CN206235406U - 一种温度巡检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种温度巡检装置，属于温度检测领域。该装置包括至少一用于检测的下位机和一用于显示、控制和数据记录的上位机，下位机与上位机连接；下位机包括检测控制模块和至少一组采样结构，每组采样结构包括恒流驱动与差分采样模块、MOS管多路切换电路和多个三线制热电阻，MOS管多路切换电路与检测控制模块、恒流驱动与差分采样模块和三线制热电阻连接，恒流驱动与差分采样模块与MOS管多路切换电路和检测控制模块连接。该装置可实时监控并记录多个监测点的温度。其内部采用上、下位机模式，下位机进行温度采集，上位机则负责显示、控制和数据记录等。每台上位机可扩展多个下位机，每个下位机可接入多路热电阻式温度传感器。

Description

一种温度巡检装置

技术领域

本实用新型涉及温度检测领域，特别涉及一种温度巡检装置，尤其涉及一种基于ARM的多路分时温度巡检装置。

背景技术

温度巡检装置主要应用于电力系统及工业环境温度测量等方面，在现有的电力供配电系统中，温度参数是非常重要的非电量参数之一，对于电力系统中的各种设备的温度检测和控制，起到了决定性的作用。现有的温度巡检装置具有多个通道测试不同点的温度，可通过RS485总线与上位机进行通讯，接收上位机的指令和向上位机传送现场的实时温度以及相关的越线报警值。

申请人在使用现有的温度巡检装置时发现如下问题：1、现有的温度巡检仪一台仪表最多只能接入8路输入信号，不能扩展；2、现有的温度巡检仪功能单一，不易扩展，如现有的温度巡检仪无温度数据记录功能，不能对历史温度数据进行分析；如现有的温度巡检仪一般使用数码管或段式液晶单窗口显示，多路温度则采用轮流显示的方式，显示不直观等。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种温度巡检装置，该装置可实时监控并记录多个监测点的温度且便于扩展。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种温度巡检装置，该装置包括至少一用于检测的下位机和一用于显示、控制和数据记录的上位机，所述下位机与上位机连接；所述下位机包括检测控制模块和至少一组采样结构，每组采样结构包括恒流驱动与差分采样模块、MOS管多路切换电路和多个三线制热电阻，所述MOS管多路切换电路与检测控制模块、恒流驱动与差分采样模块和三线制热电阻连接，所述恒流驱动与差分采样模块与MOS管多路切换电路和检测控制模块连接。

其中，本实用新型实施例中的上位机包括主控制模块、触屏显示模块、存储模块和数据输出接口，所述触屏显示模块、存储模块和数据输出接口与主控制模块连接。

具体地，本实用新型实施例中的触屏显示模块为6-12寸的彩色液晶触摸显示屏。

优选地，本实用新型实施例中的存储模块包括Flash存储单元、SD卡存储单元和EEPROM存储单元，所述Flash存储单元、SD卡存储单元和EEPROM存储单元均与主控制模块连接。

其中，本实用新型实施例中的主控制模块与检测控制模块均为ARM。

其中，本实用新型实施例中的上位机与下位机之间通过RS485接口连接。

其中，本实用新型实施例中的恒流驱动与差分采样模块包括滤波单元、模数转换单元、基准电压单元和电源稳压单元，所述滤波单元设于模数转换单元的差分电压采样端与MOS管多路切换电路之间，所述基准电压单元设于模数转换单元的基准电压采样端和MOS管多路切换电路之间，所述模数转换单元的电源输入端连有电源稳压单元，所述模数转换单元的恒流电压输出端与MOS管多路切换电路连接，所述模数转换单元的数据输出端与检测控制模块连接。

其中，本实用新型实施例中的MOS管多路切换电路包括多组并联的切换单元，每组切换单元包括第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管，所述第一MOS管的源极与第二MOS管的源极分别与滤波单元连接，所述第三MOS管的漏极与基准电压单元连接，所述第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极和第三MOS管的源极分别与三线制热电阻的三个端子连接，所述第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极和第三MOS管的栅极与检测控制模块连接。

其中，本实用新型实施例中的下位机最多可设置三组采样模块，每组采样模块最多可设置8个三线制热电阻。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果为：本实用新型实施例提供了一种温度巡检装置，该装置可实时监控并记录多个监测点的温度。其内部采用上、下位机模式（多处理器），下位机进行温度采集，上位机则负责显示、控制和数据记录等。每台上位机可扩展多个下位机，每个下位机可接入多路热电阻式温度传感器。上位机采用彩色液晶触摸屏显示，可周期性记录所有温度采集点的数据，且可通过USB接口导出，即上位机可对数据显示、保存或导出等进行扩展。下位机通过MOS管多路切换电路进行多路切换，通过恒流驱动与差分采样模块为MOS管多路切换电路提供恒流源和对其上的多路温度数据进行采集，即下位机可对温度点的数量进行扩展。

