CN209689777U - 一种腐蚀性化学剂温度报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种腐蚀性化学剂温度报警系统，包括测量端、参考端、差分比例运算电路、跟随放大电路、减法运算电路、同相放大电路、单片机报警模块；所述测量端与差分比例运算电路相连，所述参考端与跟随放大电路相连；所述差分比例运算及跟随放大电路输出端与减法运算电路输入端相连；所述减法运算电路通过同相放大电路与单片机报警模块相连。本实用新型提供一种腐蚀性化学剂温度报警系统，实现自动报警，不仅可以直接测量腐蚀性化学剂在生产或实验中温度，而且可以有效减轻自然对流给测量带来的影响，系统整体有着搭建简单、安全性高、测温距离远、制作成本小的优势。

Description

一种腐蚀性化学剂温度报警系统

技术领域

本实用新型属于测控技术领域，具体涉及一种腐蚀性化学剂温度报警系统。

背景技术

在化学工业和实验中，腐蚀性化学剂无论是在生产或是在使用过程中，对温度的把控较为严格。常见的测温仪器如水银计一般需要近距离多次测量，或者如红外测温仪一般采用间接方法测量，对环境光线要求高。在工业生产或化学实验中，尤其是在加热过程中，腐蚀性化学剂如强酸，需要多次测量将温度控制在一定范围，不然会影响产品品质或实验效果，但是加热的酸液挥发性强，多次近距离测量酸液对人体有害。而且工业和实验环境比较恶劣，一般不太适合采用间接的测温方式。因此，如何降低腐蚀性化学剂在生产实验过程中对人体的危害性以及不依赖环境的直接测量方式成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种腐蚀性化学剂温度报警系统，实现自动报警。

为了达到以上目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种腐蚀性化学剂温度报警系统，包括测量端、参考端、差分比例运算电路、跟随放大电路、减法运算电路、同相放大电路、开关电路、单片机报警模块；所述测量端与差分比例运算电路相连，所述参考端与跟随放大电路相连；所述差分比例运算及跟随放大电路输出端与减法运算电路输入端相连；所述减法运算电路的输出端连接同相放大电路，所述同相放大电路通过开关电路与单片机报警模块相连，可以远距离直接测量腐蚀性化学剂在生产或实验过程中温度并辅以温度超限的报警功能。

进一步的，所述测量端采用铂丝作为测温元器件的测量端。选择铂丝作为测温元器件，测量效果好。

进一步的，所述测量端为圆柱塑料壳体，所述测量端内设有导线，所述导线通过导针与铂丝连接，所述铂丝和导针的裸露表面设有纳米级绝缘层。

进一步的，所述参考端为滑动变阻器。

其中，所述差分比例运算电路，包括运算放大器、第十一电阻R11、第十五电阻R15、第十二电阻R12、第十六电阻R16。运算放大器型号为OPA128，第十一电阻R11、第十五电阻R15为5KΩ，第十二电阻R12、第十六电阻R16为10KΩ。

其中，所述跟随放大电路，包括运算放大器、第十三电阻R13、第十四电阻R14。运算放大器型号为OPA128，第十三电阻R13、第十四电阻R14为10KΩ。

其中，所述减法运算电路，包括运算放大器、第八电阻R8、第九电阻R9、第七电阻R7、第十电阻R10。运算放大器型号为AMP03，第八电阻R8、第九电阻R9、第七电阻R7、第十电阻R10都为10KΩ。

其中，所述同相放大电路，包括运算放大器、第五电阻R5、第六电阻R6、第十七电阻R17。运算放大器型号为MAX4074，第五电阻R5为5KΩ,第六电阻R6为100KΩ,第十七电阻R17为1KΩ。

