CN201173905Y

CN201173905Y - 一种氯气浓度在线监测装置

Info

Publication number: CN201173905Y
Application number: CNU2008200854083U
Authority: CN
Inventors: 蒋鹏; 蒋路茸
Original assignee: Hangzhou Electronic Science and Technology University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University; Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2018-04-08

Abstract

本实用新型涉及一种氯气浓度在线监测装置。传统的监测方法不适合实时在线测量。本实用新型包括一台主控仪，多台氯气变送器和一台温度变送器。各氯气变送器和温度变送器与主控仪通过双绞线连接。主控仪包括处理器模块和分别与处理器模块连接的数据存储模块、液晶显示模块、按键模块、时钟模块、报警电路模块、通信模块、4～20mA信号输入模块。氯气变送器包括顺序连接的氯气传感器、氯气变送器放大模块和氯气变送器4～20mA信号输出模块。温度变送器包括顺序连接的温度传感器、温度变送器放大模块和温度变送器4～20mA信号输出模块。采用本实用新型装置，可以实时监测氯气的浓度，并对测量值进行温度补偿。

Description

一种氯气浓度在线监测装置

技术领域

本实用新型属于自动化监测技术领域，涉及一种气体浓度在线监测装置，特别涉及了一种氯气浓度在线监测装置。

背景技术

化工生产中，氯气的用途十分广泛。氯气是一种具有极强的化学亲和力的气体，氯气能助燃，当氯气与许多物质混合后，会腐蚀容器，甚至引起爆炸。同时，常态下的氯气是一种剧毒气体，能强烈刺激人的呼吸道和眼鼻粘膜，甚至危及生命。在生产中为了预防事故的发生和确保操作人员的人身安全，需要对环境中的氯气浓度进行在线监测。传统的监测方法是甲基醇比色法，该方法需人工采样后在实验室内测量，灵敏度低、操作复杂、耗时长，不适合实时在线测量。早期的氯气浓度在线监测装置采用模拟电路，精度低、可靠性差、响应时间长、系统复杂、功能单一，已不能满足实际需要。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有的氯气浓度在线监测装置的精度低、可靠性差、响应时间长、功能单一的缺点，提供了一种基于嵌入式系统的氯气浓度在线监测装置。该装置能实时监测氯气的浓度，并对测量值进行温度补偿，实现氯气浓度的实时显示、超限报警、数据处理和存储功能。在计算机的管理软件配合下，还能实现对该装置的远程管理操作。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：包括一台主控仪，多台氯气变送器和一台温度变送器。各氯气变送器和温度变送器与主控仪通过双绞线连接。

主控仪包括处理器模块和分别与处理器模块连接的数据存储模块、液晶显示模块、按键模块、时钟模块、报警电路模块、通信模块、4～20mA信号输入模块。主控仪电源模块分别与其他模块连接，为其供电。主控仪电源模块的输入电压为DC 24V或AC 220V，内部采用LM1117-3.3和LM1117-5芯片进行稳压。处理器模块采用MSP430F149型16位单片机；数据存储模块采用SD卡，其接口电路与处理器模块的P3.0、P3.1、P3.2和P3.3脚连接。液晶显示模块采用CM19264型192×64单色点阵式液晶显示屏，其数据线与处理器模块的P2口连接、指令线与处理器模块的P1口连接。按键模块包括6个按键，6个按键分别与处理器模块的P6口连接。时钟模块采用DS1302实时时钟芯片，其SCLK、|O、nRESET分别与处理器模块的P5.5、P5.4、P5.6脚连接。报警电路模块的接口电路与处理器模块的P4.1、P4.2脚连接。通信模块采用MAX3232芯片，与处理器模块的UART接口连接。4～20mA信号输入模块采用MCP3208型8路模拟/数字转换芯片，与处理器模块之间使用光耦隔离，其接口电路与处理器模块的P5.0、P5.1、P5.2、P5.3脚连接。

氯气变送器包括顺序连接的氯气传感器、氯气变送器放大模块和氯气变送器4～20mA信号输出模块，氯气变送器电源模块与分别与氯气传感器、氯气变送器放大模块和氯气变送器4～20mA信号输出模块连接，为其供电。氯气传感器采用恒定电位氯气传感器；氯气变送器放大模块采用TLC2252高输入阻抗、高增益放大器；氯气变送器4～20mA信号输出模块采用LM358通用放大器；氯气变送器电源模块的输入电压为DC 24V或AC 220V，内部采用LM1117-5芯片进行稳压的稳压电路。氯气传感器检测到氯气并产生微弱电流信号，信号经氯气变送器放大模块放大后，送入氯气变送器4～20mA信号输出模块，并将信号转换为4～20mA信号并输出，通过双绞线送至主控仪的4～20mA信号输入模块。

