CN106301371A - 一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统，主要由处理芯片U，三极管VT4，二极管D4，极性电容C6，极性电容C7，与处理芯片U的CX管脚相连接的锁相环电路，分别与处理芯片U的RCOS管脚和IN管脚相连接的四阶低通滤波电路，分别与处理芯片U的RL管脚和LPOUT管脚以及VOUT管脚相连接的信号带宽调节电路，以及与信号带宽调节电路相连接的信号输出电路组成。本发明能对接收的信号中的干扰谐波进行消除或抑制；并且本发明还能对信号的频率带宽进行调节，使采样信号与输入信号一致，从而确保了本发明对信号处理的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号处理系统，具体是指一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统。
背景技术
炭素厂使用的原料主要是石油焦和沥青，在高温状态下，焙烧车间完成把振动成型的生碳块焙烧成合格的熟碳块。生碳块在焙烧过程中温度为200-1200℃，此过程释放大量的焙烧烟气，焙烧炉烟气主要成分是沥青烟、焦油及各种可燃粉尘，烟气出口温度高达900℃。在生产过程中必须随时对烟道中的烟气温度进行监测，并在烟道内烟气温度过高时及时将烟气排出烟道，否则容易使烟道过热受损。目前很多工厂为了解决焙烧炉烟道内烟气排放的问题，便采用了能对焙烧炉烟气出口的烟气温度进行监测、并能在烟气出口温度过高时对烟气进行自动排放的温度监控装置。这种温度监控装置包括有信号处理系统、温度传感器和控制器，温度监控装置工作时，控制器是根据信号处理系统对温度传感器采集的温度信息处理后得到的结果来控制焙烧炉烟气的排放。
然而，现有的焙烧炉烟气排放用温度监控装置的信号处理系统存在对信号的处理准确性差的问题，导致温度监控装置不能对焙烧炉烟气的排放进行准确的控制，致使焙烧炉烟气温度过高时不能及时被排出烟道，从而使焙烧炉的烟道容易被损坏，缩短了焙烧炉的烟道的使用寿命。
因此，提供一种能对信号进行准确处理的温度监控装置用信号处理系统便是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的焙烧炉烟气排放用温度监控装置的信号处理系统存在对信号的处理准确性差的缺陷，提供一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统。
本发明的目的用以下技术方案实现：一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统，主要由处理芯片U，三极管VT4，N极与三极管VT4的集电极相连接、P极经电阻R9后与处理芯片U的M管脚相连接的二极管D4，正极与二极管D4的P极相连接、负极与处理芯片U的GND管脚相连接的极性电容C6，负极经电阻R10后与三极管VT4的基极相连接、正极经电阻R11后与锁相环电路相连接的极性电容C7，分别与处理芯片U的RCOS管脚和IN管脚相连接的四阶低通滤波电路，分别与处理芯片U的RL管脚和LPOUT管脚以及VOUT管脚相连接的信号带宽调节电路，以及与信号带宽调节电路相连接的信号输出电路组成；所述三极管VT4的发射极接地；所述极性电容C7的负极还与处理芯片U的GND管脚相连接后接地；所述处理芯片U的RCX管脚与IN管脚相连接。
所述锁相环电路由放大器P5，放大器P6，三极管VT7，场效应管MOS，正极经电阻R22后与放大器P5的正极相连接、负极经电阻R11后与极性电容C7的正极相连接的极性电容C14，N极与放大器P6的正极相连接、P极顺次经电阻R24和电阻R23后与极性电容C14的正极相连接的二极管D10，正极与放大器P5的负极相连接、负极经电感L3后与三极管VT7的发射极相连接的极性电容C15，正极经电阻R25后与放大器P5的输出端相连接、负极经电阻R26后与放大器P6的输出端相连接的极性电容C16，正极经电阻R28后与放大器P6的输出端相连接、负极接地的极性电容C18，N极与放大器P6的输出端相连接、P极与场效应管MOS的源极相连接的二极管D12，负极经电阻R31后与场效应管MOS的漏极相连接、正极经电阻R27后与放大器P6的负极相连接的极性电容C17，一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端与极性电容C17的正极相连接的可调电阻R29，以及P极与三极管VT7的集电极相连接、N极经电阻R30后与三极管VT7的基极相连接的二极管D11组成；所述二极管D11的N极还与极性电容C17的正极相连接；所述二极管D11的N极还接地；所述场效应管MOS的漏极接地；所述放大器P6的输出端还与处理芯片U的CX管脚相连接。
