出端承受电压能力强，且能承受负电压；
[0021]5)具有输出开路或越限报警功能；
[0022]6)可与电流输出型D/A转换器直接配合使用，实现程控电流输出；
[0023]7)输出端可外接晶体管，这种方法降低芯片本身功耗，扩大使用的温度范围；
[0024]8)器件提供16脚陶瓷和塑料S1C封装形式，使用温度范围:_40°C?+85°C;还提供16脚塑料DIP封装形式，使用温度范围:0°C?+70°C。
[0025]图5是多路电源供电:由多路电源供电模块分别为电压一电流转换芯片AD694、通道选择54LS138芯片、电子开关ADQ711、运算放大器LM2904提供5V、±15V、24V独立的直流电源系统。
[0026]如图6所示,开关量A0、Al、A2、A3选通控制:由上位机或PLC开关量选通控制的输入开关量数字信号采用TLP181光电耦和器使上位机或PLC与温度采样器隔离后输入，保证了系统的安全。
[0027]供电方式有两种:a、由温度采样器供电，此时上位机为无源的触点输出。b、由上位机供电。此时上位机为有源输出。
【权利要求】
1.一种16路温度采样器，包括TLP181光电耦和器、通道选择芯片54LS138U6个电子开关ADQ711、运算放大器LM2904、HCNR200光电隔离芯片，电压一电流转换芯片AD694，其特征是上位机或PLC输出四路开关量信号经过TLP181光电耦和器隔离后接入16路温度采样器的A0、Al、A2、A3控制端口，通道选择芯片54LS138将四路开关量信号转化控制16个电子开关ADQ711进行通道选通；运算放大器LM2904将选中的某一通道温度信号转换成电压信号，经过HCNR200光电隔离芯片进行光电隔离，最后通过电压一电流转换芯片AD694，将电压信号转换成标准的电流信号。
2.如权利要求1所述的16路温度采样器，其特征是通道选择芯片是采用两片3线一8线译码器54LS138利用Gl、G2A和G2B级联扩展成为4线一 16线译码器。
【文档编号】G01K7/20GK204115905SQ201420538016
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】栗刚, 陈秀菊, 孔敏 申请人:西安航天自动化股份有限公司