CN101492751B

CN101492751B - 高炉炼铁炉温检测电路

Info

Publication number: CN101492751B
Application number: CN2009100964133A
Authority: CN
Inventors: 鲁仁全; 薛安克; 邹洪波; 周晓慧; 李树奎
Original assignee: Hangzhou Electronic Science and Technology University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University; Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: CN101492751A

Abstract

本发明涉及高炉炼铁炉温检测电路。现有电路效率低、结构复杂、采样时间长、成本高昂。本发明包括十字热电偶模块、防雷电电路、滤波器模块、低通滤波器模块、同向运放模块、正向电压跟随器模块和A/D转换模块。十字热电偶模块采用热电偶来获取炉温温度信号，防雷电电路起到保护后面电路的作用，滤波电容、滤波电感一起构成∏型滤波电路和T型滤波电路，滤除有害的高频成分。本发明采用的元器件成熟可靠、成本低廉、来源丰富。

Description

高炉炼铁炉温检测电路

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，涉及一种电路，具体涉及一种高炉炼铁炉温检测电路。

背景技术

温度是工业生产中常见和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测与监控。高炉是一个包括复杂物理化学变化和传输过程的高温反应器，生产实践表明炉温过高或过低都不利于高炉的正常生产。炉温过高会使焦比升高并使铁产量降低，并且导致发生炉况故障；炉温过低会使炉内反应热量不足甚至导致高炉事故发生。因此，炉温的检测与控制十分关键。传统的温度检测方法往往费时、费力，效率底下，不便应用在对特殊场合的温度检测中。

国内外常用单片机技术来设计温度检测系统，但在生产过程中由于强干扰源、射频干扰和电磁干扰的存在，会影响单片机控制系统工作的可靠性。另外，由于单片机受到本身采样频率的限制，温度测量过程输出的采样时间间隔很长，影响了对扰动的行之有效的监测。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、功耗低、成本低、实时性好的炉温检测电路。

本发明包括十字热电偶、第一瞬态抑制二极管D1、第二瞬态抑制二极管D2、限幅保护二极管D3、第一滤波电容C1、第二滤波电容C3、第三滤波电容C4、第四滤波电容C5、三端滤波电容C2、第一交流反馈电容C6、第二交流反馈电容C7、第一滤波电阻R1、第二滤波电阻R2、第三滤波电阻R3、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、第三反馈电阻R6、第一上拉电阻R7、第二上拉电阻R8、第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第一运算放大器OP1、第二运算放大器OP2、A/D转换芯片ADS1100。

第一瞬态抑制二极管D1的阳极分别与十字热电偶的正极、第一滤波电感L1的一端和第一滤波电容C1的一端连接，第一瞬态抑制二极管D1的阴极与第二瞬态抑制二极管D2的阴极连接，第一滤波电感L1的另一端与三端滤波电容C2的一个正极端连接，三端滤波电容C2的另一个正极端与第二滤波电感L2的一端连接，第二滤波电感L2的另一端分别与第二滤波电容C3的一端、第一滤波电阻R1的一端连接，第一滤波电阻R1的另一端分别与第二滤波电阻R2的一端、第三滤波电容C4的一端连接，第二滤波电阻R2的另一端与第一运算放大器OP1的同向输入端连接，第一运算放大器OP1的反向输入端分别与第一反馈电阻R4的一端、第二反馈电阻R5的一端、第一交流反馈电容C6的一端连接，第二反馈电阻R5的另一端分别与第一交流反馈电容C6的另一端、第一运算放大器OP1的输出端、第三滤波电阻R3的一端连接，第三滤波电阻R3的另一端分别与第四滤波电容C5的一端、限幅保护二极管D3的阴极、第二运算放大器OP2的同向输入端连接，第二运算放大器OP2的反向输入端分别与第三反馈电阻R6的一端、第二交流反馈电容C7的一端连接，第三反馈电阻R6的另一端分别与第二交流反馈电容C7的另一端、第二运算放大器OP2的输出端连接，十字热电偶的负极、第二瞬态抑制二极管D2的阳极、第一滤波电容C1的另一端、三端滤波电容C2的负极端、第二滤波电容C3的另一端、第三滤波电容C4的另一端、第一反馈电阻R4的另一端、第四滤波电容C5的另一端、限幅保护二极管D3的阳极接地，第一运算放大器OP1的正电源输入端、第二运算放大器OP2的正电源输入端与+12V电源连接，第一运算放大器OP1的负电源输入端、第二运算放大器OP2的负电源输入端与-12V电源连接。

