一种压机氧含量检测装置的制作方法

本实用新型主要涉及工业测量领域，更具体地说，涉及一种压机氧含量检测装置。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，企业越来越关注产品的质量，而在气体的生产和应用过程中，氧含量一直是一个重要的控制指标。这主要是由于氧气是一种化学活性比较强的物质，是一种较强的氧化剂。气体中氧含量的测定，一直为广大分析工作者所关注，如何能够准确、真实地给出待测样品中的氧浓度，一直是一个经久不衰的讨论话题。根据压机的结构和工作环境，选择氧化锆浓差电池法进行氧含量的检测。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种压机氧含量检测装置，其结构简单，通过电炉加热提供测量氧含量的高温环境，根据氧化锆管内壁吸附离子浓度的不同，产生的电压差传送到单片机，得出检测到的氧含量。

为解决上述技术问题，本实用新型一种压机氧含量检测装置包括测温热电偶、信号转换器Ⅰ、氧化锆管、信号转换器Ⅱ、电炉加热、继电器、电机、电机驱动、电磁阀、阀门驱动、单片机、显示模块、按键控制、报警模块、内存模块、电源模块，其结构简单，通过电炉加热提供测量氧含量的高温环境，根据氧化锆管内壁吸附离子浓度的不同，产生的电压差传送到单片机，得出检测到的氧含量。

其中，所述测温热电偶的输出端连接着信号转换器Ⅰ的输入端；所述信号转换器Ⅰ的输出端连接着单片机的输入端；所述氧化锆管的输出端连接着信号转换器Ⅱ的输入端；所述信号转换器Ⅱ的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着继电器的输入端；所述继电器的输出端连接着电炉加热的输入端；所述单片机的输出端连接着电机驱动的输入端；所述电机驱动的输出端连接着电机的输入端；所述单片机的输出端连接着阀门驱动的输入端；所述阀门驱动的输出端连接着电磁阀的输入端；所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端；所述按键控制的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着报警模块的输入端；所述单片机连接着内存模块；所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种压机氧含量检测装置所述单片机采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种压机氧含量检测装置所述测温热电偶采用TC7X0热电偶。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种压机氧含量检测装置所述继电器采用LY2NJ小型继电器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种压机氧含量检测装置所述电机驱动采用L298N芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种压机氧含量检测装置所述阀门驱动采用L9349芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种压机氧含量检测装置所述内存模块采用FM25256芯片。

控制效果：本实用新型一种压机氧含量检测装置，其结构简单，通过电炉加热提供测量氧含量的高温环境，根据氧化锆管内壁吸附离子浓度的不同，产生的电压差传送到单片机，得出检测到的氧含量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种压机氧含量检测装置的硬件结构图。

图2为本实用新型一种压机氧含量检测装置的单片机的电路图。

图3为本实用新型一种压机氧含量检测装置的氧化锆管、信号转换器Ⅱ的电路图。

图4为本实用新型一种压机氧含量检测装置的测温热电偶、信号转换器Ⅰ的电路图。

图5为本实用新型一种压机氧含量检测装置的显示模块的电路图。

图6为本实用新型一种压机氧含量检测装置的电源模块的电路图。

图7为本实用新型一种压机氧含量检测装置的报警模块的电路图。

图8为本实用新型一种压机氧含量检测装置的电磁阀、阀门驱动的电路图。

图9为本实用新型一种压机氧含量检测装置的内存模块的电路图。

图10为本实用新型一种压机氧含量检测装置的电机、电机驱动的电路图。

图11为本实用新型一种压机氧含量检测装置的电炉加热、继电器的电路图。

图12为本实用新型一种压机氧含量检测装置的按键控制的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，本实施方式所述一种压机氧含量检测装置包括测温热电偶、信号转换器Ⅰ、氧化锆管、信号转换器Ⅱ、电炉加热、继电器、光电隔离、电机、电机驱动、电磁阀、阀门驱动、单片机、显示模块、按键控制、报警模块、内存模块、电源模块，其结构简单，通过电炉加热提供测量氧含量的高温环境，根据氧化锆管内壁吸附离子浓度的不同，产生的电压差传送到单片机，得出检测到的氧含量。

其中，所述测温热电偶的输出端连接着信号转换器Ⅰ的输入端，测温热电偶采用TC7X0热电偶，测温热电偶用于检测电炉加热的温度值，检测氧化锆管工作时的环境温度的电压信号。