进一步的，所述四阶低通滤波电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，正极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接、负极作为四阶低通滤波电路的输入端的极性电容C2，正极与放大器P1的正极相连接、负极经电阻R1后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C1，P极与三极管VT1的发射极相连接、N极经电阻R4后与处理芯片U的RCOS管脚相连接的二极管D1，P极经电阻R3后与极性电容C2的正极相连接、N极与三极管VT2的集电极相连接的二极管D2，正极经电感L1后与放大器P1的负极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接的极性电容C3，一端与放大器P1的负极相连接后接地、另一端与极性电容C3的正极相连接的可调电阻R5，负极与放大器P2的输出端相连接、正极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C4，P极与极性电容C3的正极相连接、N极经电阻R6后与三极管VT3的发射极相连接的二极管D3，一端与二极管D3的N极相连接、另一端与处理芯片U的IN管脚相连接的电阻R7，以及正极与三极管VT3的基极相连接、负极经电阻R8后与二极管D3的N极相连接的极性电容C5组成；所述三极管VT3的集电极接地、其发射极还与三极管VT2的发射极相连接；所述放大器P2的负极接地、其正极与放大器P1的输出端相连接；所述三极管VT1的集电极接地。
所述信号带宽调节电路由放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，正极与处理芯片U的LPOUT管脚相连接、负极与三极管VT5的发射极相连接的极性电容C9，P极经电阻R12后与处理芯片U的RL管脚相连接、N极经电阻R13后与三极管VT6的发射极相连接的二极管D5，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极与二极管D5的N极相连接的极性电容C8，一端与二极管D5的N极相连接、另一端接地的电阻R14，负极与三极管VT6的基极相连接、正极经可调电阻R15后与三极管VT5的基极相连接的极性电容C10，一端与处理芯片U的VOUT管脚相连接、另一端与三极管VT5的集电极相连接的电感L2，N极与三极管VT5的集电极相连接、P极经电阻R16后与三极管VT6的基极相连接的二极管D7，一端与放大器P3的正极相连接、另一端与三极管VT5的集电极相连接的电阻R18，以及一端与放大器P3的负极相连接、另一端接地的可调电阻R20组成；所述放大器P3的输出端与三极管VT6的基极相连接；所述三极管VT5的发射极还与二极管D5的P极相连接；所述三极管VT6的集电极与放大器P3的输出端共同形成信号带宽调节电路的输出端并与信号输出电路相连接。
所述信号输出电路由放大器P4，P极与三极管VT6的集电极相连接、N极与放大器P4的负极相连接的二极管D6，正极经电阻R19后与放大器P4的负极相连接、负极接地的极性电容C12，负极与放大器P4的正极相连接、正极与放大器P3的输出端相连接的极性电容C11，P极经电阻R17后与放大器P4的正极相连接、N极与放大器P4的输出端相连接的二极管D8，正极与放大器P4的输出端相连接、负极经可调电阻R21后与放大器P4的负极相连接的极性电容C13，以及P极与放大器P4的负极相连接、N极与极性电容C13的负极相连接的二极管D9组成；所述放大器P4的输出端还作为信号输出电路的输出端。
为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了CAV414集成芯片来实现。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明能对接收的信号中的干扰谐波进行消除或抑制；并且本发明还能对信号的频率带宽进行调节，使采样信号与输入信号一致，从而确保了本发明对信号处理的准确性，使温度监控装置能对焙烧炉烟气的排放进行准确的控制，能使温度过高的焙烧炉烟气被及时排出烟道，有效的消除了焙烧炉烟气过高带来的安全隐患。
(2)本发明能使处理芯片U输出的数字电信号的频率和相位与输入信号的频率和相位相同，使转换后得到的数字电信号与实际温度值一致，从而确保了本发明对信号处理的准确性和可靠性。
(3)本发明能使信号的输出频率更加稳定，从而提高了本发明对信号处理的准确性。
(4)本发明的处理芯片U优先采用了具有过热保护、过压保护和性能稳定等优点的CAV414集成芯片来实现，该芯片与外围电路相结合，能有效的提高本发明对信号处理的准确性和稳定性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的锁相环电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明主要由处理芯片U，三极管VT4，电阻R9，电阻R10，电阻R11，极性电容C6，极性电容C7，二极管D4，锁相环电路，四阶低通滤波电路，信号带宽调节电路，以及信号输出电路组成。
