一种高温环境下的温度检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及温度检测【技术领域】，尤其是一种高温环境下的温度检测系统。它包括按信号流方向依次连接的电机控制模块、红外温度传感器、放大及滤波模块、A/D转换模块、微控制器和上位机。电机控制模块带动安装在电机控制模块的电机上的反光镜转动，红外温度传感器通过采集反光镜反射待测对象的红外信号并将红外信号转换成电压信号输送至放大及滤波模块，放大及滤波模块对电压信号进行放大-滤波-放大处理后输送至A/D转换模块进行数模转换，微控制器接收A/D转换模块转换后的信号并存储及传送数据，上位机与微控制器连接。本实用新型进行远距离无接触采集温度信号，实现远程监测和接收数据，测量精度高，使用灵活，具有很强的实用性。
【专利说明】一种高温环境下的温度检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及温度检测【技术领域】，尤其是一种高温环境下的温度检测系统。
【背景技术】
[0002]温度是工业生产中一项非常重要的基本数据之一。温度过高或者过低都容易造成生产的产品不合格、效率低下等严重问题，特殊的情况下还有可能造成严重的安全生产事故。近些年，温度检测越来越广泛的应用于工业、农业、仓储、环境监测等领域，随着工业生产技术的不断发展，在生产中要求对温度进行非常精确的控制，需要测量的温度的范围也越来越大，因此对技术的需要也越来越高。因此，研究符合实际发展所需要的温度采集系统变得尤其重要。
[0003]目前，温度检测的发展趋势主要有几个方面:第一，要求温度检测的范围越大越好，尤其是某些高温或者低温的测量。第二，当前不仅要求测量一个点的温度，还要求能测一条线、一个面甚至是立体物体表面的温度测量。第三，希望温度检测仪器能够适应不同环境，检测不同物体状态的温度，比如气体、液体等。第四，要求有新技术，新材料等降低温度检测器的成本或者提高精度等。第五，希望温度检测仪器具有自主检测能力，同时能够向集成化、一体化方向发展。
[0004]比如，水泥厂回转窑的工业现场测温，其环境温度高，且有水汽和二氧化碳的干扰，对于传统的测温装置难以满足其测温要求。热胀冷缩测量法和热电效应法是传统的接触式测温法，需要接触被测物体，同时要等待系统温度达到平衡状态才能够测温，因此它的反应速度比较慢、测温所需要的时间长，而且会对被测物体的温度场产生影响，这就使得接触式测温的应用范围受到限制，而非接触式测温就克服了这些缺点。
实用新型内容
[0005]针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种硬件连接简单、功耗低、体积小、运行时间长且稳定的高温环境下的红外辐射测温法非接触的温度检测系统。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种高温环境下的温度检测系统，它包括按信号流方向依次连接的电机控制模块、红外温度传感器、放大及滤波模块、A/D转换模块、微控制器和上位机；
[0008]所述电机控制模块带动安装在电机控制模块的电机上的反光镜转动，所述红外温度传感器采集反光镜反射待测对象的红外信号并将红外信号转换成电压信号输送至放大及滤波模块，所述放大及滤波模块对电压信号进行放大-滤波-放大处理后输送至A/D转换模块进行数模转换，所述微控制器接收A/D转换模块转换后的信号并存储及传送数据，所述上位机与微控制器连接并实时监测。
[0009]优选地，所述微控制器为16位的MC9S12XS256单片机芯片。
[0010]优选地，所述红外温度传感器为碲镉汞红外传感器。
[0011]优选地，所述电机控制模块包括DEC Controller Module 24/2直流无刷电机驱动
-H-* I I
心片；
[0012]所述电机驱动芯片的第十二引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十六引脚和第十七引脚分别连接有第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻和第二可调电阻；所述电机驱动芯片的第四引脚分别连接有第四电容和第五电容、第六引脚连接有第六电容。
[0013]优选地，所述放大及滤波模块包括运算放大器INA128芯片和双运算放大器AD8599 芯片；
[0014]所述INA128芯片的第一引脚和第八引脚之间连接有第三可调电阻，所述INA128芯片的第二引脚和第七引脚之间依次连接有第二十七电容、第三十四电阻、第三十三电阻和第二十二电阻；
[0015]所述INA128芯片的第二引脚依次连接有第三十五电阻、第二十六电容和第二十四电容；所述第二十六电容并联有第二十五电容并连接至第三十四电阻和第三十三电阻之间，所述第二十四电容并联有第二十三电容连接至第三十三电阻和第三十二电阻之间；
[0016]所述INA128芯片的第七引脚连接至AD8599芯片的第八引脚，所述INA128芯片的第六引脚和AD8599芯片的第八引脚之间依次连接有第三十八电阻和第三i^一电容，所述INA128芯片的第六引脚和AD8599芯片的第一引脚之间连接有第四十一电阻和第四十电容；
