CN200996870Y - 一种智能钢水测温仪 - Google Patents

Abstract

一种智能钢水测温仪，属于炼钢测温技术领域。机箱包括机箱上盖(1)、机箱体(2)、数码管显示屏(3)、状态指示灯(4)、触摸键(5)；电路包括单片机控制电路、温度采集电路、接口输出电路和实时钟电路；机箱上盖(1)上带有4个连接柱(6)，连接柱(6)上带有内螺纹，机箱上盖(1)放在机箱体(2)的上面，机箱上盖(1)的4个连接柱(6)伸到机箱体(2)的底部；螺杆(7)穿过机箱体(2)底面上的孔，伸入到机箱内部，连到连接柱(6)的内螺纹上，将机箱上盖(1)与机箱体(2)紧密连接在一起。本实用新型能够配合所多种分度的热电偶使用。本实用新型实现自动测量、快速查表、寻找“平台”、自动接口输出等功能。本实用新型测温准确，接口输出齐全，可以方便与其它设备连接。

Description

一种智能钢水测温仪

技术领域

本实用新型属于炼钢测温技术领域，特别提供了一种智能钢水测温仪，适用于金属冶炼过程中的温度测量。

技术背景

目前，冶金行业中应用的钢水测温仪表，功能较单一。本实用新型提供了一种智能钢水测温仪表，功能更强，接口更加齐全，可以满足目前技术的发展要求。既能兼容传统的工业技术，也能满足总线连接等新技术的要求。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种钢水测温装置，能够准确测量钢水温度，并且该装置带有丰富的外部接口，能够适应目前技术的发展。

本实用新型包括机箱和电路两部分，机箱包括机箱上盖1、机箱体2、数码管显示屏3、状态指示灯4、触摸键5；电路包括单片机控制电路、温度采集电路、接口输出电路和实时钟电路；机箱上盖1上带有4个连接柱6，连接柱6上带有内螺纹，机箱上盖1放在机箱体2的上面，机箱上盖1的4个连接柱6伸到机箱体2的底部；螺杆7穿过机箱体2底面上的孔，伸入到机箱内部，连到连接柱6的内螺纹上，将机箱上盖1与机箱体2紧密连接在一起。

本实用新型的机箱上盖1上有触摸键5，触摸键5穿过机箱上盖1伸到触摸键电路板10的下面，通过螺母11将电路板10和触摸键5紧固在一起；在于触摸键外面有绝缘垫8，机箱上盖1与触摸键电路板10之间有绝缘套9。机箱上盖1上有状态指示灯4，状态指示灯4的灯罩12、螺母13材质为有机玻璃，灯罩12的上表面露在机箱外面，螺母13连在灯罩12上，将机箱上盖1夹在中间；在于灯的电路板14为圆形，上面装有贴片发光二极管15，发光二极管15以同心圆放置。单片机控制电路和接口输出电路、实时钟电路相连。实时钟电路带有实时钟芯片PCF8583和镍镉电池，实时钟芯片PCF8583与单片机ATMEGA128L通过I2C总线连接，镍镉电池和实时钟芯片PCF8583相连。

本实用新型的发光二极管15共四层，最内层4个，第二层6个，第3层8个，第4层12个，每一层发光二极管等角度阵列分布。

本实用新型的单片机控制电路带有单片机ATMEGA128L、地址译码器74AHC138、逻辑或门芯片74AHC32，单片机ATMEGA128L与地址译码器74AHC138相连，单片机ATMEGA128L、地址译码器74AHC138和逻辑或门芯片74AHC32相连。

本实用新型的接口输出电路带有4～20mA输出电路、BCD码输出电路和LED显示电路。BCD码输出电路带有锁存器74AHC574和光电隔离器TLP521；单片机ATMEGA128L的数据总线、逻辑或门芯片74AHC32和锁存器74AHC574相连，锁存器74AHC574和光电隔离器TLP521相连。

本实用新型的4～20mA接口带有锁存器74AHC574、数/模转换器AD7541和芯片AD694；单片机ATMEGA128L的数据总线、逻辑或门芯片74AHC32和锁存器74AHC574相连，74AHC574和数/模转换器AD7541相连，数/模转换器AD7541和芯片AD694相连。

本实用新型配合快速热电偶使用，本装置通过补偿导线与热电偶连接，将热电偶插入到钢水中，本仪表能够自动、快速捕捉热电偶信号，准确的测量钢水温度。

本实用新型电路设计微处理器采用ATMEL公司的AVR系列单片机中的ATMEGA128L，单片机自带4K的RAM、128K的FLASH，不用外部扩展数据存储器和程序存储器，系统性能可靠，印制电路板面积小；IO接口丰富，不用外部扩展IO。

本实用新型温度采集部分自动检测热电偶的接入、断开状态；自动采集热电偶信号；自动进行冷端补偿；自动校正和补偿零点漂移、放大倍数等带来的偏差。本实用新型能够与多种分度号的热电偶配合使用，可以根据设置进行自动选择。