实施时，锁相环电路与处理芯片U的CX管脚相连接。二极管D4的N极与三极管VT4的集电极相连接，P极经电阻R9后与处理芯片U的M管脚相连接。极性电容C6的正极与二极管D4的P极相连接，负极与处理芯片U的GND管脚相连接。极性电容C7的负极经电阻R10后与三极管VT4的基极相连接，正极经电阻R11后与锁相环电路相连接。四阶低通滤波电路分别与处理芯片U的RCOS管脚和IN管脚相连接。信号带宽调节电路分别与处理芯片U的RL管脚和LPOUT管脚以及VOUT管脚相连接。信号输出电路与信号带宽调节电路相连接。
同时，所述三极管VT4的发射极接地；所述极性电容C7的负极还与处理芯片U的GND管脚相连接后接地；所述处理芯片U的RCX管脚与IN管脚相连接；所述处理芯片U的VCC管脚则与12V直流电源相连接。为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了CAV414集成芯片来实现。
进一步低，所述四阶低通滤波电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，可调电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电感L1，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，极性电容C5，二极管D1，二极管D2，以及二极管D3组成。
连接时，极性电容C2的正极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接，负极作为四阶低通滤波电路的输入端并与温度传感器相连接。极性电容C1的正极与放大器P1的正极相连接，负极经电阻R1后与三极管VT1的基极相连接。二极管D1的P极与三极管VT1的发射极相连接，N极经电阻R4后与处理芯片U的RCOS管脚相连接。
其中，二极管D2的P极经电阻R3后与极性电容C2的正极相连接，N极与三极管VT2的集电极相连接。极性电容C3的正极经电感L1后与放大器P1的负极相连接，负极与放大器P1的输出端相连接。可调电阻R5的一端与放大器P1的负极相连接后接地，另一端与极性电容C3的正极相连接。极性电容C4的负极与放大器P2的输出端相连接，正极与三极管VT2的基极相连接。
同时，二极管D3的P极与极性电容C3的正极相连接，N极经电阻R6后与三极管VT3的发射极相连接。电阻R7的一端与二极管D3的N极相连接，另一端与处理芯片U的IN管脚相连接。极性电容C5的正极与三极管VT3的基极相连接，负极经电阻R8后与二极管D3的N极相连接。
所述三极管VT3的集电极接地，其发射极还与三极管VT2的发射极相连接；所述放大器P2的负极接地，其正极与放大器P1的输出端相连接；所述三极管VT1的集电极接地。
更进一步地，所述信号带宽调节电路由放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，电阻R12，电阻R13，电阻R14，可调电阻R15，电阻R16，电阻R8，可调电阻R20，极性电容C8，极性电容C9，极性电容C10，电感L2，二极管D5，以及二极管D7组成。
连接时，极性电容C9的正极与处理芯片U的LPOUT管脚相连接，负极与三极管VT5的发射极相连接。二极管D5的P极经电阻R12后与处理芯片U的RL管脚相连接，N极经电阻R13后与三极管VT6的发射极相连接。极性电容C8的正极与三极管VT5的发射极相连接，负极与二极管D5的N极相连接。电阻R14的一端与二极管D5的N极相连接，另一端接地。
同时，极性电容C10的负极与三极管VT6的基极相连接，正极经可调电阻R15后与三极管VT5的基极相连接。电感L2的一端与处理芯片U的VOUT管脚相连接，另一端与三极管VT5的集电极相连接。二极管D7的N极与三极管VT5的集电极相连接，P极经电阻R16后与三极管VT6的基极相连接。电阻R18的一端与放大器P3的正极相连接，另一端与三极管VT5的集电极相连接。可调电阻R20的一端与放大器P3的负极相连接，另一端接地。
所述放大器P3的输出端与三极管VT6的基极相连接；所述三极管VT5的发射极还与二极管D5的P极相连接；所述三极管VT6的集电极与放大器P3的输出端共同形成信号带宽调节电路的输出端并与信号输出电路相连接。
再进一步地，所述信号输出电路由放大器P4，电阻R17，电阻R19，可调电阻R21，极性电容C11，极性电容C12，极性电容C13，二极管D6，二极管D8，以及二极管D9组成。
连接时，二极管D6的P极与三极管VT6的集电极相连接，N极与放大器P4的负极相连接。极性电容C12的正极经电阻R19后与放大器P4的负极相连接，负极接地。极性电容C11的负极与放大器P4的正极相连接，正极与放大器P3的输出端相连接。二极管D8的P极经电阻R17后与放大器P4的正极相连接，N极与放大器P4的输出端相连接。
