专利名称：热电偶输入模件的制作方法
技术领域：
本发明属于自动化控制领域中的现场总线温度采集器。热电偶输入模件是依托于 DeviceNet通讯协议构成的数据采集模块。每个热电偶输入模件带五个隔离型的模拟量通道， 模件通过五个模拟量输入端采集热电偶输入信号。在工作时，模件将热电偶上得到的电压信 号经过低通滤波、AD转换后经光耦隔离模块送入单片机，测量出热电偶对应的温度值，并通 过I/O数据通讯将测量得到温度值传送到DeviceNet网络主站设备，从而完成工业自动控制 系统中炉膛、炉壁和熔体等温度变化情况检测。
背景技术：
热电偶作为一种主要的测温元件，具有结构简单、制造容易、使用方便、测温范围宽、 测温精度高等特点。但是将热电偶应用在基于单片机的嵌入式系统领域时，却存在热电偶输 出热电势与温度之间为非线性关系的问题。非但如此，热电偶有分度号为B、 R、 S、 N、 K、 E、 J、 T型等多种热电偶材料，不同材料热电偶的非线性关系又各不相同。由此，根据不同分度 号的热电偶选择不同非线性计算变得十分复杂。然而，在工业自动控制领域，运用常规的热 电偶检测系统对炉膛、炉壁和熔体的温度变化情况进行检测时，往往需要机械地判定热电偶 分度号，并相应地釆用不同的非线性计算。这种情况无疑增加了检定工作的劳动强度，降低 了检定工作的效率。因此，长期以来，热电偶的检定一直是一项费时费力的工作。
发明内容
针对这些问题，人们一直在寻求热电偶分度号的智能判定功能，以适应复杂的工况和高 指标的控制要求。随着微处理器技术的发展和数字智能型控制器的实际应用，这种设想已变 成了现实。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是每个热电偶输入模件带五个隔离型的模拟 量通道，模件通过五个模拟量输入端采集热电偶输入信号。该模件符合DeviceNet协议规范， 作为DeviceNet从站设备，模件可以与其它任何符合DeviceNet协议规范的主站设备进行通 讯。在工作时，模件将热电偶上得到的电压信号经过低通滤波、AD转换后，经光耦隔离模块 送入单片机，进而测量出热电偶对应的温度值，并通过I/O数据通讯将测量得到温度值传送 到DeviceNet网络主站设备。模件A/D转换精度为16位，非线性度小于0. 002%，精度高达 0. 08%。
热电偶输入模件可以根据所接热电偶的不同，智能地判定所接热电偶的分度号(可检定 热电偶分度号有E、 K、 R、 S、 T),既而采用不同非线性计算，而用户只需要在操作站设定温
度量程即可。比较常规的热电偶测量装置，该模件这一智能判定分度号的功能，避免了大量 的手动査表的繁琐工作，这将大大提高热电偶检测系统的自动化程度。因此，热电偶输入模 件的智能判定功能，可以说是热电偶自动检测研究领域中的一个质的飞跃。
另外，该模件具有冷端补偿功能，可以补偿由于环境温度变化造成的测量误差；在掉电 状态下，此模件存入的参数将完整保存；该模件可以在操作站上对模拟量输入和输出信号进 行远程校准。
本发明的有益效果是，该模件可以用于各种基于DeviceNet的工业控制网络，能够方便 地通过网络进行管理和维护；可以智能地判定所接热电偶的分度号而采用不同非线性计算， 而用户只需要在操作站设定温度量程即可，这将大大提高自动控制系统的精度和适用性。
下面结合附图对本发明进一步说明。 图l热电偶输入模件构造图 图2热电偶输入模件电路原理图
在图中，1、隔离电源模块，2、 C緒收发器，3、光电隔离模块，4、晶振，5、 CAN控制器， 6、微控制器，7、 S-EEPROM和CPU管理芯片，8、热电偶采集模块，9、电路板，10、信号输入， 11、接入CAN网络，12、 24V直流电源。
具体实施例方式
在图1中，隔离电源模块(1)采用美国ST公司的X24LS05， CAN收发器(2)采用raiLIPS公 司的PCA82C250芯片，光电隔离模块(3)采用美国仙童公司的6N137，CAN控制器(5)采用PHILIPS 公司的SJA1000A芯片，微控制器(6)采用了美国ATMEL公司的AT89C55微控制器，S-EEPROM 和CPU管理芯片(7)采用美国XICOR公司的X5045芯片，热电偶采集模块(8)采用美国MAXIM 公司的MAX6675。
在图2中，热电偶信号输入(10)与热电偶采集模块(8)连接，热电偶采集模块(8)与微 控制器(6)连接，微控制器(6)与S-EEPROM和CPU管理芯片(7)连接，微控制器(6)与CAN控制 器(5)连接，CAN控制器(5)与晶振(4)连接，隔离电源模块(l)与24V直流电源(12)连接， 隔离电源模块(l)与CAN收发器电路(2)连接，CAN收发器电路(2)通过光电隔离模块电路(3) 与CAN控制器(5)连接，CAN收发器电路(2)与CAN网络(11)连接。
权利要求
1、一种自动化控制领域中依托DeviceNet通讯协议构成的数据采集模块。每个热电偶输入模件带五个隔离型的模拟量通道，模件通过这五个模拟量输入端采集热电偶输入信号。在工作时，模件将热电偶上得到的电压信号经过低通滤波、AD转换后经光耦隔离模块送入单片机，测量出热电偶对应的温度值，并通过I/O数据通讯将测量得到温度值传送到DeviceNet网络主站设备，从而完成工业自动控制系统中炉膛、炉壁和熔体等温度变化情况的检测。
全文摘要
热电偶输入模件，是依托于DeviceNet通讯协议构成的数据采集模块。这一模件通过5个模拟量输入端采集热电偶输入信号。与常规热电偶测量装置主要区别在于，该模件可以根据所接热电偶的不同，智能地判定所接热电偶的分度号(可检定热电偶分度号有E、K、R、S、T)，既而采用不同非线性计算，而用户只需要在操作站设定温度量程即可；此外，该模件具有冷端补偿功能，可以补偿由于环境温度变化造成的测量误差；在掉电状态下，此模件存入的参数将完整保存；该模件可以在操作站上对模拟量输入和输出信号进行远程校准。本发明的有益效果是，热电偶输入模件可以用于各种基于DeviceNet的工业控制网络，能够方便地通过网络进行管理和维护；可以智能地判定所接热电偶的分度号而采用不同非线性计算，而用户只需要在操作站设定温度量程即可，这将大大提高自动控制系统的精度和适用性。
文档编号G05B19/048GK101178592SQ20071017585
公开日2008年5月14日 申请日期2007年10月15日 优先权日2007年10月15日
发明者刘鸿鹏 申请人:北京时代金普科技发展有限公司