本实用新型采用三位半5英寸大的LED显示，能够显示温度及月、日、时、分等时间信息。

本实用新型带有实时钟芯片，能够准确计时，并且采用电池保护，掉电后时间信息不丢失。本时钟芯片带有256字节的RAM，可以存储历史温度和其它信息。

本实用新型采用触摸键技术，利用两个触摸键可以设定和调整时间，用在工业现场性能可靠不易损坏。

本实用新型能够进行声光报警，带有绿、黄、红三个大灯，分别指示测温准备、开始、结束三种不同的状态。带有电铃接口，测量结束用电铃提示。

本实用新型带有丰富的接口，可以方便的与其它设备连接。

a)打印机接口，能够打印出年、月、日、时、分时间信息和温度信息，方便保存测温记录。

b)隔离的BCD码接口，可以方便的接大屏显示。

c)4～20mA接口，能够与计算机或其它设备连接。

d)RS232串行接口，可以与PC机连接，并能将测量数据发送到PC机。

e)Profibus-DP接口，能够与现场总线连接，可以将温度数据通过现场总线传输到控制中心。

本实用新型通过软件进行冷端补偿和温度自动校准，将AD转换器采集到的热电偶电压信号，通过查表方法得到温度值。采样到的多个温度值，通过平滑处理后，找到最优的测量数据。

本实用新型的优点及效果

本实用新型能够配合所多种分度的热电偶使用。本实用新型实现自动测量、快速查表、寻找“平台”、自动接口输出等功能。本实用新型测温准确，接口输出齐全，可以方便与其它设备连接。

附图说明

附图1为本实用新型的机箱结构图。在附图1中，1为机箱上盖，2为机箱体，3为数码管显示屏，4为状态指示灯，5为触摸键，6为连接柱。

附图2为机箱上盖1与机箱体2通过连接柱6连接的示意图。在附图2中，1为机箱上盖，6为连接柱，3为机箱体，7为连接螺杆。

附图3为本实用新型的触摸键5与机箱上盖1及电路板10的连接图。在附图3中，1为机箱上盖，5为触摸键，8为绝缘垫，9为绝缘套，10为电路板，11为螺母。

附图4为本实用新型状态指示灯4的结构及与机箱上盖1连接图。在附图4中，12为灯罩，13为螺纹，14为指示灯电路板。

附图5为本实用新型指示灯电路板14的结构图。在附图5中，14为指示灯电路板，15为表面贴发光二极管。

附图6本实用新型的电路结构框图。

附图7本实用新型单片机控制部分电路原理图。

附图8本实用新型实时钟部分电路原理图。

附图9本实用新型BCD码输出部分电路原理图。

附图10本实用新型4～20mA输出部分电路原理图。

具体实施方式

本实用新型的机箱的具体实施如图1所示，机箱包括机箱上盖1、机箱体2、数码管显示屏3、状态指示灯4、触摸键5；电路包括单片机控制电路、温度采集电路、接口输出电路实和时钟电路。

本实用新型机箱上盖1与机箱体2连接方式的具体实施如图2所示。机箱上盖1上带有4个连接柱6，连接柱6上带有内螺纹，机箱上盖1放在机箱体2的上面，机箱上盖1的4个连接柱6伸到机箱体2的底部；螺杆7穿过机箱体2底面上的孔，伸入到机箱内部，连到连接柱6的内螺纹上，将机箱上盖1与机箱体2紧密连接在一起。

本实用新型面板上用于调整时间的按键，采用触摸键5。触摸键5的结构及与电路板10的连接如图3所示，触摸键5用不锈钢加工而成，上表面为触摸面，人手按上去，再离开，即为触发一次。触摸面下面带有螺杆，上面加工有螺纹，螺杆伸到机箱的内部。触摸键5穿过机箱上盖1伸到电路板10的下面，通过螺母11将电路板10和触摸键5紧固在一起。绝缘垫8和绝缘套9采用绝缘尼龙材质，是为了防止触摸键5与机箱上盖1接触。

本实用新型的面板有三个灯用来指示测量状态，灯分绿、黄、红三色，分别表示热电偶接入、测量开始、测量结束三种不同的状态。三个状态指示灯4的结构及与机箱上盖1的连接方式如图4所示。灯罩12的材质为有机玻璃，灯罩12的上面露在机箱外面，灯光可以透过，下半部分带有外螺纹；螺母13的材质为有机玻璃；螺母13拧到灯罩12上，将机箱上盖1夹在中间，实现有机箱的连接。灯的电路板14，上面装有表面贴发光二极管15，作为光源。电路板14的结构如图5所示，电路板14为圆形，上面装有表贴发光二极管15，发光二极管以同心圆放置，共有四层，最内层4个，第二层6个，第三层8个，第四层12个。每一层发光二极管等角度阵列分布。