温度变送器包括顺序连接的温度传感器、温度变送器放大模块和温度变送器4～20mA信号输出模块，温度变送器电源模块分别与温度传感器、温度变送器放大模块和温度变送器4～20mA信号输出模块连接，为其供电。所述的温度传感器为热电阻，温度的测量方式采用传统的热电阻测量方式；温度变送器放大模块采用TLC2252高输入阻抗、高增益放大器；温度变送器4～20mA信号输出模块采用LM358通用放大器；温度变送器电源模块的输入电压为DC 24V或AC 220V，内部采用LM 1117-5芯片进行稳压的稳压电路。温度传感器的热电阻在环境温度下产生微弱电流信号，信号经温度变送器放大模块放大后，送入温度变送器4～20mA信号输出模块，并将信号转换为4～20mA信号并输出通过双绞线送至主控仪的4～20mA信号输入模块。

采用上述技术方案后，氯气变送器和温度变送器布置于监测区域中，通过屏蔽双绞线与主控仪连接，主控仪与装有数据库管理软件的远程计算机连接。氯气变送器和温度变送器分别采集氯气浓度和温度信息，并将其转换为4～20mA信号，传输至主控仪。主控仪对采集的氯气浓度信息进行温度补偿后，在液晶屏上实时显示氯气浓度值，将氯气浓度信息存储在主控仪并发送给远程管理计算机。远程计算机将氯气浓度信息存储入数据库，对数据库进行管理，方便查询记录。当氯气浓度超过设定值时，主控仪发出声光报警以提醒现场工作人员注意安全、撤离现场，并将报警记录存储在主控仪和数据库中，以便工作人员调阅。

本实用新型装置能实时监测氯气的浓度，并对测量值进行温度补偿，实现氯气浓度的实时显示、超限报警、数据处理和存储功能。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图；

图2是本实用新型中主控仪结构示意图；

图3是本实用新型中氯气变送器结构示意图；

图4是本实用新型中温度变送器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

氯气浓度在线监测装置的系统结构如图1所示，包括主控仪1、多台氯气变送器2和温度变送器3。氯气变送器2和温度变送器3布置于监测区域中，通过屏蔽双绞线与主控仪1连接，主控仪1与中央监控系统4信号连接。氯气变送器2和温度变送器3分别采集环境中的氯气浓度和温度信息，并将信息转换为4～20mA信号，通过双绞线传输至主控仪1；主控仪1对采集的氯气浓度信息进行温度补偿后，将氯气浓度值显示在其液晶屏上，将氯气浓度信息存储在主控仪1内并发送给中央监控系统4。当氯气浓度超过设定值时，主控仪1发出声光报警，并将报警记录存储在主控仪1和中央监控系统4中，以便调阅。

图2是氯气浓度在线监测装置的主控仪1结构示意图，主控仪1包括处理器模块1-1和分别与处理器模块1-1连接的数据存储模块1-2、液晶显示模块1-3、按键模块1-4、时钟模块1-5、报警电路模块1-6、通信模块1-7、4～20mA信号输入模块1-8。主控仪电源模块1-9分别与其他模块连接，为其供电。主控仪电源模块1-9的输入电压为DC 24V或AC 220V，内部采用LM1117-3.3和LM1117-5芯片进行稳压，得到3.3V和5V的VCC；主控仪电源模块与单片机的电源输入端连接。处理器模块1-1采用MSP430F149型16位单片机；数据存储模块1-2采用SD卡，用于存储氯气浓度历史数据，SD卡的接口电路与处理器模块1-1的P3.0、P3.1、P3.2和P3.3脚连接，处理器模块1-1通过SP|总线方式访问SD卡，支持FAT32文件系统。液晶显示模块1-3采用CM19264型192×64单色点阵式液晶显示屏，3.3V或者5V供电，液晶显示模块1-3的数据线与处理器模块1-1的P2口连接、指令线与处理器模块1-1的P1口连接。按键模块1-4包括6个按键，6个按键分别与处理器模块1-1的P6口连接，并定义为“上”、“下”、“左”、“右”、“取消”、“确定”。时钟模块1-5采用DS1302实时时钟芯片，其SCLK、IO、nRESET分别与处理器模块1-1的P5.5、P5.4、P5.6脚连接。报警电路模块1-6提供了2路报警，由处理器模块1-1驱动继电器实现，其接口电路与处理器模块1-1的P4.1、P4.2脚连接。通信模块1-7采用MAX3232芯片，波特率为11.52ksps，与处理器模块1-1的UA RT接口连接。4～20mA信号输入模块1-8的接口电路与处理器模块1-1的P5.0、P5.1、P5.2、P5.3脚连接。4～20mA信号输入模块1-8包括模拟/数字转换芯片，模拟/数字转换芯片采用MCP3208型8路模拟/数字转换芯片，MCP3208芯片与MSP430F149单片机之间使用光耦隔离。

