温度报警装置（共8篇）
温度报警装置 篇1
根据国家食品药品监督管理局颁发的国食药监市【2007】299号文件《关于印发体外诊断试剂经营企业 (批发) 验收标准和开办申请程序的通知》, 《体外诊断试剂经营企业 (批发) 验收标准》第十一条的要求:冷库应配有自动监测、调控、显示、记录温度状况和自动报警的设备。
设计的该项“温度监测与超限报警装置”能满足绝大多数冷库的改造, 以符合法规认证的要求。
同时该装置也适用于-10~80℃温度范围内实验室、冷库、冷柜、机房、老化房、建筑材料等环境的温度监测与超限报警。
1 项目需求与关键性能指标
供电方式:交流220V供电, 装置供电与冷库供电需独立
温度监测范围:-10~50℃ (≤精确度1℃)
温度采样时间间隔不大于1min
温度传感器:热电阻或铂电阻
温度显示:装置可显示温度值
温度记录方式:温度实时记录, 并通过RS232端口实现远程PC监测
报警条件:超过预设温度上下限时报警
报警方式:声光报警
外部接口:可接驳消防控制系统或者多点报警
带报警延迟功能
可同时监测3~6台设备或温度点
便于现场安装固定
2 设计思路与方案选型
2.1 设计思路 (如图1所示)
(1) 选用模块化温控仪, 需具备三种功能:温度值显示;温度上下限设置;超限报警控制
(2) 温度传感器将采集到的温度信号传送给温控仪, 温控仪实现当前温度值数字显示
(3) 温控仪与PC连接, 实现温度值的适时监测显示
(4) 温控仪当检测到温度值操作设定上下限值时, 给出“报警控制信号”
(5) 报警控制器接收到“报警控制信号”后, 控制声光报警器报警
(6) 通过外部端口, 可实现多个温控仪输入和多个远程报警器
2.2 设计方案与温控仪的选型
2.2.1 设计方案一
设计说明:
1) 温控仪选用“OMRON E5C2系列工业温控表” (见附件一)
2) 每一个设备 (温控点) 使用一套温控装置, 可以直观显示当前温度值
3) 一台电脑监测多台温控仪 (需采用RS-485接口) , 利用labview自编软件, 在一个窗口监测多个温控点
4) 当任一套温控装置温度超标时, 现场装置声光报警, 同时通过“报警控制集线器”控制保安岗亭的声光报警器进行报警提醒。
2.2.2 设计方案二
设计说明:
1) 选用的“泽大ZDR-31b智能温度记录仪”温控仪需具备可同时监测3路温度传感器 (见附件二)
2) 通过一台电脑监测6路温度传感器, 或者两台电脑分别监测3路传感器, 借用购买的仪器配套软件实现温度适时监测
3) 当任一套温控装置温度超标时, 通过报警控制集线器控制现场和保安岗亭的声光报警器同时进行报警提醒。
2.2.3 设计方案对比与方案确定 (如下表1)
1) 设计方案一:
优点:现场温度查看、温度报警区域识别更直观, 自行开发软件可更加人性化
缺点:硬件成本高, 人力投入工作量大
2) 设计方案二:
优点:硬件成本低, 人力投入工作量小
缺点:温度超限报警后, 需查看温控表确认报警区域
3) 在满足设计需求的基础上, 从易于实现和成本角度, 最终选择“设计方案二”。
3 详细设计报告
3.1 设计原理 (如图4所示)
3.2 温度控制仪参数说明
型号:ZDR-31B
生产厂商:杭州泽大仪器有限公司
技术参数:
测量范围:温度:-40~100℃
测量精度:温度:±0.2~0.5℃
记录容量:7420~30900组
记录间隔:2s~24h连续可调
通讯接口:RS-232
功能说明:
(1) 全程跟踪记录温度数据, 记录时间长 (15min记录一次数据, 可记录长达3个多月甚至更长的时间) 。
(2) 整机功耗小, 使用锂电池供电 (也可采用外接电源供电) , 电池寿命可达一年以上。
(3) 记录实验室、冷库、冷柜、机房、建筑材料等环境中的温度参数的变化, 可以随时记录下载, 下载的数据可以做成WORD或EXCEL文档, 方便研究或上级单位的检查。
(4) 软件有中英文两种版本, 可任意选择, 英文版具有国际通用性。
(5) 软件功能强大, 显示整个过程的最大小值及平均值, 数据查看方便。
(6) 可另配数据拼接软件, 将每次下载的数据曲线连接成完整的曲线。
(7) 记录时间间隔从2s~24h任意设置。
(8) 体积小, 操作简单, 性能可靠 (适应恶劣环境, 失电时不丢失数据) 。
(9) 可由自己设定温度的上下限;超限, 报警器自动报警 (报警器可放在办公室或值班室) 。
接口定义:
(1) 串行输出端口接口定义
输出接口:DB9公头
(2) 报警器输出端口接口定义 (参照下图所示)
温度记录仪内部CPU控制信号通过一个mos管驱动输出, 需要外部提供电源。电源输入端串接一个二极管作为电源保护。Vin电压取值公式如下:
Vout=Vin-VD (VD≈0.5V)
根据自带的报警器推荐control output (Vout) 信号在3.2V左右, 故选用3.7V电源输入。