本实用新型的硬件电路结构如图6所示，包括处理器ATMEGA128L单片机、温度采集电路、LED显示电路、触摸键电路、实时钟电路、声光报警电路、隔离的BCD码电路、RS232接口电路、4～20mA接口电路、profibus-DP接口电路和打印机接口电路。温度采集电路、LED显示电路、触摸键电路、实时钟电路、声光报警电路、隔离的BCD码电路、RS232接口电路、4～20mA接口电路、profibus-DP接口电路和打印机接口电路分别与单片机ATMEGA128L连接。

本实用新型控制器采用ATMEL公司的AVR系列单片机中的ATMEGA128L，如图7所示。其特征在于带有JTAG接口可以下载程序，采用了74AHC138进行译码作为控制其它外围接口的地址，74AHC138的输出信号直接作为AD转换器的读地址信号；单片机的写信号与74AHC138输出的地址信号经过2片74AHC32，其输出作为LED显示电路、BCD码输出电路、4～20mA输出电路的写锁存信号。

本实用新型带有实时钟，如图8所示为实时钟电路，本实用新型采用实时钟芯片PCF8583，时钟芯片与单片机通过I²C总线连接。时钟芯片采用32.768kHz的时钟晶振，并且采用镍镉电池保护，工作状态电源供电，并给电池充电，掉电状态由电池供电。

本实用新型带有大屏幕接口，可以接大屏显示，具体实施如图9所示。其特征在于74AHC32输出的锁存信号和单片机数据总线上输出的数据，通过锁存器74AHC574锁存输出，74AHC574输出的锁存信号输出给光电隔离器件TLP521，光电隔离器TLP521输出的信号接大屏幕显示，通过光电隔离器实现仪表与大屏的电气隔离。

本实用新型带有4～20mA输出接口，可以输出模拟信号，具体实施如图10所示。其特征在于74AHC32输出的锁存信号和单片机数据总线上输出的数据信号，通过2片锁存器74AHC574锁存输出。2片74AHC574接到12位数/模转换器AD7541，AD7541连接AD694芯片，最终输出模拟信号。

Claims (5)

1、一种智能钢水测温仪，包括机箱和电路两部分，其特征在于，机箱包括机箱上盖(1)、机箱体(2)、数码管显示屏(3)、状态指示灯(4)、触摸键(5)；电路包括单片机控制电路、温度采集电路、接口输出电路和实时钟电路；机箱上盖(1)上带有4个连接柱(6)，连接柱(6)上带有内螺纹，机箱上盖(1)放在机箱体(2)的上面，机箱上盖(1)的4个连接柱(6)伸到机箱体(2)的底部；螺杆(7)穿过机箱体(2)底面上的孔，伸入到机箱内部，连到连接柱(6)的内螺纹上，将机箱上盖(1)与机箱体(2)紧密连接在一起；机箱上盖(1)上有触摸键(5)，触摸键(5)穿过机箱上盖(1)伸到触摸键电路板(10)的下面，通过螺母(11)将电路板(10)和触摸键(5)紧固在一起；在于触摸键外面有绝缘垫(8)，机箱上盖(1)与触摸键电路板(10)之间有绝缘套(9)；机箱上盖(1)上有状态指示灯(4)，状态指示灯(4)的灯罩(12)、螺母(13)材质为有机玻璃，灯罩(12)的上表面露在机箱外面，螺母(13)连在灯罩(12)上，将机箱上盖(1)夹在中间；灯的电路板(14)为圆形，上面装有贴片发光二极管(15)，发光二极管(15)以同心圆放置；单片机控制电路和接口输出电路、实时钟电路相连；实时钟电路带有实时钟芯片PCF8583和镍镉电池，实时钟芯片PCF8583与单片机ATMEGA128L通过I²C总线连接，镍镉电池和实时钟芯片PCF8583相连。

2、如权利要求1所述智能钢水测温仪，其特征在于，发光二极管(15)共四层，最内层4个，第二层6个，第3层8个，第4层12个，每一层发光二极管等角度阵列分布。

3、如权利要求1所述智能钢水测温仪，其特征在于，单片机控制电路带有单片机ATMEGA128L、地址译码器74AHC138、逻辑或门芯片74AHC32，单片机ATMEGA128L与地址译码器74AHC138相连，单片机ATMEGA128L、地址译码器74AHC138和逻辑或门芯片74AHC32相连。

4、如权利要求1所述的智能钢水测温仪，其特征在于，接口输出电路带有4～20mA输出电路、BCD码输出电路和LED显示电路；BCD码输出电路带有锁存器74AHC574和光电隔离器TLP521；单片机ATMEGA128L的数据总线、逻辑或门芯片74AHC32和锁存器74AHC574相连，锁存器74AHC574和光电隔离器TLP521相连。

5、如权利要求4所述智能钢水测温仪，其特征在于，4～20mA接口带有锁存器74AHC574、数/模转换器AD7541和芯片AD694；单片机ATMEGA128L的数据总线、逻辑或门芯片74AHC32和锁存器74AHC574相连，74AHC574和数/模转换器AD7541相连，数/模转换器AD7541和芯片AD694相连。

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