A/D转换芯片ADS1100的1脚与第二运算放大器OP2的输出端连接，A/D转换芯片ADS1100的3脚与第一上拉电阻R7的一端连接，A/D转换芯片ADS1100的4脚与第二上拉电阻R8的一端连接，第一上拉电阻R7的另一端、第二上拉电阻R8的另一端以及A/D转换芯片ADS1100的5脚与+5V电源连接，A/D转换芯片ADS1100的2脚和6脚接地。

本发明中的第一瞬态抑制二极管D1、第二瞬态抑制二极管D2构成防雷电电路，具有把过高的电压限制在一个安全范围之内，从而起到保护后面电路的作用。第一滤波电容C1、第一滤波电感L1与三端滤波电容C2一起构成第一∏型滤波电路，三端滤波电容C2、第二滤波电感L2与第二滤波电容C3一起构成第二∏型滤波电路，第一滤波电阻R1、第三滤波电容C4与第二滤波电阻R2一起构成T型滤波电路，信号经过两个∏型滤波电路和一个T型滤波电路之后，滤除有害的高频成分。第一运算放大器OP1与第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、第一交流反馈电容C6一起构成同向放大电路，使信号放大，其中第一反馈电阻R4与第二反馈电阻R5构成确定放大系数的电路。第三滤波电阻R3和第四滤波电容C5构成RC滤波电路，目的在于除去第一运算放大器OP1产生的有害高频噪声，改善信噪比。限幅保护二极管D3提供限幅保护的作用。第二运算放大器OP2与第三反馈电阻R6、第二交流反馈电容C7一起构成正向电压跟随电路，目的在于提供低阻抗输出，为A/D转换芯片ADS1100提供良好的信号。A/D转换芯片ADS1100与第一上拉电阻R7和第二上拉电阻R8一起构成A/D转换电路，把模拟信号转换成数字信号提供给CPU处理。本发明采用的元器件成熟可靠、成本低廉、来源丰富。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步对本发明说明。

如图1所示，高炉炼铁炉温检测电路包括十字热电偶1、第一瞬态抑制二极管D1、第二瞬态抑制二极管D2、限幅保护二极管D3、第一滤波电容C1、第二滤波电容C3、第三滤波电容C4、第四滤波电容C5、三端滤波电容C2、第一交流反馈电容C6、第二交流反馈电容C7、第一滤波电阻R1、第二滤波电阻R2、第三滤波电阻R3、第一反馈电阻R4、第二反馈电阻R5、第三反馈电阻R6、第一上拉电阻R7、第二上拉电阻R8、第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第一运算放大器OP1、第二运算放大器OP2、A/D转换芯片ADS1100，A/D转换芯片采用美国德州仪器公司的ADS1100A0IDBVT芯片。

第一瞬态抑制二极管D1的阳极分别与十字热电偶的正极、第一滤波电感L1的一端和第一滤波电容C1的端连接，第一瞬态抑制二极管D1的阴极与第二瞬态抑制二极管D2的阴极连接，第一滤波电感L1的另一端与三端滤波电容C2的一个正极端连接，三端滤波电容C2的另一个正极端与第二滤波电感L2的一端连接，第二滤波电感L2的另一端分别与第二滤波电容C3的一端、第一滤波电阻R1的一端连接，第一滤波电阻R1的另一端分别与第二滤波电阻R2的一端、第三滤波电容C4的一端连接，第二滤波电阻R2的另一端与第一运算放大器OP1的同向输入端连接，第一运算放大器OP1的反向输入端分别与第一反馈电阻R4的一端、第二反馈电阻R5的一端、第一交流反馈电容C6的一端连接，第二反馈电阻R5的另一端分别与第一交流反馈电容C6的另一端、第一运算放大器OP1的输出端、第三滤波电阻R3的一端连接，第三滤波电阻R3的另一端分别与第四滤波电容C5的一端、限幅保护二极管D3的阴极、第二运算放大器OP2的同向输入端连接，第二运算放大器OP2的反向输入端分别与第三反馈电阻R6的一端、第二交流反馈电容C7的一端连接，第三反馈电阻R6的另一端分别与第二交流反馈电容C7的另一端、第二运算放大器OP2的输出端连接，十字热电偶的负极、第二瞬态抑制二极管D2的阳极、第一滤波电容C1的另一端、三端滤波电容C2的负极端、第二滤波电容C3的另一端、第三滤波电容C4的另一端、第一反馈电阻R4的另一端、第四滤波电容C5的另一端、限幅保护二极管D3的阳极接地，第一运算放大器OP1的正电源输入端、第二运算放大器OP2的正电源输入端与+12V电源连接，第一运算放大器OP1的负电源输入端、第二运算放大器OP2的负电源输入端与-12V电源连接；A/D转换芯片的1脚与第二运算放大器OP2的输出端连接，A/D转换芯片的3脚与第一上拉电阻R7的一端连接，A/D转换芯片的4脚与第二上拉电阻R8的一端连接，第一上拉电阻R7的另一端、第二上拉电阻R8的另一端以及A/D转换芯片的5脚与+5V电源连接，A/D转换芯片的2脚和6脚接地。