3.3 报警控制集线器的设计
3.3.1 报警控制集线器设计要求
1) 提供3.7V电压输出, 电流>100m A
2) 可提供2路及以上“温度控制仪”报警控制信号接口
3) 可输出2路及以上报警开关控制信号 (控制电压AC220V, 电流500m A)
4) 具有自检功能
3.3.2 报警控制集线器原理图设计
1) 电源原理设计说明
LM317器件性能参数:
(1) 输入电压12~30V
(2) 输出电流超过1.5A
(3) 输出电压在1.2V和37V之间可调
典型应用与器件取值:
根据IC资料, 得到:
取:Vss=3.7V, R1=220Ω时,
算得:R2≈431Ω
故:R2取500Ω~2KΩ可调电位器均可
电路说明:
CB1和CB2是两个跳线帽, 用于电路调试, 检修使用。
C1和C2用作电源高频滤波, 减少网电源干扰。
2) 输入电路原理设计说明
ULN2003器件性能参数:
输入电压:Vin (ON) 2.8~24V (满足温度记录仪control output输入电压3.2V的需求)
Vin (OFF) 0~0.7V
输出电压=VCC:0~50V
电路说明:
R3、R4为下拉电阻, 在J2空置情况下, 保证U3 (ULN2003) 输入端处于低点位 (≈0V)
S1、S2为报警自检开关, 在开关闭合状态下, 模拟报警控制信号输入。
3) 输出控制电路原理设计说明
Omron G3R-202PN-DC12继电器参数说明:
额定电压:DC12V (DC9.6~14.4V)
绝缘方式:光电三端双向可控硅开关
适用负载:2A AC110~240V*2
电路说明:
D1、D3反向并联在继电器线圈两端, 用于提高继电器关断速度
R5、R6为D2、D4发光二极管限流电阻, 通常取300Ω左右, 电流在40m A左右。
ID= (VCC-VD) /R
4) 报警控制集线器PCB设计
Rule Followed By Router (布板规则)
Clearance Constraint (间隙) :40mil
Width Constraint (线宽) :40mil
因为J4端口控制的是AC220V电压, 继电器到J4端需要独立布线, 并且用热熔胶覆盖。
5) 报警控制集线器调试方案与测试结果
4 装置统调方案与测试结果
4.1 装配接线图
4.2 物料清单 (略)
4.3 装置统调方案与测试结果
5 总结
我的工作是设备维修与管理, 设备改造需要掌握扎实的电子、工控、机械等多方面的专业知识, 而尤其是电子技术的应用将有效地降低设备改造成本, “温度测量与报警装置”的设计有效地将电子技术和工控技术相结合应用, 为医院创造了效益, 深受临床科室的好评, 使我的工作更具专业性。
摘要：冷库应配有自动监测、调控、显示、记录温度状况和自动报警的设备。设计的该项“温度监测与超限报警装置”能满足绝大多数冷库的改造, 以符合法规认证的要求。同时该装置也适用于-1080℃温度范围内实验室、冷库、冷柜、机房、老化房、建筑材料等环境的温度监测与超限报警。
关键词：温度监测,报警,装置设计
温度报警装置 篇2
本文介绍利用架线和铁轨传输信号,采用两个不同频率的音频信号,分别对不同两个频率的.载波信号进行调频,用于双行线路的同方向运行的两台架线电机车进行追尾报警,其报警距离在100～300米之间可调,解决了左右线路上的运行架线电机车相互干扰的问题.
作 者：吴国辉 吴奇亮 作者单位：吴国辉(上饶职业技术学院,江西上饶,334109)
吴奇亮(上饶县供电局,江西上饶,334109)
温度报警装置 篇3
使用机车轴承温度监测报警装置 (以下简称监测装置) 监测机车走行部状态是保证列车安全运行的一个重要手段, 随着铁路列车运行速度的不断提高, 要求监测装置始终保持良好的状态。近几年, 监测装置普遍采用单总线数字温度传感器, 单总线就是将控制线、地址线、数据线合为1条总线, 1条总线可以接多个数字温度传感器。与传统的模拟温度传感器相比, 这种连接方法大大简化了测温线路, 提高了测温线路的可靠性, 降低了测温线路故障率, 但也存在不足之处。这种连接方法在1条总线上并接着许多温度传感器, 只要其中1个温度传感器的连接线发生短路, 整个监测装置就瘫痪, 若短路故障时有时无就更难找到故障的准确位置。为了能及时对故障进行处理, 本文根据单总线数字温度传感器的特点, 提出了具体的检查处理方法。
2 检查处理方法
监测装置故障主要发生在测温线路上, 测温线路故障会导致连接线开路、短路或主机经常复位。监测装置采用单总线数字温度传感器, 每个温度传感器有GND、数据信号输入/输出QD及外部电源输入VDD三个引脚, 多个温度传感器的3个引脚并接后通过地线、数据线和电源线与监测装置主机连接, 如图1所示。温度传感器工作电压范围为3.0～5.5 V, 温度转换期间工作电流约为1 mA, 电源可由外部电源提供也可由内部寄生电源提供。由内部寄生电源提供时, 温度传感器电源引脚应接地, 此时温度传感器从数据线上汲取能量。根据这些特点, 可以采取以下检查方法来查找短路的位置。