附图说明

图1为本实施例提供的温度巡检装置的结构示意图；

图2为本实施例提供的上位机的结构示意图；

图3为本实施例提供的下位机的结构示意图；

图4为本实施例提供的下位机的详细结构示意图；

图5为本实施例提供的三线制热电阻的结构示意图；

图6为本实施例提供的MOS管多路切换电路的电路图；

图7为本实施例提供的MOS管多路切换电路的局部电路图；

图8为本实施例提供的恒流驱动与差分采样模块的电路图；

图9为本实施例提供的Flash存储单元的电路图；

图10为本实施例提供的SD卡存储单元的电路图；

图11为本实施例提供的EEPROM存储单元的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1、3和4，本实用新型实施例提供了一种温度巡检装置，该装置包括至少一用于检测的下位机和一用于显示、控制和数据记录等的上位机，下位机与上位机通过网路或接口等连接。其中，下位机包括检测控制模块和至少一组采样结构，每组采样结构包括恒流驱动与差分采样模块、MOS管多路切换电路和多个三线制热电阻等，恒流驱动与差分采样模块以一模数转换芯片为核心用于向三线制热电阻提供恒流源和对其进行检测，MOS管多路切换电路由多个MOS管组成切换网络。MOS管多路切换电路与检测控制模块、恒流驱动与差分采样模块和三线制热电阻连接，恒流驱动与差分采样模块与MOS管多路切换电路和检测控制模块连接。

其中，参见图2，本实用新型实施例中的上位机包括主控制模块、触屏显示模块、存储模块和数据输出接口等，触屏显示模块、存储模块和数据输出接口与主控制模块连接。当然，触屏显示模块也可分别用显示模块和键盘输入模块来实现，存储模块采用多种存储模式，数据输出接口具体可以是USB接口。

具体地，本实用新型实施例中的触屏显示模块可以为6-12寸的彩色液晶触摸显示屏，具体可以为10.4寸或8寸的彩色液晶触摸显示屏，可分屏显示多路数据，而通过颜色显示温度状态。

优选地，参见图2，本实用新型实施例中的存储模块包括Flash存储单元、SD卡存储单元和EEPROM存储单元等中的一种或多种，可长期实时记录各监测点的温度。其中，Flash存储单元、SD卡存储单元和EEPROM存储单元均与主控制模块连接。参见图9-11，“黑匣子”功能为上位机电路，ARM芯片通过SPI、SDIO、IIC接口分别与U3、U4、U5连接。Flash存储单元U3为Flash芯片，记录最近时间段的数据，会循环覆盖，为冗余存储，防止外接SD卡损坏。SD卡存储单元U4为外接SD卡，根据日期按天记录数据。EEPROM存储单元U5为EEPROM芯片，记录“黑匣子”功能的相关设置参数。

其中，本实用新型实施例中的主控制模块与检测控制模块均为ARM。

其中，本实用新型实施例中的上位机与下位机之间通过RS485接口连接，即上位机ARM与下位机ARM通过RS485接口连接。

其中，参见图4，本实用新型实施例中的恒流驱动与差分采样模块包括滤波单元、模数转换单元、基准电压单元和电源稳压单元等。其中，滤波单元设于模数转换单元的差分电压采样端与MOS管多路切换电路之间，包括R7、C1、R8、C2；基准电压单元设于模数转换单元的基准电压采样端和MOS管多路切换电路之间，包括R13、C9；模数转换单元的电源输入端连有电源稳压单元，电源稳压单元具体为电源耦合滤波电路，包括C8、C7、L1，用于消除电源杂波，并防止模数转换单元上的电源杂波影响其他电路；模数转换单元采用16bit高精度模数转换芯片。模数转换单元的恒流电压输出端与MOS管多路切换电路连接，模数转换单元的数据输出端与检测控制模块连接。进一步地，恒流驱动与差分采样模块上还设有两个保护电阻R1、R2，其设于滤波单元与模数转换单元之间。

其中，参见图5-7，本实用新型实施例中的MOS管多路切换电路包括多组并联的切换单元，每组切换单元包括第一MOS管（第一排）、第二MOS管（第二排）和第三MOS管（第三排），第一MOS管的源极（多个第一MOS管源极并联）与第二MOS管的源极（多个第二MOS管的源极并联）分别与滤波单元连接，第三MOS管的漏极（多个第三MOS管的漏极并联）与基准电压单元连接，第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极和第三MOS管的源极分别与三线制热电阻的三个端子（端子1、2和3）连接，第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极和第三MOS管的栅极与检测控制模块连接。具体地，第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极连接后与检测控制模块的一个端子连接，第三MOS管的栅极与检测控制模块上对应的另一个端子连接。