[0017]所述AD8599芯片的第一引脚和第二引脚连接有第四可调电阻，所述AD8599芯片的第四引脚分别连接有第三十三电容和第三十四电容，所述串联的第三十八电阻和第四十一电阻并联有第三十二电容和第四十二电阻，所述AD8599芯片的第三引脚连接至第三十二电容和第四十二电阻之间。
[0018]优选地，所述A/D转换模块包括A/D转换器AD7321芯片和串联基准电压源AD1582
-H-* I I
心片；
[0019]所述AD7321芯片的第七引脚和第八引脚连接至AD8599芯片的第六引脚，所述AD7321芯片的第六引脚和第九引脚分别连接至AD8599芯片的第四引脚和第八引脚，所述AD7321芯片的第九引脚和第十引脚之间连接有第三十八电容和第三十七电容，所述AD7321芯片的第五引脚连接至AD1582芯片的第一引脚，所述AD1582芯片的第一引脚和第二引脚之间连接有第三十五电容。
[0020]由于采用了上述方案，本实用新型以MC9S12XS256型微控制器为主控制芯片，结合红外温度传感器，使用一个电机带动反光镜片转动采集温度信号，进行无接触检测，其体积小、精度高，具有很强的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型实施例的系统结构框图；
[0022]图2是本实用新型实施例的电机控制模块的连接结构图；
[0023]图3是本实用新型实施例的放大及滤波模块、A/D转换模块的连接结构图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0025]如图1所示，本实施例的一种高温环境下的温度检测系统，它包括按信号流方向依次连接的电机控制模块1、红外温度传感器3、放大及滤波模块4、A/D转换模块5、微控制器6和上位机7 ；
[0026]电机控制模块I用于带动安装在电机上的反光镜2的转动，反光镜2将被测对象的红外线反射给红外温度传感器3，红外温度传感器3为碲镉汞红外传感器，红外温度传感器3采集反光镜2反射待测对象的红外信号并将红外信号转换成电压信号输送至放大及滤波模块4,放大及滤波模块4对电压信号进行放大-滤波-放大处理后输送至A/D转换模块5进行数模转换，16位的MC9S12XS256单片机芯片的微控制器6接收A/D转换模块5转换后的信号并存储及传送数据，所述上位机7与微控制器6连接并远程实时监测。
[0027]为说明本实施例的温度检测系统的有益效果，以水泥回转窑的现场测温为例，其温度范围大约为100至600度，在高温环境下对于红外福射来说，大气中的水、二氧化碳等都会对红外福射产生一定的衰减，因此采用3?5um波长最好，一方面该波段可以避免水汽和二氧化碳的干扰，另一方面该波段的窗口材料比较容易获得。另外，红外温度传感器3只能能测得某一点的温度，而通过电机的转动可以带动镜片转动，而水泥回转窑的筒体也在转动，这样就能够测得整个筒体表面的温度，实现了对窑体表面温度的实时监测，能够防止可能的生产事故，提高了生产效益。
[0028]如图2所示，本实施例的电机控制模块I包括DEC Controller Module 24/2直流无刷电机驱动芯片U3 ；
[0029]电机驱动芯片U3的第十二引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十六引脚和第十七引脚分别连接有第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二可调电阻W2 ;电机驱动芯片U3的第四引脚分别连接有第四电容C4和第五电容C5、第六引脚连接有第六电容C6。
[0030]使用一个电机带动一个反光镜片的转动，电机上有一个第二可调电阻W2,通过调节这个电阻的阻值可以改变电机的转速，这样就可以改变镜片的转动速度，也就是改变了扫描数据的速度。电机内部还有一个编码器，通过编码器可以获得电机转动的位置信号，通过这个位置信息就能够知道镜片转动到了哪个方向。
[0031]如图3所示，本实施例的放大及滤波模块4包括运算放大器INA128芯片U6和双运算放大器AD8599芯片U7 ；
[0032]INA128芯片U6的第一引脚和第八引脚之间连接有第三可调电阻W3，INA128芯片U6的第二引脚和第七引脚之间依次连接有第二十七电容C27、第三十四电阻R34、第三十三电阻R33和第三十二电阻R32 ；
[0033]INA128芯片U6的第二引脚依次连接有第三十五电阻R35、第二十六电容C26和第二十四电容C24 ;第二十六电容C26并联有第二十五电容C25并连接至第三十四电阻R34和第三十三电阻R33之间，第二十四电容C24并联有第二十三电容C23连接至第三十三电阻R33和第三十二电阻R32之间；
[0034]INA128芯片U6的第二引脚和第二十五电容C25之间连接有第三十五电阻R35，INA128芯片U6的第四引脚、第五引脚和第七引脚分别连接有第二十八电容C28、第三十电容C30和第二十九电容C29，INA128芯片U6的第三引脚分别连接有第三十六电阻R36和第三十七电阻R37。
[0035]INA128芯片U6的第七引脚连接至AD8599芯片U7的第八引脚，INA128芯片U6的第六弓I脚和AD8599芯片U7的第八弓I脚之间依次连接有第三十八电阻R38和第三i^一电容C31，INA128芯片U6的第六引脚和AD8599芯片U7的第一引脚之间连接有第四i^一电阻R41和第四十电容C40 ；