2.1 连接线开路
监测装置测温线路中接线盒与接线盒之间、接线盒与温度传感器之间都是通过带有插头的连接线来连接的, 开路一般发生在接线盒插座与插头连接处。发生开路故障的原因是机车运行时插头不断抖动, 导致插头上面插孔的内径逐渐扩大到大于插座上面插针的外径。
这种开路故障一般只会出现部分测量点温度显示不正常, 通过查看监测装置主机记录的故障测量点位置, 结合监测装置布线图找到可能存在开路的接线盒, 将相关的插头从插座上取下来, 用新插座上的插针插入插座的每个插孔, 找到感觉插孔变大的连接线插头, 更换相关的连接线即可排除故障。对发生过此类故障的连接线要在靠近插头插座的地方加装线卡, 以减少插头抖动的频率与幅度, 避免再次发生故障。
2.2 连接线短路
监测装置测温线路连接线所用的导线是三芯屏蔽电缆线, 三芯屏蔽电缆线在机车运行中牢固连接在一起发生的短路故障极少, 且这种短路故障容易处理, 本文主要针对三芯导线之间时有时无的短路故障进行讨论。连接线老化、烧损或被异物碰撞等都会导致连接线绝缘层破损, 破损的连接线可能直接接触短路, 也可能因绝缘被破坏后浸泡了污水造成短路。
绝大多数短路故障是绝缘被破坏引起的, 绝缘被破坏就好像在三芯导线之间另外加了“电阻”, 当这些“电阻”的阻值逐渐变小时, 数据线上所传递信号的高电平电压也会逐渐变小, 小到一定程度时监测装置主机就无法识别数据线上所传递的信号, 此时就会发生短路故障。连接线三芯导线之间绝缘被破坏引起的短路故障通常只发生在数据线与地线之间, 故障发生时监测装置就会瘫痪, 主机会有发生故障的记录, 但没有具体发生的位置, 所以必须采取相应的检查方法来查找故障位置。
为了查找数据线与地线之间因绝缘不良发生短路的位置, 可在监测装置主机与接线盒的连接线中串接1根检测专用连接线, 并在该连接线数据线与地线之间加装1只数字式直流电压表 (见图2) 。图2中A、F、G、H、C接线盒在前转向架上, B、I、J、K、D接线盒在后转向架上。检查时先按监测装置主机复位键, 记录电压表数值, 然后卸下E接线盒通往A接线盒 (或E接线盒通往B接线盒) 的连接线, 同时记录电压表数值。两次记录的电压数值相差约为50 mV, 如果相差值大大超过50 mV, 前转向架 (或后转向架) 上的连接线就有问题需要进一步检查。
发现问题时就将E接线盒通往A接线盒 (或E接线盒通往B接线盒) 的连接线重新接上, 再按一下监测装置主机复位键、记录电压表数值, 接着卸下通往H接线盒 (或K接线盒) 的连接线, 同时记录电压表数值。两次记录的电压数值相差约为10 mV, 如果相差值大大超过10 mV, H接线盒 (或K接线盒) 上的连接线就有问题。接着采用同样的方法逐一卸下通往G、C、F、A (或J、D、I、B) 接线盒的连接线, 可以找到前转向架 (或后转向架) 上有问题的接线盒。找到有问题的接线盒后, 接着采用上述方法逐一卸下该接线盒的温度传感器, 找到有问题的温度传感器连接线, 更换绝缘被破坏的温度传感器连接线, 故障就能排除。
测量数据线与地线之间电压的方法还可用于故障隐患的查找。2010年9月在车库试验监测装置检查处理方法时, 发现正在小修的DF42471号内燃机车监测装置数据线与地线之间的电压仅3 V多 (正常时有4 V多) , 采用上述方法仔细检查后找到了具体的故障位置, 证实是牵车时烧坏连接线。
内燃机车的小辅修是在电力机车小辅修库内进行的, 库内牵车装置电源负端接在钢轨上, 牵车时电源负端主要是通过钢轨、车轮、轴箱接地装置电刷、轴箱与转向架构架之间的软接线、转向架构架与车体之间的软接线到牵引电动机。由于内燃机车轴箱与转向架构架间没有软接线, 内燃机车被牵引入库时电流有一部分流过轴箱与转向架构架之间的轴报装置测温线路连接线, 连接线就可能因过热而烧损。监测装置一般不会发现这个故障隐患, 因为监测装置数据线与地线之间的3 V多的电压还能正常传递数据, 但在运行一段时间后这个电压降低到2 V左右时就会让整个监测装置失效。
2.3 经常复位
经常复位的故障实际上是一种短路故障, 这种短路发生在电源线与地线之间, 从监测装置记录的数据只能看到监测装置经常复位。人为地将电源线与地线碰一下, 就能从监测装置主机面板上看到与按复位键一样的情况发生。所以从监测装置记录的数据看到监测装置经常复位时, 就可以初步判断电源线与地线之间时有时无的短路故障发生了。发生这种故障的原因是连接线三芯导线烧损或受到碰撞, 这种故障很少发生, 但发生后很难找到具体位置。为了找到故障发生的位置, 可在A接线盒与C接线盒之间及B接线盒与D接线盒之间的电源线上各串接一个几百欧姆的电阻 (见图2) , 串接电阻会降低接在电阻后面的温度传感器工作电压, 但不会影响其正常的测温工作。
