智能温度、压力控制器的制作方法

本实用新型属于控制器技术领域，涉及一种智能温度、压力控制器。

背景技术：

温度控制器和压力控制器是工业中最长见的测量控制仪表，由于温度传感器和压力传感器输出信号不同，再有就是对信号标定以及计算方式也不一样，所以很难把温度、压力控制器兼容在同一个控制电路中，为了满足不同客户的要求，生产厂家就得生产热电阻控制器电路板、热电偶控制器电路板、压力控制器电路板等，使的库存加大，成本增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能温度、压力控制器，能兼容热电阻、热电偶、电压信号兼容输入，通过一种电路就可以连接压力传感器和温度传感器，减少生产商对电路部分的备货库存，降低成本。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

智能温度、压力控制器，包括外壳，外壳内设有主电路板，主电路板一面上集成了电源模块、引线插座、主采集电路模块、继电器报警输出模块和通讯模块，另一面上集成了显示按键模块；电源模块分别与主采集电路模块、继电器报警输出模块、通讯模块和显示按键模块电连接；

主采集电路模块包括信号统一调理电路、三选一模拟量选择开关、A/D转换模块和单片机MCU；压力传感器或温度传感器与信号统一调理电路电连接，信号统一调理电路经三选一模拟量选择开关与A/D转换模块电连接，A/D转换模块与MCU电连接，单片机MCU再分别与显示按键模块、继电器报警输出模块、模拟量变送输出模块及通讯模块电连接；

单片机MCU还与三选一模拟量选择开关连接，用于对输入信号选择控制三选一模拟量选择开关的通断；

信号统一调理电路用于将接收到的传感器信号转化为0～80mv的模拟电压信号，三选一模拟量选择开关根据输入的信号类型选择导通对应的线路，A/D转换模块用于将0～80mv的模拟电压信号转化为数字信号；单片机MCU作为中央处理器，用于对输入的数字信号进行计算处理；

外壳包括底壳和上盖，底壳和上盖可拆卸连接，底壳上设有传感器安装孔和引线安装孔；传感器安装孔内设有螺纹连接端，引线安装孔内设有引线航插端；集成了显示按键模块的主电路板一面朝向上盖一侧设置；

使用时，当需要测量压力时，螺纹连接端内设有压力传感器；当需要测量温度时，螺纹连接端与温度传感器连接。

优选地，MCU的DO端连接继电器报警输出模块，PWM端连接模拟量变送输出模块，TXD和RXD端口连接通讯模块。

优选地，继电器报警输出模块的各连接引线、电源模块连接的引线及模拟量变送输出模块的连接引线通过引线插座整理后通入引线航插端内。

优选地，单片机MCU还连接有存储器。

优选地，上盖上包覆有亚克力贴膜板，亚克力贴膜板上还贴有PVC贴膜；底壳和上盖螺纹连接或卡扣连接。

优选地，单片机MCU型号为R7FC908。

优选地，显示按键模块包括显示屏和按键，继电器报警输出模块包括多个继电器。

优选地，在主电路板上还设置有对应的指示灯，当某个继电器接通时，对应的指示灯亮；断开时，指示灯灭。

优选地，引线航插端为12芯航空插头。

优选地，信号统一调理电路接收的信号为压力传感器信号或温度传感器信号，温度传感器信号包括热电阻信号和热电偶信号。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开的智能温度、压力控制器，包括外壳，外壳内设有主电路板，主电路板上集成了电源模块、引线插座、主采集电路模块、继电器报警输出模块、通讯模块和显示按键模块，主采集电路模块包括信号统一调理电路、三选一模拟量选择开关、A/D转换模块和单片机MCU；MCU可以兼容输入压力传感器输出的mV级信号以及标准热电阻、热电偶输出的信号，三种信号经过信号统一调理电路处理后，最终都调理成0-80mV电压,三个通道的信号同时接入三选一模拟量选择开关，通过MCU控制将某一路信号送入A/D转换模块，A/D转换模块把模拟量转换为数字量后送MCU，MCU根据设定的输入信号类型，对输入信号进行运算处理，把测量结果通过显示屏显示出来。