具体地，参见图5-8，MOS管多路切换电路与恒流驱动与差分采样模块通过RT_P1、RT_N1、RT_G1网络号连接。模数转换芯片AD7792的IOUT1和IOUT2管脚输出相同的电流信号，经MOS管和热电阻，在RT_P1、RT_N1网络上产生差分电压，经R7、C1、R8、C2组成的滤波单元滤波后进入模数转换芯片；两路电流信号流经热电阻后，流回R13与C9组成的电源稳压单元上产生基准电压。ARM芯片通过SPI口（MISO、MOSI、CLK、CS四线）与3片模数转换芯片连接，每片模数转换芯片采集8路热电阻的信号。在MOS管多路切换电路上，TSPn、TSNn、TSGn分别与三线制热电阻的三个端子（端子1、2和3）连接，可连接8路，每一路需要3个MOS管切换。IP1n、IN1n与检测控制模块连接，其都为低电平时，该路热电阻传感器连接到模数转换芯片工作，而都为高电平时断开与模数转换芯片的连接。IOUT1和IOUT2为模数转换芯片直接输出的恒流源，电流路径如下：IOUT1管脚-->MOS管（第一MOS管的源极）-->长导线1-->热电阻-->长导线3-->R13-->GND，IOUT2管脚-->MOS管（第二MOS管的源极）-->长导线2-->长导线3-->R13-->GND。

其中，本实用新型实施例中的下位机最多可设置三组采样模块，每组采样模块最多可设置8个三线制热电阻，即每个下位机可连接24路温度传感器。

综上，本实施例中的下位机：由下位机ARM处理器控制MOS管切换多路热电阻的输入信号，恒流信号分时驱动热电阻产生差分电压信号，输入高精度模数转换芯片；通过16bit高精度模数转换芯片，分时采集各路热电阻的阻值，通过热电阻的分度表计算得出各路温度；通过RS485接口芯片与上位机通信。

本实施例中的上位机：由上位机ARM处理器通过RS485接口接收下位机的温度数据，与各监测点的高温、低温门限比对，得出当前状态。通过触摸显示屏显示当前温度数据和状态（超上限或超下限），并周期性得把温度数据写入内部Flash芯片。可通过触摸显示屏设置记录周期，各路监测点的提示字符、温度上下限等各种参数。

本实用新型实施例提供了一种温度巡检装置，该装置可实时监控并记录多个监测点的温度。其内部采用上、下位机模式（多处理器），下位机进行温度采集，上位机则负责显示、控制和数据记录等。每台上位机可扩展多个下位机，每个下位机可接入多路热电阻式温度传感器。上位机采用彩色液晶触摸屏显示，可周期性记录所有温度采集点的数据，且可通过USB接口导出，即上位机可对数据显示、保存或导出等进行扩展。下位机通过MOS管多路切换电路进行多路切换，通过恒流驱动与差分采样模块为MOS管多路切换电路提供恒流源和对其上的多路温度数据进行采集，即下位机可对温度点的数量进行扩展。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种温度巡检装置，其特征在于，包括至少一用于检测的下位机和一用于显示、控制和数据记录的上位机，所述下位机与上位机连接；

所述下位机包括检测控制模块和至少一组采样结构，每组采样结构包括恒流驱动与差分采样模块、MOS管多路切换电路和多个三线制热电阻，所述MOS管多路切换电路与检测控制模块、恒流驱动与差分采样模块和三线制热电阻连接，所述恒流驱动与差分采样模块与MOS管多路切换电路和检测控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的温度巡检装置，其特征在于，所述上位机包括主控制模块、触屏显示模块、存储模块和数据输出接口，所述触屏显示模块、存储模块和数据输出接口与主控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的温度巡检装置，其特征在于，所述触屏显示模块为6-12寸的彩色液晶触摸显示屏。

4.根据权利要求2所述的温度巡检装置，其特征在于，所述存储模块包括Flash存储单元、SD卡存储单元和EEPROM存储单元，所述Flash存储单元、SD卡存储单元和EEPROM存储单元均与主控制模块连接。

5.根据权利要求2所述的温度巡检装置，其特征在于，所述主控制模块与检测控制模块均为ARM。

6.根据权利要求1所述的温度巡检装置，其特征在于，所述上位机与下位机之间通过RS485接口连接。

7.根据权利要求5所述的温度巡检装置，其特征在于，所述恒流驱动与差分采样模块包括滤波单元、模数转换单元、基准电压单元和电源稳压单元，所述滤波单元设于模数转换单元的差分电压采样端与MOS管多路切换电路之间，所述基准电压单元设于模数转换单元的基准电压采样端和MOS管多路切换电路之间，所述模数转换单元的电源输入端连有电源稳压单元，所述模数转换单元的恒流电压输出端与MOS管多路切换电路连接，所述模数转换单元的数据输出端与检测控制模块连接。

8.根据权利要求7所述的温度巡检装置，其特征在于，所述MOS管多路切换电路包括多组并联的切换单元，每组切换单元包括第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管，所述第一MOS管的源极与第二MOS管的源极分别与滤波单元连接，所述第三MOS管的漏极与基准电压单元连接，所述第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极和第三MOS管的源极分别与三线制热电阻的三个端子连接，所述第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极和第三MOS管的栅极与检测控制模块连接。

9.根据权利要求8所述的温度巡检装置，其特征在于，所述下位机最多可设置三组采样模块，每组采样模块最多可设置8个三线制热电阻。