Claims

1.高炉炼铁炉温检测电路，其特征在于：包括十字热电偶、第一瞬态抑制二极管(D1)、第二瞬态抑制二极管(D2)、限幅保护二极管(D3)、第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C3)、第三滤波电容(C4)、第四滤波电容(C5)、三端滤波电容(C2)、第一交流反馈电容(C6)、第二交流反馈电容(C7)、第一滤波电阻(R1)、第二滤波电阻(R2)、第三滤波电阻(R3)、第一反馈电阻(R4)、第二反馈电阻(R5)、第三反馈电阻(R6)、第一上拉电阻(R7)、第二上拉电阻(R8)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、第一运算放大器(OP1)、第二运算放大器(OP2)、A/D转换芯片ADS1100；

第一瞬态抑制二极管(D1)的阳极分别与十字热电偶的正极、第一滤波电感(L1)的一端和第一滤波电容(C1)的一端连接，第一瞬态抑制二极管(D1)的阴极与第二瞬态抑制二极管(D2)的阴极连接，第一滤波电感(L1)的另一端与三端滤波电容(C2)的一个正极端连接，三端滤波电容(C2)的另一个正极端与第二滤波电感(L2)的一端连接，第二滤波电感(L2)的另一端分别与第二滤波电容(C3)的一端、第一滤波电阻(R1)的一端连接，第一滤波电阻(R1)的另一端分别与第二滤波电阻(R2)的一端、第三滤波电容(C4)的一端连接，第二滤波电阻(R2)的另一端与第一运算放大器(OP1)的同向输入端连接，第一运算放大器(OP1)的反向输入端分别与第一反馈电阻(R4)的一端、第二反馈电阻(R5)的一端、第一交流反馈电容(C6)的一端连接，第二反馈电阻(R5)的另一端分别与第一交流反馈电容(C6)的另一端、第一运算放大器(OP1)的输出端、第三滤波电阻(R3)的一端连接，第三滤波电阻(R3)的另一端分别与第四滤波电容(C5)的一端、限幅保护二极管(D3)的阴极、第二运算放大器(OP2)的同向输入端连接，第二运算放大器(OP2)的反向输入端分别与第三反馈电阻(R6)的一端、第二交流反馈电容(C7)的一端连接，第三反馈电阻(R6)的另一端分别与第二交流反馈电容(C7)的另一端、第二运算放大器(OP2)的输出端连接，十字热电偶的负极、第二瞬态抑制二极管(D2)的阳极、第一滤波电容(C1)的另一端、三端滤波电容(C2)的负极端、第二滤波电容(C3)的另一端、第三滤波电容(C4)的另一端、第一反馈电阻(R4)的另一端、第四滤波电容(C5)的另一端、限幅保护二极管(D3)的阳极接地，第一运算放大器(OP1)的正电源输入端、第二运算放大器(OP2)的正电源输入端与+12V电源连接，第一运算放大器(OP1)的负电源输入端、第二运算放大器(OP2)的负电源输入端与-12V电源连接；

A/D转换芯片ADS1100的1脚与第二运算放大器(OP2)的输出端连接，A/D转换芯片ADS1100的3脚与第一上拉电阻(R7)的一端连接，A/D转换芯片ADS1100的4脚与第二上拉电阻(R8)的一端连接，第一上拉电阻(R7)的另一端、第二上拉电阻(R8)的另一端以及A/D转换芯片ADS1100的5脚与+5V电源连接，A/D转换芯片ADS1100的2脚和6脚接地。