进一步的，所述开关电路采用三极管作为开关电路，所述三极管的型号为PNP型S9012，第十九电阻R19为100KΩ，第二十电阻R20为10KΩ。

进一步的，所述单片机报警模块，单片机报警模块的单片机为AT89S51单片机，所述单片机包括复位电路、晶振电路、LED电路、蜂鸣器。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种腐蚀性化学剂温度超限报警系统，测量端材料和电阻丝的选择以及整体结构设计，不仅可以直接测量腐蚀性化学剂在生产或实验中温度，而且可以有效减轻自然对流给测量带来的影响。系统整体有着搭建简单、安全性高、测温距离远、制作成本小的优势。

附图说明

图1是腐蚀性化学剂温度超限报警系统结构示意图；

图2是腐蚀性化学剂温度超限报警系统电路原理图；

图3是测量端截面结构图；

图4是差分比例运算及跟随放大电路；

图5是减法运算电路；

图6是同相放大电路；

图7是开关电路；

图8是单片机报警模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

实施例1

一种腐蚀性化学剂温度报警系统，包括测量端、参考端、差分比例运算电路、跟随放大电路、减法运算电路、同相放大电路、开关电路、单片机报警模块；所述测量端与差分比例运算电路相连，所述参考端与跟随放大电路相连；所述差分比例运算及跟随放大电路输出端与减法运算电路输入端相连；所述减法运算电路的输出端连接同相放大电路，所述同相放大电路通过开关电路与单片机报警模块相连，可以远距离直接测量腐蚀性化学剂在生产或实验过程中温度并辅以温度超限的报警功能。

在本实施例中，测量端采用铂丝作为测温元器件的测量端。选择铂丝作为测温元器件，测量效果好。

在本实施例中，测量端为圆柱塑料壳体，所述测量端内设有导线，所述导线通过导针与铂丝连接，铂丝和导针的裸露表面设有纳米级绝缘层。

在本实施例中，述参考端为滑动变阻器。

具体的，其中，差分比例运算电路，包括运算放大器、第十一电阻R11、第十五电阻R15、第十二电阻R12、第十六电阻R16。运算放大器型号为OPA128，第十一电阻R11、第十五电阻R15为5KΩ，第十二电阻R12、第十六电阻R16为10KΩ。

其中，跟随放大电路，包括运算放大器、第十三电阻R13、第十四电阻R14。运算放大器型号为OPA128，第十三电阻R13、第十四电阻R14为10KΩ。

其中，减法运算电路，包括运算放大器、第八电阻R8、第九电阻R9、第七电阻R7、第十电阻R10。运算放大器型号为AMP03，第八电阻R8、第九电阻R9、第七电阻R7、第十电阻R10都为10KΩ。

其中，同相放大电路，包括运算放大器、第五电阻R5、第六电阻R6、第十七电阻R17。运算放大器型号为MAX4074，第五电阻R5为5KΩ,第六电阻R6为100KΩ,第十七电阻R17为1KΩ；