[0036]AD8599芯片U7的第一引脚和第二引脚连接有第四可调电阻W4，AD8599芯片U7的第四引脚分别连接有第三十三电容C33和第三十四电容C34，串联的第三十八电阻R38和第四i^一电阻R41两端并联有第三十二电容C32和第四十二电阻R42，AD8599芯片U7的第三引脚连接至第三十二电容C32和第四十二电阻R42之间，AD8599芯片U7的第二引脚和第八引脚之间连接有第三十九电阻R39和第三i^一电容C31。
[0037]首先让红外温度传感器3得到的模拟电压数据后经过一个放大器INA128芯片U6，然后再通过二阶有源低通滤波电路滤去噪声和其他干扰，最后再经过一次放大器AD8599芯片U7进行放大，放大到合适的值之后，最后传给A/D转换模块5。
[0038]如图3所示，本实施例的A/D转换模块5包括A/D转换器AD7321芯片U8和串联基准电压源AD1582芯片U9 ；
[0039]AD7321芯片U8的第七引脚和第八引脚连接至AD8599芯片U7的第六引脚，AD7321芯片U8的第六引脚和第九引脚分别连接至AD8599芯片U7的第四引脚和第八引脚，AD7321芯片U8的第九引脚和第十引脚之间连接有第三十八电容C38和第三十七电容C37，AD7321芯片U8的第五引脚连接至AD1582芯片U8的第一引脚，AD1582芯片U9的第一引脚和第二引脚之间连接有第三十五电容C35，AD7321芯片U8的第i^一引脚连接有第三十六电容C36，AD1582芯片U9的第三引脚连接有第三十九电容C39。
[0040]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种高温环境下的温度检测系统，其特征在于:它包括按信号流方向依次连接的电机控制模块、红外温度传感器、放大及滤波模块、纟/0转换模块、微控制器和上位机； 所述电机控制模块带动安装在电机控制模块的电机上的反光镜转动，所述红外温度传感器采集反光镜反射待测对象的红外信号并将红外信号转换成电压信号输送至放大及滤波模块，所述放大及滤波模块对电压信号进行放大-滤波-放大处理后输送至八/0转换模块进行数模转换，所述微控制器接收八/0转换模块转换后的信号并存储及传送数据，所述上位机与微控制器连接并实时监测。
2.如权利要求1所述的一种高温环境下的温度检测系统，其特征在于:所述微控制器为16位的1(39312X3256单片机芯片。
3.如权利要求1所述的一种高温环境下的温度检测系统，其特征在于:红外温度传感器为碲镉汞红外传感器。
4.如权利要求1所述的一种高温环境下的温度检测系统，其特征在于:所述电机控制模块包括0% 00^1-01161- 10(11116 24/2直流无刷电机驱动芯片； 所述电机驱动芯片的第十二引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十六引脚和第十七引脚分别连接有第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻和第二可调电阻； 所述电机驱动芯片的第四引脚分别连接有第四电容和第五电容、第六引脚连接有第六电容。
5.如权利要求1所述的一种高温环境下的温度检测系统，其特征在于:所述放大及滤波模块包括运算放大器I嫩128芯片和双运算放大器虹)8599芯片； 所述I嫩128芯片的第一引脚和第八引脚之间连接有第三可调电阻，所述I嫩128芯片的第二引脚和第七引脚之间依次连接有第二十七电容、第三十四电阻、第三十三电阻和第三十二电阻； 所述I嫩128芯片的第二引脚依次连接有第三十五电阻、第二十六电容和第二十四电容；所述第二十六电容并联有第二十五电容并连接至第三十四电阻和第三十三电阻之间，所述第二十四电容并联有第二十三电容连接至第三十三电阻和第三十二电阻之间； 所述I嫩128芯片的第七引脚连接至八08599芯片的第八引脚，所述I嫩128芯片的第六引脚和仙8599芯片的第八引脚之间依次连接有第三十八电阻和第三^^一电容，所述I嫩128芯片的第六引脚和仙8599芯片的第一引脚之间连接有第四十一电阻和第四十电容； 所述仙8599芯片的第一引脚和第二引脚连接有第四可调电阻，所述仙8599芯片的第四引脚分别连接有第三十三电容和第三十四电容，所述串联的第三十八电阻和第四十一电阻并联有第三十二电容和第四十二电阻，所述八08599芯片的第三引脚连接至第三十二电容和第四十二电阻之间。
6.如权利要求1所述的一种高温环境下的温度检测系统，其特征在于:所述八/0转换模块包括八/0转换器八07321芯片和串联基准电压源虹)1582芯片； 所述八07321芯片的第七引脚和第八引脚连接至八08599芯片的第六引脚，所述八07321芯片的第六引脚和第九引脚分别连接至仙8599芯片的第四引脚和第八引脚，所述仙7321芯片的第九引脚和第十引脚之间连接有第三十八电容和第三十七电容，所述八07321芯片的第五引脚连接至仙1582芯片的第一引脚，所述仙1582芯片的第一引脚和第二引脚之间连接有第三十五电容。
【文档编号】G01J5/08GK204128690SQ201420537633
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】余晓永 申请人:余晓永