在温度传感器电源线上串接电阻后, 如果电阻后面的某个温度传感器电源线与地线短路, 电阻后面的全部温度传感器电源引脚接地, 其工作电源由内部寄生电源提供, 温度传感器仍能正常工作。对电阻前面的的温度传感器而言, 电阻后面的某个温度传感器电源线与地线短路只是增加了监测装置电源负载, 因此对电阻前面的的温度传感器没有任何影响。如果电阻前面的某个温度传感器电源线与地线短路, 监测装置就会不断地重新复位直到短路故障消失后才能恢复正常工作。也就是说, 在电源线上串接一个电阻后如果监测装置还是不断地重新复位, 那么短路故障发生在电阻前面的某个温度传感器连接线上, 反之, 短路故障则发生在电阻后面的某个温度传感器连接线上。采用同样的方法在几处电源线上串接电阻后, 就很容易找到某个接线盒上的连接线短路, 仔细检查该接线盒上的几根连接线, 找出并更换发生故障的连接线, 故障即可排除。
3结束语
温度报警装置 篇4
固体激光器能广泛应用于医学,尤其是手术治疗,很大程度上依赖石英光学纤维。激光器通过光纤输出激光,光纤安装在激光器的光纤支架上。如果耦合透镜调节角度不当,或搬运机器过程中意外造成耦合透镜底座偏移,会导致激光聚焦位置偏移,光子不通过光纤孔径而是打在光纤支架上,会打坏光纤支架从而损坏机器。另外,入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只在某个角度范围内的入射光才可以,该角度即称为光纤的数值孔径。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。如果误用数值孔径过小的光纤会令光子能量大量积聚在光纤支架与光纤的接口处,也会导致机器的损坏[1]。
本文介绍的装置是利用红外传感器实时非接触地监测光纤支架的温度变化。一旦出现以上问题可以及时报警停机,从而避免机器的损坏。
2 硬件设计
用于测温的传感器可分为接触式和非接触式2类[2]。在激光治疗仪中,若采用接触式的测温方式,由于测温装置离光纤支架的距离过近,激光光路必然影响到测温的准确,且测温装置也会阻挡一部分光子,从而对光路造成影响。而采取非接触的测温方式,则完全避免了这些不利的影响,并能准确稳定地实现温度检测和报警功能。本研究采用红外传感器TPS334作为非接触式测温的传感器。
2.1 系统框图
系统主要由红外传感器、信号放大、温度补偿、A/D转换和MCU信号处理几部分组成,原理框图如图1所示。红外传感器将光信号转换成电信号,微弱电信号放大后模数转换,经ATmega8L处理后得到所测目标的温度值。具体电路中还包括电源电路、RS232通讯接口电路、A/D转换输入参考电压的稳压电路。
2.2 红外传感器
图1系统框图
温度高于绝对零度的物体都发出红外辐射能量,红外辐射能量的大小与它的表面温度有直接的关系。测量物体自身辐射的红外能量,可以准确地测定其表面温度[3]。本设计采用有光电转换功能且灵敏度高的热电堆红外传感器TPS334,作用是收集红外辐射并输出电信号。红外线的波长是10μm左右,TPS334对8~14μm范围波长比较灵敏[4]。
2.3 硬件电路图
传感器、信号放大、温度补偿电路框图如图2所示。外部电源经1.2 V的稳压二极管得到传感器的工作电压。红外传感器TPS334的1、3引脚输出光电转换后的电信号[5],经高精度运放ICL7650一级放大,再由双运算放大器LM358的其中一个运放二级放大,从LM358的1脚输出到微处理器AT-mega8L的ADC6引脚,然后作A/D转换等处理。传感器的2、4是热敏电阻引脚,其输出经LM358的另一个运放,用于温度补偿[6]。
3 软件设计
3.1 流程图
软件设计主要完成A/D转换和将A/D转换的结果转化成实际的温度值等功能。此外,还包括实际温度和报警温度的比较、用USART发送实际温度值和报警信号[7]。程序代码使用AVR GCC程序编译器编写,简捷方便[8]。软件流程图如图3所示。
3.2 A/D转换部分
从LM358的1引脚输出的是模拟信号,需要转换成数字信号。A/D转换的过程主要是采样、量化、编码,由微处理器ATmega8L完成。ATmega8L有一个10位的逐次逼近型ADC,它与一个8通道的模拟多路复用器连接,对来自端口C的8路单端输入电压进行采样。ADC的参考电压源决定ADC的转换范围[9],为了便于调节,采用在AREF引脚外接电压的方式。外接电压源电路如图4所示,V_irref接ATmega8L的AREF引脚作为A/D转换的基准电压。改变可调电阻R22的大小可以调节测温的范围。经实验,本设计令V_irref输出2 V时,A/D的读数刚好合适,使得测温范围在0~80℃。程序设计2种可选择的A/D读数方式:一次读数和连续读数。一次读数只有在命令下才发送温度值,连续读数方式每隔2 s发送一次温度值。为了使读数准确,每次读数都进行16次A/D转换,再取平均值。