在本实施例中，开关电路采用三极管作为开关电路，三极管的型号为PNP型S9012，第十九电阻R19为100KΩ，第二十电阻R20为10KΩ。

在本实施例中，单片机报警模块，单片机报警模块的单片机为AT89S51单片机，单片机包括复位电路、晶振电路、LED电路、蜂鸣器。

实施例2

如图1至图8所示的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，包括测量端、参考端、差分比例运算及跟随放大电路、减法运算电路、同相放大电路和单片机报警模块；所述测量端，选择铂丝作为测温元器件，铂丝具有耐腐蚀性且电阻值随温度线性变化，是测量腐蚀性化学剂温度的不错选择。设计结构如图3所示，塑料圆柱壳体1，可以直接放置在腐蚀性化学液体中。圆柱底部有一定厚度，可以有效减弱液体对流给测量带来的影响。导线2布置在壳体内部，通过导针3与铂丝连接，在铂丝和导针裸露表面镀纳米级绝缘层，因为绝缘层导热系数很大，对铂丝传热影响很小。所述参考端，选择范围在0-200欧姆的精密滑动变阻器，主要作用是作为测量端的参考值，当测量端阻值和参考端一致时，说明铂丝温度达到了设置值。所述差分比例运算电路如图4所示，主要作用是测量铂丝和滑动变阻器构成电路的实际电压，选用运算放大器OPA128,通过设定第十一电阻R11、第十五电阻R15为5KΩ，第十二电阻R12、第十六电阻R16为10KΩ，来获得电路电压的一半用作减法运算电路的比较。跟随放大电路主要作用是获得参考端的电压，选择运算放大器型号为OPA128,设置第十三电阻R13、第十四电阻R14为10KΩ。所述减法运算电路如图5所示，选择型号AMP03的运算放大器，该放大器的响应及时能够满足实时测量的要求，设置第八电阻R8、第九电阻R9、第七电阻R7、第十电阻R10都为10KΩ，该电路主要作用是将电路电压的一半V1和测量端电压V2进行相减，将结果电压V3送到同相放大电路；当测量端即铂丝电阻值与设定好的滑动变阻器值相等，那么他们的电压值相等，差值V3为0。说明温度达到了设置值。所述同相放大电路如图6所示，该电路可以消除运算放大器的输入偏置电流的影响，选择型号为MAX4074运算放大器，通过设定第五电阻R5为5KΩ,第六电阻R6为100KΩ,第十七电阻R17为1KΩ来达到将减法运算电路输出的电压即V3放大100倍，这样可以提高温度测量的精度，只有减法运算电路输入端电压几乎一致才能输出低电压。所述开关电路如图7所示，主要是通过三极管导通特性来设计，型号选择PNP型S9012，在集电极接一个10KΩ的上拉电阻R20,在基极接一个100KΩ的R19,当三极管基极电压小于5v，三极管导通，将5v电压输出给单片机，达到开关作用。所述单片机报警模块如图8所示，选择低功耗、高性能的AT89S51单片机，包括复位电路和晶振电路，构成最小系统；在此基础上，与开关电路输出端相连，并搭配蜂鸣器和LED电路，当温度达到上限，开关电路输出低压，通过单片机使得蜂鸣器响起，LED由绿灯L1亮转换为红灯L2闪烁来起到报警作用。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：

包括测量端、参考端、差分比例运算电路、跟随放大电路、减法运算电路、同相放大电路、开关电路、单片机报警模块；所述测量端与差分比例运算电路相连，所述参考端与跟随放大电路相连；所述差分比例运算及跟随放大电路输出端与减法运算电路输入端相连；所述减法运算电路的输出端连接同相放大电路，所述同相放大电路通过开关电路与单片机报警模块相连。

2.如权利要求1所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述测量端采用铂丝作为测温元器件的测量端。

3.如权利要求2所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述测量端为圆柱塑料壳体，所述测量端内设有导线，所述导线通过导针与铂丝连接。

4.如权利要求3所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述铂丝和导针的裸露表面设有纳米级绝缘层。

5.如权利要求1所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述参考端为滑动变阻器。

6.如权利要求1所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述开关电路采用三极管作为开关电路。

7.如权利要求1所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述单片机报警模块，单片机报警模块的单片机为AT89S51单片机，所述单片机包括复位电路、晶振电路、LED电路、蜂鸣器。

8.如权利要求1所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述差分比例运算电路，包括运算放大器、第十一电阻R11、第十五电阻R15、第十二电阻R12、第十六电阻R16，其中运算放大器型号为OPA128，第十一电阻R11、第十五电阻R15为5KΩ，第十二电阻R12、第十六电阻R16为10KΩ。

9.如权利要求1所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述跟随放大电路，包括运算放大器、第十三电阻R13、第十四电阻R14，其中运算放大器型号为OPA128，第十三电阻R13、第十四电阻R14为10KΩ。

10.如权利要求1所述的一种腐蚀性化学剂温度报警系统，其特征在于：所述减法运算电路，包括运算放大器、第八电阻R8、第九电阻R9、第七电阻R7、第十电阻R10，其中运算放大器型号为AMP03，第八电阻R8、第九电阻R9、第七电阻R7、第十电阻R10为10KΩ。