同时，极性电容C13的正极与放大器P4的输出端相连接，负极经可调电阻R21后与放大器P4的负极相连接。二极管D9的P极与放大器P4的负极相连接，N极与极性电容C13的负极相连接。所述放大器P4的输出端还作为信号输出电路的输出端。
如图2所示，所述锁相环电路由放大器P5，放大器P6，三极管VT7，场效应管MOS，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，电阻R28，可调电阻R29，电阻R30，电阻R31，极性电容C14，极性电容C15，极性电容C16，极性电容C17，极性电容C18，电感L3，二极管D10，二极管D11，以及二极管D12组成。
连接时，极性电容C14的正极经电阻R22后与放大器P5的正极相连接，负极经电阻R11后与极性电容C7的正极相连接。二极管D10的N极与放大器P6的正极相连接，P极顺次经电阻R24和电阻R23后与极性电容C14的正极相连接。极性电容C15的正极与放大器P5的负极相连接，负极经电感L3后与三极管VT7的发射极相连接。极性电容C16的正极经电阻R25后与放大器P5的输出端相连接，负极经电阻R26后与放大器P6的输出端相连接。
同时，极性电容C18的正极经电阻R28后与放大器P6的输出端相连接，负极接地。二极管D12的N极与放大器P6的输出端相连接，P极与场效应管MOS的源极相连接。极性电容C17的负极经电阻R31后与场效应管MOS的漏极相连接，正极经电阻R27后与放大器P6的负极相连接。可调电阻R29的一端与场效应管MOS的栅极相连接，另一端与极性电容C17的正极相连接。二极管D11的P极与三极管VT7的集电极相连接，N极经电阻R30后与三极管VT7的基极相连接。
所述二极管D11的N极还与极性电容C17的正极相连接；所述二极管D11的N极还接地；所述场效应管MOS的漏极接地；所述放大器P6的输出端还与处理芯片U的CX管脚相连接。
运行时，温度信号经四阶低通滤波电路对信号中的干扰谐波进行消除或抑制后传输给处理芯片U；处理芯片U则对接收的信号进行分析，同时通过由三极管VT4、二极管D4、极性电容C6和极性电容C7等元件组成的信号检测器进行处理后，再由处理芯片U将检测后的信号转换为数字电信号传输给信号带宽调节电路；该信号带宽调节电路对数字电信号的频率带宽进行调节，使采样信号与输入信号一致后，由信号输出电路将数字电信号的频率进行处理后传输给温度监控装置稳定的数字电信号，从而确保了本发明对信号处理的准确性，使温度监控装置能对焙烧炉烟气的排放进行准确的控制，能使温度过高的焙烧炉烟气被及时排出烟道，有效的消除了焙烧炉烟气过高带来的安全隐患。
同时，锁相环电路能使处理芯片U输出的数字电信号的频率和相位与输入信号的频率和相位相同，使转换后得到的数字电信号与实际温度值一致。本发明的处理芯片U优先采用了具有过热保护、过压保护和性能稳定等优点的CAV414集成芯片来实现，该芯片与外围电路相结合，能有效的提高本发明对信号处理的准确性和稳定性。
如上所述，便可很好的实现本发明。
Claims (6)
1.一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统，主要由处理芯片U，三极管VT4，与处理芯片U的CX管脚相连接的锁相环电路，N极与三极管VT4的集电极相连接、P极经电阻R9后与处理芯片U的M管脚相连接的二极管D4，正极与二极管D4的P极相连接、负极与处理芯片U的GND管脚相连接的极性电容C6，负极经电阻R10后与三极管VT4的基极相连接、正极经电阻R11后与锁相环电路相连接的极性电容C7，分别与处理芯片U的RCOS管脚和IN管脚相连接的四阶低通滤波电路，分别与处理芯片U的RL管脚和LPOUT管脚以及VOUT管脚相连接的信号带宽调节电路，以及与信号带宽调节电路相连接的信号输出电路组成；所述三极管VT4的发射极接地；所述极性电容C7的负极还与处理芯片U的GND管脚相连接后接地；所述处理芯片U的RCX管脚与IN管脚相连接。
2.根据权利要求1所述的一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统，其特征在于，所述锁相环电路由放大器P5，放大器P6，三极管VT7，场效应管MOS，正极经电阻R22后与放大器P5的正极相连接、负极经电阻R11后与极性电容C7的正极相连接的极性电容C14，N极与放大器P6的正极相连接、P极顺次经电阻R24和电阻R23后与极性电容C14的正极相连接的二极管D10，正极与放大器P5的负极相连接、负极经电感L3后与三极管VT7的发射极相连接的极性电容C15，正极经电阻R25后与放大器P5的输出端相连接、负极经电阻R26后与放大器P6的输出端相连接的极性电容C16，正极经电阻R28后与放大器P6的输出端相连接、负极接地的极性电容C18，N极与放大器P6的输出端相连接、P极与场效应管MOS的源极相连接的二极管D12，负极经电阻R31后与场效应管MOS的漏极相连接、正极经电阻R27后与放大器P6的负极相连接的极性电容C17，一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端与极性电容C17的正极相连接的可调电阻R29，以及P极与三极管VT7的集电极相连接、N极经电阻R30后与三极管VT7的基极相连接的二极管D11组成；所述二极管D11的N极还与极性电容C17的正极相连接；所述二极管D11的N极还接地；所述场效应管MOS的漏极接地；所述放大器P6的输出端还与处理芯片U的CX管脚相连接。
