一种无线钢水温度测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液体温度测量技术领域,更具体的说,是涉及一种无线钢水温度测量系统。
【背景技术】
[0002]液体温度测量技术广泛应用于日常的生活及工业控制中,在钢铁连铸过程中,中间包钢水温度是决定冷却水控制的关键参数,如何能准确测量出此温度并启动相应的控制措施是连铸的关键。名称为“一种基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置”、公开号为CN103954374A的中国专利提出了一种温度采集系统,它利用DS18B20单根数据线采集温度值并远程传送,但是由于DS18B20可以测量的温度范围窄(-55-125度),误差大(0.5度),所以不能满足测量钢水温度的要求,热电偶传感器响应时间快、精度高、测温范围广,适合工业应用。
【实用新型内容】
[0003]为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足,本实用新型提供了一种无线钢水温度测量系统。
[0004]本实用新型一种无线钢水温度测量系统,包括温度采集模块和温度接收显示模块,所述温度采集模块包括依次连接的热电偶传感器U2、温度调理及模数转换电路U3、单片机Ul主控电路和433M无线发送模块U4,所述数据接收显示模块包括无线接收模块U5、单片机U6主控电路、显示与报警电路U7,单片机主控电路U6分别连接无线接收模块U5和显示与报警电路U7。
[0005]所述温度采集模块的单片机Ul主控电路包括由晶振Y1、电容Cl、电容C2组成的晶振电路,电容C3、按键S1、电阻Rl组成的复位电路、电容C4组成的滤波电路;晶振Yl —端接单片机Ul的XTAL2,同时连接电容C2到地;另一端接单片机Ul的XTAL1,同时连接电容Cl到地;电阻R1、电容C3、按键SI构成单片机Ul的复位电路;电容C3—端接电源正极,另一端连接电阻Rl到地,电阻R1、电容C3 —端连接到单片机Ul的RST脚,按键SI的一端连接电源,另一端连接单片机Ul的RST脚;电容C4构成电源滤波电路;电容C4 一端连接到电源正极,电容C4的另一端连接到地;热电偶传感器U2采用防水屏蔽型热电偶温度传感器,通过导线引出连接到温度调理及模数转换电U3的T+,T-端,作为模拟信号的输入;温度调理及模数转换电U3包括ΜΑΧ6675芯片以及滤波电容ClO,电容ClO —个管脚接电源,另一管脚连接地;ΜΑΧ6675芯片直接通过三线串口连接到单片机Ul的P0.0-Ρ0.2 口 ;433Μ无线发送模块U4选用nRF905芯片,晶振Y2 —端接nRF905芯片U4的XTAL2,同时连接电容C15到地;另一端接nRF905芯片U4的XTALl,同时连接电容C16到地,电阻R3并联在晶振Y2两端;电容C8 —端连接nRF905芯片ANTl管脚,另一端接地,电容Cll 一端连接nRF905芯片ANT2管脚,另一端接地,电容C9和电感L3两端连接nRF905芯片ANTl和ANT2管脚,电感L2 —端连接nRF905芯片ANT2,另一端连接电容C13,电容C13的另一端连接发射天线,电感LI 一端连接nRF905芯片ANTl,另一端连接电容C12,电容C12的另一端连接地。
[0006]所述数据接收显示模块的单片机U6主控电路的1 口连接数码管显示电路和蜂鸣器报警电路;所述数码管显示电路包括三极管Ql、Q2、Q3、Q4和数码管,三极管Ql、Q2、Q3、Q4的发射级连接电源,基极通过电阻R7、R6、R5、R4连接到单片机U6的P3.2-P3.5 口,集电极连接到数码管的段选端,数码管的位选端通过电阻R8、R9、R10、RlU R12、R13、R14、R15连接到单片机U6的Pl 口 ;所述蜂鸣器报警电路由扬声器LS1、三极管Q5与电阻R16构成;扬声器LSl —端接电源正极,另一端接三极管Q5的集电极,三极管Q5的发射极接地,基极连接电阻R16到单片机U6的P0.0 口。
[0007]所述无线接收模块U5结构与433M无线发送模块U4相同。
[0008]本实用新型的采集发送端通过k型热电偶采集温度信号,温度调理电路实现对采集到的信号进行滤波、放大、冷端补偿,将信号转换为模数转换器能采集到的电压形式,单片机接收到模数转换信号后通过433M无线模块发送出去;接收显示端通过单片机控制433M无线接收模块实现对信号的接收与存储,并实时显示在数码管,当接收到的温度值超过报警上下限时,启动蜂鸣器报警。
[0009]本实用新型具有如下有益效果:
[0010]1、采用无线远程方式实现测量端与显示端分离,测量端无论环境多么恶劣都不会伤害到人身。
[0011]2、热电偶传感器可测量范围广,精度高,实用性强。
[0012]3、采用集成的MAX6675实现信号调理与AD转换,避免了分离器件带来设计的复杂性和不可靠性。
[0013]4、系统均采用5V供电,既可以用5V适配器,也可以用电池供电,使用方便。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的原理框图;
[0015]图2是本实用新型温度采集模块的单片机主控电路Ul电路图;
[0016]图3是本实用新型温度调理及模数转换部分U3电路图;
[0017]图4是本实用新型无线发送模块U4电路图;
[0018]图5是本实用新型温度接收显示模块单片机主控电路U6电路图;
[0019]图6是本实用新型数码管显示电路的电路图;
[0020]图7是本实用新型蜂鸣器报警电路的电路图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0022]如图1所示,温度传感器探头贴于缸体内侧,温度传感器探头延长导线连接至温度采集模块电路板端;温度采集模块包括依次连接的热电偶传感器U2、温度调理及模数转换电路U3、单片机Ul主控电路和433M无线发送模块U4,所述数据接收显示模块包括无线接收模块U5、单片机U6主控电路、显示与报警电路U7,单片机主控电路U6分别连接无线接收模块U5和显示与报警电路U7。
[0023]如图2-4所示,温度采集模块的单片机Ul主控电路包括由晶振Yl、电容Cl、电容C2组成的晶振电路,电容C3、按键S1、电阻Rl组成的复位电路、电容C4组成的滤波电路;晶振Yl—端接单片机Ul的XTAL2,同时连接电容C2到地;另一端接单片机Ul的XTALl,同时连接电容Cl到地;电阻R1、电容C3、按键SI构成单片机Ul的复位电路;电容C3 —端接电源正极,另一端连接电阻Rl到地,电阻R1、电容C3 —端连接到单片机Ul的RST脚,按键SI的一端连接电源,另一端连接单片机Ul的RST脚;电容C4构成电源滤波电路;电容C4 一端连接到电源正极,电容C4的另一端连接到地;热电偶传感器U2采用防水屏蔽型热电偶温度传感器,通过导线引出连
接到温度调理及模数转换电U3的T+,T-端,作为模拟信号的输入;温度调理及模数转换电U3包括MAX6675芯片以及滤波电容C10,电容ClO —个管脚接电源,另一管脚连接地;MAX6675芯片直接通过三线串口连接到单片机Ul的P0.0-P0.2 口 ;433M无线发送模块U4选用nRF905芯片,晶振Y2 —端接nRF905芯片U4的XTAL2,同时连接电容C15到地;另一端接nRF905芯片U4的XTAL1,同时连接电容C16到地,电阻R3并联在晶振Y2两端;电容C8 —端连接nRF905芯片ANTl管脚,另一端接地,电容Cll 一端连接nRF905芯片ANT2管脚,另一端接地,电容C9和电感L3两端连接nRF905芯片ANTl和ANT2管脚,电感L2 —端连接nRF905芯片ANT2,另一端连接电容C13,电容C13的另一端连接发射天线,电感LI 一端连接nRF905芯片ANT1,另一端连接电容C12,电容C12的另一端连接地;nRF905 芯片的 5,9, 16,18,22,24,26,27,28,29,30 管脚接地,nRF905 芯片的 4,17,25管脚接电源VCC,其余管脚直接连接到单片机Ul的P0.3-P0.7以及P2.0-P2.4 口,由单片机Ul控制其工作方式和数据传输。
[0024]如图5-6所示,数据接收显示模块的单片机U6主控电路的1 口连接数码管显示电路和蜂鸣器报警电路;所述数码管显示电路包括三极管Ql、Q2、Q3、Q4和数码管,三极管Ql、Q2、Q3、Q4的发射级连接电源,基极通过电阻R7、R6、R5、R4连接到单片机U6的P3.2-P3.5 口,集电极连接到数码管的段选端,数码管的位选端通过电阻R8、R9、R10、RlUR12、R13、R14、R15连接到单片机U6的Pl 口 ;所述蜂鸣器报警电路由扬声器LS1、三极管Q5与电阻R16构成;扬声器LSl —端接电源正极,另一端接三极管Q5的集电极,三极管Q5的发射极接地,基极连接电阻R16到单片机U6的P0.0 口。
[0025]本实用新型的使用:首先上电,然后下载程序配置nR905的工作方式以及温度报警的上下限值,最后通过显示屏观察钢水的温度值。