3.3 A/D转换读数与实际温度值之间的转换
A/D转换得到的电压值与实际温度对应。红外传感器的工作特性虽非线性,但在区间内可近似线性[10]。实验是在室温环境下,取一杯沸水,把该装置的红外探头对准水面并调节距离为10 cm。用温度计观测水温并每隔5℃,通过计算机串口读取A/D转换得到的电压值,用Matlab软件描绘出温度-电压值曲线特性,如图5所示。根据该曲线,在软件程序中分3个区间得到电压-温度的转换关系,再通过一定的温度补偿,即可在该装置测量光纤支架的实时温度时,把A/D转换所得到的电压值转换成实际温度值。
3.4 软件部分的温度补偿
耦合透镜后面的光路聚焦于光纤支架上的光纤接口,并通过光纤输出激光,如图6所示。本测温装置置于光纤支架之前,虽然非接触的测温方式已大大降低光子对装置的干扰,但仍对测温的准确性有一定影响。故可在软件上采取温度补偿的措施以使测温准确。方法很简单,即在同等实验条件下,在开机前后作2次测温,在软件程序中减去差值即可[11]。
4 结论
该设计应用到激光治疗仪中时,红外探头对着光纤支架,不会阻挡激光的光路而对机器造成影响。非接触的测量方式扩大了测温的范围。TPS334的灵敏度极高,ATmega8L微处理器响应迅速,使得测温快速而且准确。本设计装置灵敏度为2 mV/℃,误差在0.5℃范围内;适于被测目标与红外探头的距离为10 cm左右的非接触测温场合,因而适用于激光治疗仪光纤支架的温度监测。程序设置当支架温度超过55℃时报警。经过实验,该装置工作稳定,有很大的实用价值。
摘要：目的:设计一种应用在新型激光治疗仪器中的测温报警电路装置。方法:选用可编程Flash的8位AVR微控制器ATmega8L、TPS334红外传感器等电子元件设计电路。结果:可用于非接触地测量光纤支架的温度,并在温度异常时发送报警信号。结论:该装置测温准确,工作稳定,有很大的实用价值。
关键词：激光治疗仪,红外测温,光纤支架,TPS334红外传感器
参考文献
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环境温度监测报警系统 篇5
系统采用AT89C52为温度监控报警的检测与控制核心。通过键盘设定的报警温度, 数码管上实时显示监测温度, 并在126*84的液晶屏上实时显示被测温度的动态波形。利用AD590对环境温度进行检测, 采样数据供微处理器处理, 监测到的温度超出设计范围时, 系统发出报警。系统结构如图1所示。
二、单元电路设计
(一) 温度采样电路。
AD590温度传感器的输出电流是以绝对温度零度 (-273℃) 为基准, 每增加1℃, 增加1μA电流输出。在室温25℃时, 输出电流Iout为298μA。工作电压范围为4V～30V。 AD590对温度进行测量, 使得A点的电压与温度成线性关系。为了使A点电压与温度成线性关系, 必须使得R1+RP1=1K。集成运放NE5532对A点的电压进行处理。第一级NE5532为电压跟随器。第二级NE5532构成减法电路, 对AD590进行温度采样对应的电压进行修正, 使得在冰水混合物中 (也就是0摄氏度) D点的电压等于0, 使得环境温度每升高/降低1摄氏度, D点的电压对应增加/减少1mv。第三级NE5532构成反相放大电路, VE=5VD。电路如图2所示。
(二) AD677转换电路。
AD677是6位A/D转换器, 精度高, 可用于各种数据采集系统, 能方便地与DSP、单片机接口该片工作时, 需要三组直流电源供电, 模拟部分供电为VCC、VEE (±12V) , 数字部分供电为VDD (5V) 。工作时需外接5V (360mW) 或10V (450mW) 基准电压。采用高精度基准电源模块AD586来提供+10V基准电压, 在0℃—+70℃范围内保证偏移在1mV之内。在芯片各个电源端并上多个电容, 是为了滤除电源纹波, 减少干扰。
(三) 单片机系统。
AT89C52单片机系统是整个硬件系统的核心, 它既协调整机工作, 又是数据处理器。单片机控制语音播报温度及温度超出测量范围时报警, 由报警蜂鸣器实现超温报警。单片机控制数码管显示当前测量的温度值, 以及控制液晶显示器。
(四) 语音播报。
采用ISD2560专用语音芯片, 录放时间60秒, 具有抗断电、音质好, 使用方便等优点。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术, 它的最大特点在于片内E2PROM容量为480K, 录放时间长;有10个地址输入端, 寻址能力可达1024位;最多能分600段。
(五) 显示电路。
1.实时监测温度显示电路。
本系统用3位数码管显示, 通过单片机的P0.4～P0.7口控制3位LED数码显示器的选通端GND1～GND3和小数点h端, P0.0～P0.3口送数据给4511译码, 使得3位LED数码显示器动态显示温度。
