多功能在線監測儀的製作方法

2023-05-20 18:00:06

專利名稱：：多功能在線監測儀的製作方法
技術領域：
：本實用新型與在汙染源現場採集數據的裝置有關，尤其與在現場採集模擬信號和開關量信號的監測裝置有關。技術背景已有的監測裝置功能單一，可靠性差，使用不方便。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種功能多樣、使用方便、可靠性高的多功能在線監測儀。本實用新型是這樣實現的本實用新型多功能在線監測儀，殼體上有開關量輸入端子、模擬量輸入端子、按鍵、液晶顯示器或者液晶顯示器連接端子、遠程通訊端子，開關量輸入端子與電阻並聯或串聯後與多路選擇器仏連接，仏與單片機仏和電壓比較器U2連接，模擬量輸入端子經濾波電路與AD轉換器仏連接，AD轉換器U3與單片機U7連接，時鐘晶片U4與單片機連接。單片機與三極體Q,的基極連接，三極體Q工的集電極與繼電器連接，單片機與存儲器U5連接。所說的單片機為晶片SM5964,單片機與通訊晶片Un連接，通訊晶片通過網絡伺服器與上位機連接，通訊晶片Un為MAX485。時鐘晶片為集成塊DS1302，與系統主板的5V電源連接，並與3.6V可充電電池連接。模擬量輸入端子為j4一Ju，AD轉換器133為8通道的TLV2548集成塊，開關量輸入端子為J22—J29，多路選擇器仏為八路選擇器MC14051集成塊，電壓比較器U2為集成塊LM393，模擬量輸入端子與電流轉電壓開關U6連接。本實用新型功能多樣，可現場採集多通道模擬信號或開關量、可顯示、貯存，並可供上位機查詢。電源採用雙電源，保證系統長時間掉電時，時鐘能繼續保持正確。使用方便，工作可靠性好。圖l為本實用新型框圖。圖2為開關量輸入部分電路原理圖。圖3為模擬量輸入部分電路原理圖。圖4為繼電器電路原理圖。圖5為時鐘部分電路原理圖。圖6為單片機電路原理圖。圖7為貯存器電路原理圖。圖8為遠程通訊晶片電路原理圖。圖9為電源電路圖。具體實施方式多功能在線監測儀連接環保部門的監控中心和汙染源監控現場端，將監控現場端數據傳輸至環保部門監控中心上位機，並接收上位機的控制命令。多功能在線監測儀採集現場模擬信號4一20MA或1一5V，將信號轉化為數字量，進行存儲，並進行數據傳輸。電路板及元件，機箱採用環保材料，電路板內有12位8通道AD轉換器U3，U3為TLV2548晶片。如圖9所示，系統供電電源為AC200—250V，機器內部有穩壓開關電源，將供電轉為12V—DC輸出，此輸出直接可以給網絡伺服器供電，同時也給內部的電路主板供電。電路板內部有12V和5V兩種電路，所以電路板內還有5V穩壓電源輸出，以供主板的工作電源。系統上電後，將復位內部各個工作寄存器，也就是單片機上電復位的過程，之後就是將存放現場模擬量數據和開關量數據的存儲電源初始化，以備準備新數據的採集和存儲，以及處理。先査詢開關量的輸入，開關量並接電阻的方式，防破壞功能，短路和斷路都會回饋開關量的信息。開關量的輸入，當外接設備的開關平時為常開時，在輸入端並接2.2K電阻，當平時為常閉時，在輸入端串接2.2K電阻。8路開關信號分別接入MC14051八路選擇器的8個輸入通道，由單片機控制哪個通道選通，選通輸出後再經LM393電壓比較器，來判斷電壓狀態，轉為數字的1或0輸出給單片機，單片機用一個變量來保存，從而判斷是否有開關量的報警。當接受上位機來的查詢開關量信息的命令代碼時，就把當前的狀態發出去，從而上位機就接收到了現場的幵關量的信息。MC14051為8路模擬選擇器，第9，10，ll腳為選擇通道地址腳，由程序來控制ABC的狀態，ABC由0和1的組合，通道從X0—X7，同一時刻X0—X7隻有一路能通過到X(14051-3)，(從而接到了LM393的電壓比較器輸入端，電壓的變化受外部的開關控制，最終體現在了箭頭的位置，也就是高低電平的狀態，由單片機査詢通過程序控制ABC的狀態來查取每個通道，這樣每個通道的狀態就由單片機直接查詢得到。模擬量的輸入，如果現場信號為1一5V，則信號經過J4一J11端子由電容電路濾波處理後接入8通道的AD轉換器TLV2548的模擬量輸入端，TLV2548為被動方式，由單片機發出時鐘信號和命令來查詢TLV2548的各個通道，TLV2548沒有專門的地址選擇，識別通道是通過命令來完成的(不做詳解)，每個通道返回兩個字節的數字量，有效位數為12位，既最大數字量為2的12次冪減1，也就是十進位的4095，也就是解析度為1/4095，簡單介紹一下解析度，當量程為4095時，能採集到的最小變化量為l，當量程為40950時，能採集到的最小變化量為10，依次類推。TLV2548共有8個模擬量通道，現以一個說明。假設現場儀表的模擬信號為4一20mA，則當模擬儀表的輸出電流為4mA時，採集到的數字量為819;當模擬儀表輸出的電流為20mA時，採集到的數字量為4095。