微机温度测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于嵌入式微机温度检测技术领域，具体涉及一种用于监测水轮机组运行状态的微机温度测量仪。
【背景技术】
[0002 ]水轮机组是水电站的核心组成部分，其运行状态直接关系到整个水电站系统的运行状况，因此需要对水轮机组进行实时在线监测(主要包括水轮机组的运行温度、转速等进行参数)，尤其是对水轮机组的温度进行监测至关重要，一但监测到水轮机的运行温度过高后，就要对水轮机的转速进行调整，防止其温度过高而导致水轮机组发生故障(温度过高后，水轮机内部的机械结构会发生过热膨胀，导致机械摩擦增大，造成对水轮机的机械损伤，严重时甚至导致整个水轮机系统的崩溃)。
[0003]传统的水轮机组温度监测系统，多采用PC机(或工控机)加现场总线控制卡进行组网，其工作原理是由控制卡通过工业现场总线(CAN总线，RS485总线)与温度数据采集装置(温度传感器)进行通讯，温度数据采集装置采集水轮机的运行温度数据，控制卡再通过PC机提供的接口总线(ISA总线，PCI总线，USB总线)与PC级(工控机)或网络服务器进行数据交换；最后PC机(工控机)或网络服务器通过局域网于上层管理部门进行信息交互。这种基于PC机和控制卡的温度数据传输模式具有一下不足:
[0004]1.系统的结构复杂。不论是PC机或服务器都具有一套复杂的硬件系统与庞大的软件操作系统，系统的可靠性较差，很难保证长时间不间断的工作。
[0005]2.许多资源长期不用造成浪费。因为工作内容单一，在这样的系统中许多软件、硬件资源并没有使用，造成资源的浪费。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于监测水轮机组运行状态的微机温度测量仪。它可以实时对多组水轮机的运行温度数据进行数据采集和处理，同时可以实现CAN总线和RS485工业总线通信，并具有数据处理和数据存储等功能。该设备适用于不同通信接口设备之间的数据通信，并可实现系统的灵活配置和系统扩展。
[0007]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0008]—种微机温度测量仪，包括嵌入式微处理器、温度检测模块，数据存储模块、RS485模块、CAN总线模块、时钟芯片、IXD显示模块，所述嵌入式微处理器采用ARM Cortex-M3的32位嵌入式芯片STM32F103RCT6，所述RS485模块、CAN总线模块、时钟芯片、LCD显示模块分别与STM32F103RCT6连接;所述数据存储模块包括FLASH芯片和SD存储卡;所述温度检测模块包括至少三路温度信号检测电路，每路温度信号检测电路分别由整形电路和光电隔离电路串联组成;所述CAN总线模块包括一 ADM3053芯片、一共模电感和一 ESD保护芯片。
[0009]在上述技术方案中，RS485模块与STM32F103RCT6的UARTl 口连接。
[0010]在上述技术方案中，FLASH芯片和SD存储卡分别与STM32F103RCT6通过SPI串行总线连接。
[0011]在上述技术方案中，STM32F103RCT6通过I2C总线与时钟芯片连接。
[0012]在上述技术方案中，LCD显示模块与STM32F103RCT6的1口连接。
[0013]在上述技术方案中，STM32F103RCT6的RX脚和TX脚通过数据隔离芯片ADUM1402与RS485模块RX脚和TX脚连接，STM32F103RCT6的EN0-EN3脚通过数据隔离芯片ADUM1400与RS485模块的EN0-EN3脚连接。
[0014]在上述技术方案中，STM32F103RCT6还包括JTAG调试接口和USB接口。
[0015]本实用新型的优点和有益效果为:
[0016]本实用新型以STM32F103RCT6嵌入式微处理器作为微机温度测量仪的核心，它可以实时对多组水轮机的运行温度数据进行数据采集和处理，同时可以实现CAN总线和RS485工业总线通信，并具有数据处理和数据存储等功能；该设备适用于不同通信接口设备之间的数据通信，并可实现系统的灵活配置和系统扩展；同时由于是采用嵌入式设计的专用设备，使设备工作更加可靠。
【附图说明】
[0017]图1是实施例中微机温度测量仪的硬件结构框图；
[0018]图2是微机温度测量仪的整形电路的电路原理图；
[0019]图3是微机温度测量仪的光电隔离电路的电路原理图；
[0020]图4是实施例中RS485模块与STM32F103RCT6的电路连接图。
[0021 ] 图5是实施例中CAN总线模块与STM32F103RCT6的电路连接图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
[0023]本实用新型所涉及的一种用于监测水轮机组运行状态的微机温度测量仪，包括嵌入式微处理器(STM32F103RCT6)、温度检测模块，数据存储模块，RS485模块、CAN总线模块、时钟芯片、LCD显示模块和电源管理单元。其整体硬件结构框图如图1所示。
[0024]所述嵌入式微处理器是控制器的核心，作为底层大量、多种设备的实时控制与信息采集设备，微处理器不仅具有高速的运算能力和数据处理能力，还应具备高速的总线驱动能力，实现大数据量吞吐功能。在综合考虑性价比的基础上，确定所述嵌入式微处理器采用ARM Cortex-M3的32位嵌入式芯片STM32F103RCT6芯片，其具2个I2C接口、3个UART接口(支持IS07816接口，LIN，IrDA接口和调制解调控制)、2个SPI接口、I个CAN接口、I个USB 2.0接口、以及JTAG专用接口。