[0026]本实用新型工作原理:采集部分采用的是防水屏蔽k型热电偶温度传感器,这种传感器不仅测温范围广(最高可测到1000度),而且精度高(分辨率可达0.25度)。温度调理电路选择的是集成了热电偶放大器、冷端补偿、A/D转换器及SPI串口的MAX6675。避免了分立元件搭建电路带来的不可靠性,简化了系统的软硬件设计。单片机接收到MAX6675输出的数字信号后通过433M无线模块发送出去;接收显示端:单片机控制433M无线接收模块实现对信号的接收与存储,并实时显示在数码管,当接收到的温度值超过报警上下限时,启动蜂鸣器报警。
【主权项】
1.一种无线钢水温度测量系统,其特征在于,包括温度采集模块和温度接收显示模块,所述温度采集模块包括依次连接的热电偶传感器U2、温度调理及模数转换电路U3、单片机Ul主控电路和433M无线发送模块U4,所述数据接收显示模块包括无线接收模块U5、单片机U6主控电路、显示与报警电路U7,单片机主控电路U6分别连接无线接收模块U5和显示与报警电路U7。2.根据权利要求1所述的无线钢水温度测量系统,其特征在于,所述温度采集模块的单片机Ul主控电路包括由晶振Yl、电容Cl、电容C2组成的晶振电路,电容C3、按键S1、电阻Rl组成的复位电路、电容C4组成的滤波电路;晶振Yl —端接单片机Ul的XTAL2,同时连接电容C2到地;另一端接单片机Ul的XTALl,同时连接电容Cl到地;电阻R1、电容C3、按键SI构成单片机Ul的复位电路;电容C3—端接电源正极,另一端连接电阻Rl到地,电阻R1、电容C3 —端连接到单片机Ul的RST脚,按键SI的一端连接电源,另一端连接单片机Ul的RST脚;电容C4构成电源滤波电路;电容C4 一端连接到电源正极,电容C4的另一端连接到地;热电偶传感器U2采用防水屏蔽型热电偶温度传感器,通过导线引出连接到温度调理及模数转换电U3的T+,T-端,作为模拟信号的输入;温度调理及模数转换电U3包括MAX6675芯片以及滤波电容ClO,电容ClO —个管脚接电源,另一管脚连接地;MAX6675芯片直接通过三线串口连接到单片机Ul的P0.0-P0.2 口 ;433M无线发送模块U4选用nRF905芯片,晶振Y2 一端接nRF905芯片U4的XTAL2,同时连接电容C15到地;另一端接nRF905芯片U4的XTAL1,同时连接电容C16到地,电阻R3并联在晶振Y2两端;电容C8 —端连接nRF905芯片ANTl管脚,另一端接地,电容Cll 一端连接nRF905芯片ANT2管脚,另一端接地,电容C9和电感L3两端连接nRF905芯片ANTl和ANT2管脚,电感L2 —端连接nRF905芯片ANT2,另一端连接电容C13,电容C13的另一端连接发射天线,电感LI 一端连接nRF905芯片ANT1,另一端连接电容C12,电容C12的另一端连接地。3.根据权利要求1所述的无线钢水温度测量系统,其特征在于,所述数据接收显示模块的单片机U6主控电路的1 口连接数码管显示电路和蜂鸣器报警电路;所述数码管显示电路包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4和数码管,三极管Q1、Q2、Q3、Q4的发射级连接电源,基极通过电阻R7、R6、R5、R4连接到单片机U6的P3.2-P3.5 口,集电极连接到数码管的段选端,数码管的位选端通过电阻R8、R9、R10、RlU R12、R13、R14、R15连接到单片机U6的Pl口 ;所述蜂鸣器报警电路由扬声器LS1、三极管Q5与电阻R16构成;扬声器LSl —端接电源正极,另一端接三极管Q5的集电极,三极管Q5的发射极接地,基极连接电阻R16到单片机U6 的 P0.0 口。4.根据权利要求1所述的无线钢水温度测量系统,其特征在于,所述无线接收模块U5结构与433M无线发送模块U4相同。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无线钢水温度测量系统。本实用新型包括温度采集模块和温度接收显示模块,所述温度采集模块包括依次连接的热电偶传感器U2、温度调理及模数转换电路U3、单片机U1主控电路和433M无线发送模块U4,所述数据接收显示模块包括无线接收模块U5、单片机U6主控电路、显示与报警电路U7,单片机主控电路U6分别连接无线接收模块U5和显示与报警电路U7。本实用新型采用无线远程方式实现测量端与显示端分离,测量端无论环境多么恶劣都不会伤害到人身。
【IPC分类】G01K7/02
【公开号】CN204694361
【申请号】CN201520420578
【发明人】于柏
【申请人】天津商业大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月18日