所述信号转换器Ⅰ的输出端连接着单片机的输入端，检测到的温度电压信号经过信号转换器Ⅰ的放大、整流、滤波后转换成数字温度信号传送到单片机中进行处理，信号转换器Ⅰ采用AD7714芯片和AD780芯片，AD7714工作在缓冲模式，允许在前端接退耦电容，以便滤除热电偶引线上的噪声；在缓冲模式下，AD7714的共模范围较窄，为使热电偶的差分电压处于合适的共模电压范围之内，AD7714的AIN2输入端应被偏置到2.5V基准电压上，信号转换器Ⅰ的BUF端与单片机的P1.6引脚相连接。

所述氧化锆管的输出端连接着信号转换器Ⅱ的输入端，氧化锆管采用71785SEX氧化锆管，氧化锆管在高温下具有氧离子传导特性，当氧化锆管壁两侧的氧分压不同，产生电势，根据电势值确定氧含量，氧化锆管输出电压信号，从VIN口输出到信号转换器Ⅱ。

所述信号转换器Ⅱ的输出端连接着单片机的输入端，信号转换器Ⅱ采用OPO7芯片和LM331芯片，信号转换器Ⅱ用于将氧化锆管的模拟信号转换成调频信号，隔离后传送到单片机，信号转换器Ⅱ的FOUT引脚与单片机的P3.5引脚相连接。

所述单片机的输出端连接着继电器的输入端，继电器采用LY2NJ小型继电器，由于电炉加热的控制电流较大，单片机不能直接控制电炉加热进行加热，通过继电器接收到的单片机的小电流去控制大电流的电炉加热，继电器的T_OUT端与单片机的P1.7引脚相连接。

所述继电器的输出端连接着电炉加热的输入端，电炉加热采用高阻值的电热丝，通电后产生热量，为氧化锆管测量氧气含量提供高温环境。

所述单片机的输出端连接着电机驱动的输入端，电机驱动采用L298N芯片，由于电机运转需要大电压进行供电，单片机直接输出的小电压无法直接给电机供电，单片机输出的信号通过电机驱动将输出的小电压信号转换为大电压信号给电机进行供电，单片机通过P0.4、P0.5、P0.6、P0.7、P1.4、P1.5引脚与电机驱动的IN1、IN2、IN3、IN4、EN A、EN B口相连接。

所述电机驱动的输出端连接着电机的输入端，电动机采用Y80M1-2型减速电动机，Y型电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪声低、振动小、运行安全可靠，适用于进行通风控制，实现氧化锆管的清洁，电机驱动的OUT1、OUT2和OUT3、OUT4口分别连接一个电机，电机驱动驱动两个电机实现氧化锆管的通风清洁。

所述单片机的输出端连接着阀门驱动的输入端，阀门驱动采用L9349芯片，每片L9349能驱动4个电磁阀工作，属于典型的低端驱动；通过Vs端口给芯片提供12V供电电压；当给输入端IN01、IN02、IN03、IN04输入PWM控制信号，就能方便地控制输出端以驱动4路电磁阀工作，OUT1和OUT2端口的最大驱动能力为5A，应该连接常闭电磁阀；OUT3和OUT4端口最大驱动能力为3A，应连接常开电磁阀，不可接反；EN端口为使能端，能通过单片机快速关闭芯片；L9349的数字地和模拟地分开，提高了阀门驱动的抗干扰能力。单片机通过P1.0、P1.1、P1.2、P1.3引脚输出控制信号到L9349芯片的IN01、IN02、IN03、IN04口，D1、D2、D3、D4口与单片机的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3引脚相连接，EN引脚与单片机的T0口相连接。

所述阀门驱动的输出端连接着电磁阀的输入端，电磁阀采用400X电磁阀，采用两种电磁阀进行控制，一种为常闭电磁阀，一种为常开电磁阀，电磁阀驱动从OUT1、OUT2输出控制信号控制常闭电磁阀LR_DUMP和RR_DUMP，电磁阀驱动从OUT3、OUT4输出控制信号控制常开电磁阀LR_ISO和RR_ISO

所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块可以显示检测到的温度值和氧气含量，显示模块采用LCD1602液晶显示屏，显示模块的DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与单片机的P3.0引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与单片机的P3.1引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与单片机的P3.2引脚相连接；信号处理模块的P3.0、P3.1、P3.2引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述按键控制的输出端连接着单片机的输入端，按键模块采用两个单一按键，按键S1用于调用存入的测量信息，按键S2用于控制氧化锆管进行氧气含量的测定，按键S1、S2一端接电阻后接地，一端分别与单片机的P3.6、P3.7引脚相连接。