[0025]所述温度检测模块包括三路温度信号检测电路，如图1所示，第一路温度信号检测电路由第一整形电路和第一光电隔离电路连接组成，第二路温度信号检测电路由第二整形电路和第二光电隔离电路连接组成，第三路温度信号检测电路由第三整形电路和第三光电隔离电路连接组成;所述的第一整形电路、第二整形电路和第三整形电路的电路结构相同，所述第一光电隔离电路、第二光电隔离电路和第三光电隔离电路的电路结构相同；如图2-3所示，整形电路的输入端A用于接输入信号(温度信号)，整形电路的输出端B接光电隔离电路的输入端C，光电隔离电路的输出端D接STM32F103RCT6的1 口。
[0026]数据存储模块包括FLASH芯片和SD存储卡，FLASH芯片和SD存储卡分别与STM32F103RCT6通过SPI串行总线连接;其中FLASH芯片作为通用数据单元;SD存储卡作为外扩存储单元，用于大数据的导出和导入。
[0027]所述RS485模块作为工业现场总线接口与3了]\02?1031?(^6的1^1?1'1 口连接，为了减少外部环境干扰对设备的影响，本实用新型采用专用电源隔离芯片和数据隔离芯片，进行嵌入式温度检测部分和现场总线通信部分的完全隔离，大大提高了系统的可靠性。如图4所示，通过降压芯片将9V输入电压转换为5V电压，并通过专用电源隔离芯片ITB0505-3W为RS485模块提供5V电源；STM32F103RCT6的RX脚和TX脚通过数据隔离芯片ADUM1402与RS485模块RX脚和TX脚连接，STM32F103RCT6的EN0-EN3脚通过数据隔离芯片ADUM1400与RS485模块的EN0-EN3脚连接。
[0028]所述CAN总线模块采用专用CAN隔离芯片ADM3053(ADM3053是一款隔离式控制器区域网络物理层收发器，集成隔离DC/DC转换器，符合ISO 11898标准；该器件将双通道隔离器、CAN收发器和DC/DC转换器集成于单个SOIC表贴封装中。片内振荡器输出一对方波，以驱动内部变压器提供隔离电源;该器件采用5V单电源供电，提供完全隔离的CAN解决方案)，实现嵌入式温度检测部分和现场CAN总线通信部分的完全隔离，大大提高了系统的可靠性。CAN总线模块的硬件接口框图如图5所示，除了采用ADM3053芯片外，CAN总线模块还包括一共模电感和一ESD保护芯片，共模电感用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射，ESD(Electro-Static discharge，即“静电释放”)保护芯片用于进行防静电干扰。
[0029]所述LCD显示模块作为人机交互单元，用于实时显示水轮机组的检测温度，IXD显示模块与STM32F103RCT6的普通1 口连接。
[0030]STM32F103RCT6通过I2C总线与时钟芯片连接，STM32F103RCT6还包括JTAG调试接口和USB接口，STM32F103RCT6的UART2 口作为程序烧写口。
[0031]以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种微机温度测量仪，其特征在于:包括嵌入式微处理器、温度检测模块、数据存储模块、RS485模块、CAN总线模块、时钟芯片、LCD显示模块，所述嵌入式微处理器采用ARMCortex-M3的32位嵌入式芯片STM32F103RCT6，所述RS485模块、CAN总线模块、时钟芯片、LCD显示模块分别与STM32F103RCT6连接;所述数据存储模块包括FLASH芯片和SD存储卡;所述温度检测模块包括至少三路温度信号检测电路，每路温度信号检测电路分别由整形电路和光电隔离电路串联组成;所述CAN总线模块包括一 ADM3053芯片、一共模电感和一 ESD保护芯片。2.根据权利要求1所述的微机温度测量仪，其特征在于:RS485模块与STM32F103RCT6的UARTl 口 连接。3.根据权利要求1所述的微机温度测量仪，其特征在于=FLASH芯片和SD存储卡分别与STM32F103RCT6通过SPI串行总线连接。4.根据权利要求1所述的微机温度测量仪，其特征在于:STM32F103RCT6通过I2C总线与时钟芯片连接。5.根据权利要求1所述的微机温度测量仪，其特征在于:1XD显示模块与STM32F103RCT6的1 口连接。6.根据权利要求1所述的微机温度测量仪，其特征在于:STM32F103RCT6的RX脚和TX脚通过数据隔离芯片ADUM1402与RS485模块RX脚和TX脚连接，STM32F103RCT6的EN0-EN3脚通过数据隔离芯片ADUM1400与RS485模块的EN0-EN3脚连接。7.根据权利要求1所述的微机温度测量仪，其特征在于:STM32F103RCT6还包括JTAG调试接口和USB接口。
【专利摘要】本实用新型公开了一种微机温度测量仪，包括嵌入式微处理器、温度检测模块，数据存储模块、RS485模块、CAN总线模块、时钟芯片、LCD显示模块，所述嵌入式微处理器采用嵌入式芯片STM32F103RCT6，所述RS485模块、CAN总线模块、时钟芯片、LCD显示模块分别与STM32F103RCT6连接；所述数据存储模块包括FLASH芯片和SD存储卡；所述温度检测模块包括至少三路温度信号检测电路，每路温度信号检测电路分别由整形电路和光电隔离电路串联组成；所述CAN总线模块包括一ADM3053芯片、一共模电感和一ESD保护芯片。它可以实时对多组水轮机的运行温度数据进行数据采集和处理，同时可以实现CAN总线和RS485工业总线通信，并具有数据处理和数据存储等功能。
【IPC分类】G01K13/08, G01K1/02
【公开号】CN205300806
【申请号】
【发明人】裴彦明, 张辰玮, 熊金波
【申请人】天津明硕机电设备有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月30日