2.被测量温度的变化LCD液晶实时显示电路。
能在LCD液晶显示被测量温度的动态变化曲线、当前温度值和设定温度值。
(六) 超温报警电路。
用555构成多谐振荡电路, 频率f=1HZ。通过AT89C52的P0.7口控制555的控制脚4脚。当4脚位高电平时, 即测量温度超出测量范围, 蜂鸣器响, 报警。当4脚位低电平时, 即测量温度没有超出测量范围, 蜂鸣器不响, 不报警。
三、软件设计
本系统软件采用结构化程序设计方法, 功能模块各自独立。主程序框图如图3所示。
四、系统调试与测试
(一) 系统调试。
一是将AD590置于冰水混合物中, 调节可变电阻器RP1, 则应使其电压输出为2.732V。二是调节RP2使得第2级NE5532的输出为0V。三是调节RP3使得第3级NE5532反向放大5倍。再将AD590温度传感器放入温水中, 用水银温度计测量水温温度, 水温为30℃, 测量第2级NE5532的输出为-0.28V, 第3级NE5532的输出为1.4V。数码管显示30, 表示当前测量的温度为30℃。多次改变环境温度, 进行测量。
注意:AD590的NC脚, 不能悬空, 应接地端;若悬空, 测试数据会不停地跳动。 ()
(二) 数据测量与误差分析。
1.数据测量。
温度每升高1℃, 对应AD590采样电压增加1mv。最大绝大误差是±1℃, 且出现在高温端;在20℃-60℃范围内, 即常温段内较为准确, 低温段一般偏低, 高温段则一般偏高。
2.误差分析。
误差来源:AD590在测量温度时所对应的电压有误差;测试仪器本身会引入一定的误差;水银温度计测试温度时具有一定误差;环境因数与要求的测量条件不一致产生的误差;测量方法不完善, 所引起的误差。
五、结语
烟雾温度火灾报警器的设计 篇6
20世纪30年代, 随着科技的发展、政府的大力提倡调控、人们生活水平提高安全意识的不断增强, 民众对家庭居住的舒适性和安全性开始有了较高的要求, 国外开始研发烟雾报警器, 并且发展十分迅速。世界上第一台家用可燃气体报警器于1964年问世。随后, 报警器的研发进入了井喷式增长阶段。随之, 人们对火灾报警以及自动消防系统的要求也越来越高。为了减少火灾悲剧的发生, 就必须对环境中的温度及烟雾浓度进行全日制现场检测, 采用安全可靠的先进检测仪表, 严密监测, 及早发现事故隐患, 采取有效措施, 避免事故发生, 才能确保工业安全和家庭生活安全。
20世纪70年代初期, 我国开始研制发烟雾报警器, 研制初, 期主要应用在炼油方面。后来逐渐扩展到了所有的危险作业。但主要是引进国外先进的生产工艺与技术, 在此基础上, 不断地改进, 创新实践, 逐渐形成了自己的特色。1997年日本新宇宙股份有限公司与上海燃气创立合资公司, 在上海开始家用型气体报警器的生产和售卖。2007年在中国设立独资公司, 开始进行工业用气体检测报警器的生产和售卖。
2 设计意义
直至目前为止, 我国的火灾报警技术依旧不够成熟, 仍旧存在着许多的漏洞。例如智能化程度较低、准确度较差等。虽然我国的火灾报警器都进行了智能化设计。但是, 由于对传感器件的阐述, 解析较少, 软件开发还不够成熟, 以至于火灾报警系统难以准确地判断出火灾的等级、烟雾的浓度等数据, 造成误判、漏报;其次, 网络化程度较低。我国的火灾报警器体现形式主要是通过控制中心火灾自动报警系统和区域、集中火灾自动报警系统。安装形式过于集散, 各区域自成体系, 无法集中起来, 使区域网络化;其次, 控制器与探测器之间的连接也有待改善。两者由于是通过铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管相接。使得耗材增多、成本也连带着升高了许多。并且有不耐高温、易磨损等缺点。从而大大减少了火灾报警器在国内的传播与使用。
3 关键技术
该设计解决了国产报警器智能化较低、判断较差的一些问题。通过软件来控制硬件。在安装探测器的监测点上, 探测器将烟雾信号转换为电信号, 然后送出模拟信号, 通过电缆线将信号传输到控制器中的单片机内, 通过软件的处理, 输出报警器状态的控制信号, 从而点亮报警器的指示灯报警并且使蜂鸣器发出声响。从对设计的要求来分析, 可分为探测采集部分、单片机控制报警部分以及电源。
探测采集部分主要是由烟雾传感器负责。烟雾传感器作为报警器中的核心器件, 是无法被取代的。不同于烟雾报警器, 它是一种模拟传感器, 可以通过检测烟雾的浓度来实现火灾的防范。是测量装置的重要环节, 该设计中所使用的是MQ-2烟雾传感器。它所使用的材料是在清洁空气中电导率十分低的二氧化锡和单晶半导体。对天然气、丙烷、氢气等都有十分高的灵敏度, 并且使用寿命长, 价格便宜, 只需要简单的电路就可驱动。当传感器所处的环境存在天然气等可燃气体时。传感器中的电导率将会随着空气中可燃气体浓度的上升而增加, 随后将烟雾转换为电信号并传输出去, 从而获得火灾现场的相关信息。值得注意的是, 烟雾传感器是在加热的情况下开始工作的, 且在稳定的温度范围内, 温度越高, 延时越小, 即传输信息的速度越快。