图3是氯气变送器2的结构示意图，包括顺序连接的氯气传感器2-1、氯气变送器放大模块2-2和氯气变送器4～20mA信号输出模块2-3，氯气变送器电源模块2-4与分别与氯气传感器2-1、氯气变送器放大模块2-2和氯气变送器4～20mA信号输出模块2-3连接，为其供电。氯气传感器2-1采用瑞Membrapor公司的CI2-C-20恒定电位氯气传感器，测量范围0～20ppm，精度2％，寿命2年；氯气变送器放大模块2-2采用TLC2252高输入阻抗、高增益放大器，将氯气传感器感应的uA级的电流信号放大为2V左右的电压信号；氯气变送器4～20mA信号输出模块2-3采用LM358通用放大器；氯气变送器电源模块2-4的输入电压为DC 24V或AC220V，内部采用LM1117-5芯片进行稳压的稳压电路。氯气传感器2-1检测到氯气并产生微弱电流信号，信号经氯气变送器放大模块2-2放大后，送入氯气变送器4～20mA信号输出模块2-3，并将信号转换为4～20mA信号并输出，通过双绞线送至主控仪1的4～20mA信号输入模块1-8。

图4是温度变送器3的结构示意图，包括顺序连接的温度传感器3-1、温度变送器放大模块3-2和温度变送器4～20mA信号输出模块3-3，温度变送器电源模块3-4分别与温度传感器3-1、温度变送器放大模块3-2和温度变送器4～20mA信号输出模块3-3连接，为其供电。温度传感器3-1为热电阻，温度的测量方式采用传统的热电阻测量方式，测量温度范围-40～85℃；温度变送器放大模块3-2使用了TLC2252高输入阻抗、高增益放大器；温度变送器4～20mA信号输出模块3-3使用了LM358通用放大器；温度变送器电源模块3-4的输入电压为DC 24V或AC 220V，内部采用LM1117-5芯片进行稳压的稳压电路；温度传感器3-1的热电阻在环境温度下产生微弱电流信号，信号经温度变送器放大模块3-2放大后，送入温度变送器4～20mA信号输出模块3-3，并将信号转换为4～20mA信号并输出通过双绞线送至主控仪1的4～20mA信号输入模块1-8。

Claims

1、一种氯气浓度在线监测装置，包括一台主控仪，多台氯气变送器和一台温度变送器，各氯气变送器和温度变送器与主控仪通过双绞线连接，其特征在于：

所述的主控仪包括处理器模块和分别与处理器模块连接的数据存储模块、液晶显示模块、按键模块、时钟模块、报警电路模块、通信模块、4～20mA信号输入模块；主控仪电源模块内部采用LM1117-3.3和LM1117-5芯片，主控仪电源模块分别与其他模块连接；处理器模块采用MSP430F149型16位单片机；数据存储模块采用SD卡，其接口电路与处理器模块的P3.0、P3.1、P3.2和P3.3脚连接；液晶显示模块采用CM19264型192×64单色点阵式液晶显示屏，其数据线与处理器模块的P2口连接、指令线与处理器模块的P1口连接；按键模块包括6个按键，6个按键分别与处理器模块的P6口连接；时钟模块采用DS1302实时时钟芯片，其SCLK、IO、nRESET分别与处理器模块的P5.5、P5.4、P5.6脚连接；报警电路模块的接口电路与处理器模块的P4.1、P4.2脚连接；通信模块采用MAX3232芯片，与处理器模块的UART接口连接；4～20mA信号输入模块采用MCP3208型8路模拟/数字转换芯片，与处理器模块之间使用光耦隔离，其接口电路与处理器模块的P5.0、P5.1、P5.2、P5.3脚连接；

所述的氯气变送器包括顺序连接的氯气传感器、氯气变送器放大模块和氯气变送器4～20mA信号输出模块，氯气变送器电源模块与分别与氯气传感器、氯气变送器放大模块和氯气变送器4～20mA信号输出模块连接；氯气传感器采用恒定电位氯气传感器；氯气变送器放大模块采用TLC2252高输入阻抗、高增益放大器；氯气变送器4～20mA信号输出模块采用LM358通用放大器；氯气变送器电源模块内部采用LM1117-5芯片进行稳压的稳压电路；

所述的温度变送器包括顺序连接的温度传感器、温度变送器放大模块和温度变送器4～20mA信号输出模块，温度变送器电源模块分别与温度传感器、温度变送器放大模块和温度变送器4～20mA信号输出模块连接；所述的温度传感器为热电阻，温度的测量方式采用传统的热电阻测量方式；温度变送器放大模块采用TLC2252高输入阻抗、高增益放大器；温度变送器4～20mA信号输出模块采用LM358通用放大器；温度变送器电源模块内部采用LM1117-5芯片进行稳压的稳压电路。