热电阻、热电偶、电压信号兼容输入，一种电路可以连接温度传感器和压力传感器，方便生产，减少生产商对电路部分的备货库存；一体化设计，代替传统的传感器加数显仪表方式，把传感器和数显仪表结合在一体，减少客户现场传感器与数显仪表之间的引线连接和输入输出参数设定，只需简单设定启停数据，即可控制外部设备；电路部分采用模块化设计，继电器报警输出、模拟量变送输出、RS485通讯输出可以根据客户要求灵活插装，即减少资源浪费，又能个性化的满足客户需求。

多输入型智能温度、压力控制器主要由不锈钢壳体、电路板、引线航插等部分组成，结构紧凑、小巧，外壳采用不锈钢一次冲压成型，外型美观大气。

进一步，MCU通过DO端口驱动外部继电器报警输出模块，PWM端口驱动模拟量输出模块，实现报警输出和信号远传，通过TXD、RXD端口驱动通讯模块，实现设备远程监控。

进一步，通过引线插座将壳体内的连接引线整理后输出，方便工作人员现场安装。

进一步，单片机MCU连接存储器，加大了存储空间，方便查看历史数据。

进一步，通过在上盖上设置亚克力贴膜板和PVC贴膜，可以保证能够清楚看到显示屏上的数据，同时又加大了上盖的强度，保护了壳体内部的结构。

进一步，采用航空插头以阻止内部电磁能辐射或受到外界电磁场的干扰，机械寿命长。

进一步，信号统一调理电路可以接受压力传感器信号，也可以接收温度传感器信号，能兼容输入多种温度和多种压力传感器信号，节省成本、减少现场线路和调试等困难。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图；

图2为本实用新型的主电路板的结构示意图；

图3为本实用新型的结构原理框图；

图4为底壳的结构示意图；

图5为上盖的结构示意图；

图6为上盖上的贴膜板分解示意图；

图7为安装温度传感器时的结构示意图；

图8为安装压力传感器的结构示意图；

图9为三选一选择开关的示意图；

图10为信号统一调理电路的示意图；

其中，1为外壳，2为主电路板，3为螺纹连接端，4为引线航插端，5为主采集电路模块，6为引线插座，7为通讯模块，8为继电器报警输出模块，9为电源模块，10为底壳，11为上盖，12为亚克力贴膜板，13为PVC贴膜，14为按键，15为显示屏，16为温度传感器，17为压力传感器。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

如图1～2所示，本实用新型的智能温度、压力控制器，包括外壳1，外壳1内设有主电路板2，主电路板2上集成了电源模块9、引线插座6、主采集电路模块5、继电器报警输出模块8和通讯模块7。

如图3所示，电源模块9分别与主采集电路模块5、继电器报警输出模块8和显示按键模块电连接；主采集电路模块5包括信号统一调理电路、三选一模拟量选择开关、A/D转换模块和单片机MCU；压力传感器或温度传感器与信号统一调理电路电连接，信号统一调理电路经三选一模拟量选择开关与A/D转换模块电连接，A/D转换模块与MCU电连接，单片机MCU再分别与显示按键模块、继电器报警输出模块8、模拟量变送输出模块及通讯模块7电连接；单片机MCU还与三选一模拟量选择开关连接，用于对输入信号选择控制三选一模拟量选择开关的通断。

如图10所示，信号统一调理电路用于将接收到的传感器信号转化为0～80mv的模拟电压信号，如图9所示三选一模拟量选择开关根据输入的信号类型选择导通对应的线路，A/D转换模块用于将0～80mv的模拟电压信号转化为数字信号；单片机MCU作为中央处理器，用于对输入的数字信号进行计算处理；处理完后，与显示屏15上显示，或者输出给继电器报警输出模块8去控制外部电路，或者通过通讯模块7和模拟量变送输出模块实现数据的传输。

电源模块9连接的工作电源为DC24V或AC220V，工作电源经过电源模块9后均转化为直流电压，为不同的模块提供不同的电压，为三选一模拟选择开关电路、A/D转换模块和单片机MCU提供5V或9V的电压，为继电器报警输出模块8和模拟量变送输出模块提供15V的电压，为通讯模块7提供15V的电压。