按照線性的對應關係，現做如下表說明.-tableseeoriginaldocumentpage5由上表可看出，實際的電流為4—20mA，4是電氣的零點，也就是儀表的零點，由上表當儀表為零點時對應的數字量為819,所以在單片機處理的時候要把所得的數字值減掉819，然後再乘以儀表的量程再除以4095,這個值就是儀表的真實值了。不同的通道，不同的量程，進行不同的實際值換算，將值存儲在AT24存儲器中，並且將信息顯示在液晶屏上，同時也為上位機査詢做準備。如果現場信號為4一20mA，則需要將電流轉電壓開關U6撥到ON的位置，還要調節每路的可調電位器，使零點及量程能夠正確。(目的為將4一20mA的電流信號轉為1一5V的電壓信號)因為目前的AD的模擬量輸入基本都屬於電阻權網絡，採集電壓的輸入，所以需要一個電壓轉換的過程。時鐘數據的處理，時鐘晶片採用DS1302，晶振為32.768K，它的電源採用雙電源，既一個是系統主板的5V電源，一個是3.6V的高性能可充電電池，系統掉電後，時鐘靠電池仍然會繼續以很小的電流工作，內部有反向二極體，所以不會對整體系統供電，系統上電後又會對電池充電。充電有幾個模式可以由程序控制，也就是充電電壓的選擇和電流的選擇，可通過DS1302的內部電路進行調節。從而控制了充電電流和電壓的大小。這樣就保證了系統長時間掉電時，時鐘更夠繼續保持正確。DS1302通過5、6、7管腳與單片機通訊，把當前的時鐘數據傳給單片機，以顯示，存儲。周期性的讀取時鐘晶片DS1302，依據此時間來來計算何時候存儲，既間隔。單片機隨時掃描到按鍵的輸入，根據輸入的信息處理並顯示。繼電器輸出，輸出為常開或常閉，繼電器為12VDC,由於單片機不能直接驅動繼電器動作，所以通過C1815三極體來驅動它動作，從而達到輸出有常開常閉的動作。動作與否由上位機來通過命令控制。存儲採用AT24C512EEPR0M，64KEEPR0M，可擴展。與單片機間以I方C總線的方式與單片機通訊，現場數據的內容存儲在AT內，當需要時再從AT內取出。按鍵為6個，採用機械鍵芯，顯示部分採用128*64點液晶。採集系統和網絡伺服器間通過485通訊進行數據傳輸，對485晶片簡單說明，l腳數字接收，2腳數字發送，3腳控制，6、7腳485通訊管腳，電路中有P6KE12CA防雷，R86，R87自恢復，通訊採用RS485半雙工，波特率9600，校驗位無，數據位8,停止位1,和網絡伺服器間通訊，以被動方式，由上位機來查詢本設備的信息。單片機處理晶片(SM5964),晶振為11.0592，以51為內核，所有數據採集，顯示處理，數據傳輸都通過它來完成，具有內部看門狗，可以可靠工作。權利要求1、多功能在線監測儀，其特徵在於殼體上有開關量輸入端子、模擬量輸入端子、按鍵、液晶顯示器或者液晶顯示器連接端子、遠程通訊端子，開關量輸入端子與電阻並聯或串聯後與多路選擇器U1連接，U1與單片機U7和電壓比較器U2連接，模擬量輸入端子經濾波電路與AD轉換器U3連接，AD轉換器U3與單片機U7連接，時鐘晶片U4與單片機連接。2、根據權利要求1所述的多功能在線監測儀，其特徵在於單片機與三極體Qi的基極連接，三極體Q,的集電極與繼電器連接，單片機與存儲器U5連接。3、根據權利要求1所述的多功能在線監測儀，其特徵在於所說的單片機為晶片SM5964，單片機與通訊晶片Un連接，通訊晶片通過網絡伺服器與上位機連接，通訊晶片Uu為MAX485。4、根據權利要求1所述的多功能在線監測儀，其特徵在於時鐘晶片為集成塊DS1302，與系統主板的5V電源連接，並與3.6V可充電電池連接。5、根據權利要求1所述的多功能在線監測儀，其特徵在於模擬量輸入端子為j4一Ju，AD轉換器U3為8通道的TLV2548集成塊，開關量輸入端子為J22—J29，AD，多路選擇器比為八路選擇器MC14051集成塊，電壓比較器112為集成塊LM393,模擬量輸入端子與電流轉電壓開關U6連接。專利摘要本實用新型為多功能在線監測儀，解決已有監測儀功能單一，可靠性差，使用不方便的問題。殼體上有開關量輸入端子、模擬量輸入端子、按鍵、液晶顯示器或者液晶顯示器連接端子、遠程通訊端子，開關量輸入端子與電阻並聯或串聯後與多路選擇器U1連接，U1與單片機U7和電壓比較器U2連接，模擬量輸入端子經濾波電路與AD轉換器U3連接，AD轉換器U3與單片機連接，時鐘晶片U4與單片機連接，單片機與三極體Q1的基極連接，三極體Q1的集電極與繼電器連接，單片機與存儲器U5連接。文檔編號G01D21/00GK201221954SQ200820063528公開日2009年4月15日申請日期2008年5月28日優先權日2008年5月28日發明者彭軼清,浩楊,鄒旭輝,冶陶申請人:四川清和科技有限公司