所述单片机的输出端连接着报警模块的输入端，报警模块采用警铃和发光二极管组成简单的声光报警电路，当自然状态下，P3.3引脚输出高电平，Q1截止，警铃和发光二极管处于不工作状态，当检测到报警信号，P3.3引脚输出低电平，Q1导通，警铃发出声音，发光二极管发光，进行声光报警，报警模块的DB1端与单片机的P3.3引脚相连接。

所述单片机连接着内存模块，内存模块采用FM25256芯片，单片机将检测的氧含量信息存储到内存模块中，内存模块的CS、MISO、MOSI、SCLK端分别与NIC、NIC、NIC、NIC引脚相连接。

所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端，电源模块通过将220V电压转换为5V电压为单片机供电，工厂一般采用220V标准电压作为电源，但是由于单片机的工作电压为5V，通过电源模块将220V电压进行降压、滤波、稳压等转换成5V电压从VCC引脚输入到单片机。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述单片机采用AT89C51单片机。所述AT89C51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述测温热电偶采用TC7X0热电偶。铠装热电阻TC7X0探头部分是一种矿物绝缘电缆，通常称为铠装电缆，该种电缆包含了一种不锈钢外壳。内部导体被放在绝缘的、而且压缩在高度紧凑的陶瓷模块里。外面的护套是由不锈钢材质组成。内部的导线与热电偶护套测量位置末端焊接在一起。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述继电器采用LY2NJ小型继电器。继电器的工作原理由电磁铁、弱电电源和电键组成控制电路。由电动机、强电电源和电磁继电器的触点部分组成工作电路。闭合控制电路：电磁铁线圈中有控制电流通过时，电磁铁就吸引衔铁，使工作电路触点闭合，电动机启动。断开控制电路：电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起，在触点处切断

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述电机驱动采用L298N芯片。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电动机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电动机。L298可驱动2个电动机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。IN1、IN2、IN3、IN4脚接输入控制电平，控制电动机的正反转，ENA、ENB接控制使能端，控制电动机的停转。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述阀门驱动采用L9349芯片。每片L9349能驱动4个电磁阀工作，属于典型的低端驱动；通过Vs端口给芯片提供12V供电电压；当给输入端IN01、IN02、IN03、IN04输入PWM控制信号，就能方便地控制输出端以驱动4路电磁阀工作，OUT1和OUT2端口的最大驱动能力为5A，应该连接常闭电磁阀；OUT3和OUT4端口最大驱动能力为3A，应连接常开电磁阀，不可接反；L9349的数字地和模拟地分开，提高了驱动模块的抗干扰能力。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述内存模块采用FM25256芯片。FM25256是采用先进的铁电技术制造的非易失性存储器。使用工业标准串行外设接口SPI及其传输规约进行双向传输，它最大可以达到15MHz的操作速度。并且可以像RAM一样快速读写，数据在掉电后可以保存10年，能以总线速度进行写操作，无须延时。当数据被移入芯片后，下一个总线周期可以立刻开始而无须进行数轮循。FM25256使用高速SPI接口增强了铁电技术的高速写数据能力。其具有比其他非易失性存储器高得多的读写操作次数，可以承受超过一万亿次的读写操作。

本实用新型一种压机氧含量检测装置的工作原理为：一种压机氧含量检测装置采用氧化锆浓差电池法，单片机输出信号控制继电器控制电炉加热，为氧化锆管测氧提供高温环境，测温热电偶检测氧化锆管工作的环境温度，只有在700摄氏度左右的高温环境下，氧化锆管才能进行测温工作，氧化锆管在高温下具有氧离子传导特性，当氧化锆管壁两侧的氧分压不同，产生电势，将产生的电势差传送到信号转换器Ⅱ，进行放大、整流操作后传送到单片机，单片机根据电势差得出测得的氧气含量，测得的温度值和氧气含量在显示模块上显示出来，检测后的氧气含量值存储到内存模块，掉电后数据不丢失。由于氧化锆管经常进行测量，会有污垢留在管内，如不及时清洁会影响测量精度，压机氧含量检测装置自身带有清洁装置，单片机控制电机驱动电机进行通风处理，当通风结束及时关闭阀门，防止空气进入影响测量结果，按键模块用于调用数据及控制氧化锆管进行氧气含量的测量。电源模块为压机氧含量检测装置进行供电，完成氧气含量的在线测量。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。