三选一模拟量选择开关采用型号为CD4051芯片，当地址端A、B、C和禁止端IN的输入状态和接通通道具体见以下表格。

更优地是，单片机MCU还连接有存储器，存储器采用Atmel公司24C128，由于MCU自身的缓存较小，需要存储器存储大量的历史数据。

本实用新型的A/D转换模块可采用市面上多种规格型号的其中一种，但价格都比较昂贵，为了降低成本，还可采用型号为TL062C、TL431B和CD4051的三种芯片组合制作成双积分型A/D转换模块。

如图4所示，外壳1包括底壳10和上盖11，底壳10和上盖11可拆卸连接，底壳10上设有传感器安装孔和引线安装孔；传感器安装孔内设有螺纹连接端3，引线安装孔内设有引线航插端4。螺纹连接端3根据客户需求定制，一般采用M27*2或M27*1.5的螺纹，保证与各种传感器的装配。

外壳1采用1.2mm厚304不锈钢板冲压、拉伸而成，整体光滑平整，不同以往普通压力表或温度表外壳1的是，该外壳1采用内暗卡扣，底壳10和外壳1直径基本相同，整个外壳1浑然一体，无外凸边沿，底部封闭。当然，底壳10和上盖11的连接还是可以采用传统的螺纹连接方式的。

如图6所示，上盖11上包覆有亚克力贴膜板12，亚克力贴膜板12上还贴有PVC贴膜13。显示按键模块集成在主电路板2的一面上，显示按键模块包括显示屏15和多个按键14，亚克力贴膜板12上对应开有容纳显示屏15和按键14的孔。亚克力贴膜板12用5mm高铜柱和沉头螺钉固定在上盖11上。

如图7和8所示，当需要测量压力时，螺纹连接端3内设有压力传感器；当需要测量温度时，螺纹连接端3与温度传感器螺纹连接。

温度传感器可采用热电偶和热电阻作为感温元件，热电阻包括PT100型热电阻和CU50型热电阻，热电偶包括T型热电偶、R型热电偶、J型热电偶、WAR325热电偶、B型热电偶、K型热电偶、E型热电偶等，压力传感器输出0-80mv的电压信号，具体的测量范围在下表中说明。

本实用新型的智能控制器可以兼容输入压力传感器输出的mV级信号以及热电阻、热电偶输出的信号，三种信号经过信号统一调理电路，最终都调理成0-80mV电压信号，三个通道的信号同时接入三选一模拟量选择开关，通过MCU控制将三选一模拟量选择开关的某一路信号送入A/D转换模块，A/D转换模块把模拟量转换为数字量后送MCU，MCU根据设定的输入信号类型，对输入信号进行运算处理，把测量结果通过面板四位LED显示屏15显示出来，整产品的参数调试和设定是通过面板上的四个按键14完成。

同时，单片机MCU通过DO端口驱动继电器报警输出模块8，PWM端口驱动模拟量变送输出模块，实现报警输出和信号远传，通过TXD和RXD端口驱动通讯模块7，实现设备远程监控。

通讯模块7可利用现有技术中的有线传输模块和无线传输模块，包括WIFI模块、RS422模块、RS485模块或GPRS模块等等。

引线航插端4采用12芯航空插头，这样设计是因为继电器报警输出模块8包括4个继电器，每个继电器对应连接两根线，继电器的常开端和公开端各连接一根，另外电源模块9需要连接两根线，模拟量变送输出模块需要连接两根线。

更优地是，对于继电器报警输出模块8，还预留了一个备用的继电器位置，以满足客户的需求。继电器采用厦门宏发公司的HF32F-09HL。

在使用时，根据连接的传感器的型号首先在面板上设置好对应的输入信号类型，这样是为了单片机MCU之后去控制三选一模拟选择开关电路对应的那条支路连通。

通过MCU控制信号采集模拟开关，可以切换输入两种热电阻信号、七种热电偶信号和压力传感器信号，各类信号均可用标准信号源校整，更换接头传感器就可以制作成不同量程的温度、压力控制器。能兼容输入10种温度和多种压力传感器的智能控制器，节省成本、减少现场线路和调试等困难。本智能温度、压力控制器可用于管道、容器等场合的温度、压力测量与控制，在水利发电、火电站厂、市政供水、石油化工及暖通空调等行业可推广应用。