3.根据权利要求2所述的一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统，其特征在于，所述四阶低通滤波电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，正极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接、负极作为四阶低通滤波电路的输入端的极性电容C2，正极与放大器P1的正极相连接、负极经电阻R1后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C1，P极与三极管VT1的发射极相连接、N极经电阻R4后与处理芯片U的RCOS管脚相连接的二极管D1，P极经电阻R3后与极性电容C2的正极相连接、N极与三极管VT2的集电极相连接的二极管D2，正极经电感L1后与放大器P1的负极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接的极性电容C3，一端与放大器P1的负极相连接后接地、另一端与极性电容C3的正极相连接的可调电阻R5，负极与放大器P2的输出端相连接、正极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C4，P极与极性电容C3的正极相连接、N极经电阻R6后与三极管VT3的发射极相连接的二极管D3，一端与二极管D3的N极相连接、另一端与处理芯片U的IN管脚相连接的电阻R7，以及正极与三极管VT3的基极相连接、负极经电阻R8后与二极管D3的N极相连接的极性电容C5组成；所述三极管VT3的集电极接地、其发射极还与三极管VT2的发射极相连接；所述放大器P2的负极接地、其正极与放大器P1的输出端相连接；所述三极管VT1的集电极接地。
4.根据权利要求3所述的一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统，其特征在于，所述信号带宽调节电路由放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，正极与处理芯片U的LPOUT管脚相连接、负极与三极管VT5的发射极相连接的极性电容C9，P极经电阻R12后与处理芯片U的RL管脚相连接、N极经电阻R13后与三极管VT6的发射极相连接的二极管D5，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极与二极管D5的N极相连接的极性电容C8，一端与二极管D5的N极相连接、另一端接地的电阻R14，负极与三极管VT6的基极相连接、正极经可调电阻R15后与三极管VT5的基极相连接的极性电容C10，一端与处理芯片U的VOUT管脚相连接、另一端与三极管VT5的集电极相连接的电感L2，N极与三极管VT5的集电极相连接、P极经电阻R16后与三极管VT6的基极相连接的二极管D7，一端与放大器P3的正极相连接、另一端与三极管VT5的集电极相连接的电阻R18，以及一端与放大器P3的负极相连接、另一端接地的可调电阻R20组成；所述放大器P3的输出端与三极管VT6的基极相连接；所述三极管VT5的发射极还与二极管D5的P极相连接；所述三极管VT6的集电极与放大器P3的输出端共同形成信号带宽调节电路的输出端并与信号输出电路相连接。
5.根据权利要求4所述的一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统，其特征在于，所述信号输出电路由放大器P4，P极与三极管VT6的集电极相连接、N极与放大器P4的负极相连接的二极管D6，正极经电阻R19后与放大器P4的负极相连接、负极接地的极性电容C12，负极与放大器P4的正极相连接、正极与放大器P3的输出端相连接的极性电容C11，P极经电阻R17后与放大器P4的正极相连接、N极与放大器P4的输出端相连接的二极管D8，正极与放大器P4的输出端相连接、负极经可调电阻R21后与放大器P4的负极相连接的极性电容C13，以及P极与放大器P4的负极相连接、N极与极性电容C13的负极相连接的二极管D9组成；所述放大器P4的输出端还作为信号输出电路的输出端。
6.根据权利要求5所述的一种焙烧炉烟道温度监控装置用锁相环型信号处理系统，其特征在于，所述处理芯片U为CAV414集成芯片。
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