在实现单片机的控制功能中, 需要单片机具有高速处理数据的能力, 使得当烟雾浓度信号传输给单片机时, 检测人员必须能够通过LED数码管显示及时的观测到烟雾的浓度等级, 进而做出一系列的决策。因此, 在单片机控制部分的设计上, 选用了型号为STC89C52的单片机作为核心元器件。它是一款低功耗、高性能CMOS位的微控制器, 可以任意选择机器周期, 并且指令代码可以完全兼容传统的8051。具有EEPROM功能和看门狗功能, 并且具有正常、空闲、掉电、省电等多种工作模式。其中, 掉电模式典型功耗大概在0.1u A, 可通过外部终端唤醒, 中断返回后, 继续执行原程序;空闲模式典型功耗2m A;正常工作模式典型功耗4m A-7Ma等复杂的片内外设。并且具有高速的数据处理能力。而在单片机控制部分正是利用了其高速数据处理能力和复杂的片内外设。使得仪器变得更加微小和智能。同时也加快了报警器市场的开拓。
对于报警系统来说, 最重要的莫过于探测器。没有任何一种探测器能够适应所有的环境, 都有一定的局限性。因此, 本章的报警器设计选用了两种探测器, 一种是上文所说的烟雾传感器, 而另一个就是温度传感器了。而DS18B20温度传感器具有体积小、成本低、抗干扰能力强、精度高等优点。测温范围为-55℃-125℃, 且温度转换的延时较DS1820更为短。它与传统的热敏电阻不同, 它可以通过简单的编程在数码管上以数字的形式将所测温度直接体现出来。当烟雾浓度和火灾温度达到一定的值时, 它将所感受到的温度转换为输出信号, 通过缆线传送给控制电路, 完成信号的处理后驱动蜂鸣器和报警器发出声响。
而电源的供电方式则选择的是干电池供电。通过实验验证, 当以四节1.5V的干电池做电源时, 电池所产生的电压完全能够保证单片机、传感器稳定的工作, 且成本较低, 更换方便。至于蓄电池, 虽然输出电压稳定, 又有很强的电流驱动能力, 但由于体积偏大, 在考虑到家庭使用的情况下, 连接在报警器上面极为不便, 因此, 选择干电池作为供电来源。
4 结论
随着时代的进步和科技的发展, 单片机对我们的生活造成的影响将会越来越大, 社会的需求也会逐渐增加。它将会广泛应用于工农业等各个部门, 可以说, 对于社会的发展, 它是不可或缺的存在。传感器作为一种检测装置, 他能够将所感受到的信号通过软件的处理转换为电信号和模拟信号并输出, 用于满足信息的显示、处理、控制、传输以及储存等要求。传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域, 国内传感器主要分布在机械设备制造、家用电器、科学仪器仪表、医疗卫生、电子通信以及汽车等领域。几乎每个现代化项目都无法脱离传感器独立存在。正因为有了它的存在, 才让物体有了嗅觉、触觉和味觉等感官, 让物体渐渐变得活了起来。对于两者合成的产物, 烟雾报警器来说, 更会深入到人们的生活当中, 保障着人们的生活与生产的安全, 促进着社会文明和科技的发展, 与人们息息相关。
参考文献
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[4]张景璐.51单片机项目教程 (C语言版) [M].北京:人民邮电出版社, 2016.
[5]吴建平.传感器原理及应用[M].3版.北京:机械工业出版社, 2016.
工业温度控制器报警功能应用 篇7
气门试验设备的自动控温加热装置温度偏差可控制在±2℃内 (实际温度偏差在±30℃内也可接受) , 温度控制电路见图1, 其中ST1为厦门宇电自动化科技有限公司生产的AI-708ANX3L5NS4-220VAC型温控器, A1为移相触发模块。设备使用一段时间后出现温度失控, 如设定温度为450℃, 实际温度有时达到800℃。
2. 故障分析
观察发现, 温度异常升高时ST1工作正常, 但A1输出异常, 当其输入为0时仍旧向双向可控硅输出触发脉冲。为此取消A1, 改用AI-708ANK5L5NS4-220VAC型温控器, 正常工作一段时间后故障重现, 温控器工作正常。分析判断双向可控硅存在导通失控现象, 更换可控硅并在其触发极增加抗干扰电容C1, 调整阻容保护参数, 仍存在导通失控现象。仔细观察发现, 只有当故障设备电源线路上另一台容量较大的可控硅整流设备工作时才会导致双向可控硅失控导通, 该可控硅整流设备停止工作, 则故障设备立即自动恢复正常。据此, 判断上述容量较大的硅整流设备工作时引起电网电压波形畸变, 导致故障设备双向可控硅非正常导通。在故障设备的加热电源前增加1个20A的两级滤波器, 双向可控硅还是异常导通。分析认为电压波形畸变较严重, 消除畸变很困难。考虑到仪表工作始终正常, 实际控温要求又不高, 决定利用仪表超温报警功能解决问题 (图2) 。将温控器的上限超温报警AL1设定为略高于正常控温的上限, 当实际温度超过此值时, AL1的触点断开KM1的线圈, 加热停止, 温度下降到超温设定点后系统回复到正常控制。该线路温度偏差基本可控制在±30℃以内。
进一步观察设备工作过程发现, 造成温度偏差大的主要原因是双向可控硅失控后全导通, 此时加在加热器上的电压是相电压 (220V) , 即满功率加热, 此时升温特别快。因此若能使双向可控硅失控后, 加在加热器上的电压降低或导通时间缩短, 则失控后的偏差就会减小。从升温特别快这点分析认为恒温控制时不必满功率加热。试验AI-708系列温控器的最高功率输出控制功能后发现, 将温控器最高功率输出设置在30% (100%为满功率) , 即可满足加热温度控制要求。这就完全可以用单向可控硅代替双向可控硅使最大功率降低到双向时的一半。但考虑到低温时升温要快这一点还是只能在恒温阶段使最大功率减半。为此, 进一步改进电路 (图3) , 利用AI708温控器的AL2功能 (低于设定温度一定量的报警功能) , 增加V2和KM2。适当整定AL2的值, 使得升温阶段AL2闭合, KM2得电, 最大加热功率可达100%而不影响升温的快速性, 控温阶段KM2断电, 使可控硅失控, 由于V2的单向导通作用, 加热器的最大加热功率也不会超过50%, 使得正常控温转向AL1断电期间温度的升高减少, 可进一步减小偏差, 提高控制精度。
3. 结束语
铂电阻温度仪表报警回路故障处理 篇8
1.1 铂电阻测量原理:利用金属线 (例如铂线) 的电阻随温度做接近线性变化的原理进行测量。
R0、Rt———分别为温度在0℃和t℃时的铂电阻的电阻值;
t——被测温度;
A、B———分度常数。
1.2 温度报警仪的工作原理:将温度信号转换成统一输出信号, 当超出设定值时进行报警。
2 故障现象
某厂有一套铂电阻温度报警回路仪表, 铂电阻到控制室报警器距离有100米, 接入仪表回路中, 系统总是提前10℃报警, 影响生产, 给安全工作造成危害。
3 故障分析
我们对送检的铂电阻温度报警回路仪表进行检查分析。
这个回路系统是由三部分组成的:
(1) 输入部分———铂电阻
(2) 测量部分———温度变送器
(3) 输出部分———温度报警器
由此分析有三种可能性 (图1) :
我们马上对回路进行检查:
(1) 首先对温度报警器进行检定, 仪表根据参数设定, 报警准确, 仪表合格。见表1。
(2) 然后对一次元件铂电阻进行检查, 室温为20℃时, 用万用表测量仪表电阻值为107Ω, 准确的反应温度, 铂电阻好用。
(3) 再对报警器整个回路进行检查, 用500V兆欧表进行线对线, 线对地的绝缘电阻测试, 线路没有接地现象。
这三种可能性经过一一排查, 仪表检定合格, 线路没有接地。我们开始考虑能不能是回路内电阻造成的影响。
通过接线图2可以看出由于仪表回路采用二线制连接, 相当于把图中a、b两点短接, 而线路电阻加在桥路R0的桥臂上, 使电桥的桥臂阻值不等, 流过R4、R0的电流和流过R3.R2的电流不等。线路电阻参与运算, 其差值经过差动放大器, 取得的电势不能反映实际的温度, 而是线性电阻和实际温度电阻对应的温度, 造成温度报警器提前10℃报警。
如采用三线制连接, 热电阻与桥路的连接采用三线制接法, 从热电阻上引出三根相同材料、相同直径和长度的导线, 它们的电阻都是一样, 受环境温度变化而引起的电阻的变化也是一样的, 这样可以在很大程度上减小连接导线电阻变化引起的误差。
这样就如接线图3所示, 相当于把图中A.B两点段开, 线路电阻分别加在桥路R0、R4和R3、R2的桥臂上, 使电桥的桥臂阻值相等, 流过R4、R0的电流和流过R3、R2的电流相等。从而取得的电势能反映实际的温度。解决了报警器报警值调到提前10℃报警。
如果电路上不想进行改动也可以将报警器报警值调到提前10℃报警。
4 处理结论
我们对图中线路按分析进行了接线, 进行测试后解决了报警器报警值调到提前10℃报警, 实时的体现报警所需参数的可靠性。
5 处理结果
桥路电阻中的二线制更改为三线制, 从而使经过桥臂, 形成正负电流相等, 互相抵消, 不参与运算, 从而在差动放大器输出端无差值, 保证了报警器报警值的可靠性。
结束语
仪表经过重新调整标定后, 按照要求的报警值参与生产。本文只是总结了自己在铂电阻温度报警回路仪表检修中的一点体会, 如有更好的见解, 希望共同探讨。
摘要：铂电阻是利用金属线 (例如铂线) 的电阻随温度做接近线性变化的原理进行测量。温度报警仪是将温度信号转换成统一输出信号, 当超出设定值时进行报警。有一套铂电阻温度仪表报警回路, 铂电阻到控制室温度报警器距离有100米, 接入仪表回路中, 系统总是提前10℃报警, 影响生产, 给安全工作造成危害。