專利名稱：一種化學(xué)監(jiān)測(cè)采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在火電廠應(yīng)用的化學(xué)監(jiān)測(cè)采集器。
背景技術(shù)：
鍋爐是發(fā)電廠核心設(shè)備之一，其重要的工作地位決定了需要實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)作的各項(xiàng)重要指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因其工作于高溫和水浸泡的惡劣工業(yè)環(huán)境中，所以對(duì)爐內(nèi)及傳輸管道等某些重要的工作環(huán)節(jié)中水的化學(xué)成分的監(jiān)測(cè)和控制，對(duì)于提高設(shè)備的使用壽命、進(jìn)行可靠的安全生產(chǎn)等顯得尤為必要和重要；同時(shí)，利用化學(xué)監(jiān)測(cè)手段掌握水質(zhì)變化、提高水質(zhì)成分，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)施我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略也有重要的意義。
目前，國(guó)內(nèi)許多火電廠一般普遍采用的是現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)抄表、記錄，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行核算、統(tǒng)計(jì)、分析和打印等原始工作方式，有自動(dòng)化程度較高的則多采用了集線卡式的采集系統(tǒng)替代了手動(dòng)的工作方式，但是這類采集系統(tǒng)中所采用的監(jiān)測(cè)采集器也存在些不足，如針對(duì)性不強(qiáng)，采集器上信號(hào)與信號(hào)之間互干擾比較嚴(yán)重、系統(tǒng)可靠性低、采樣精度不高等缺陷，而且這類產(chǎn)品的成本也較高。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，開發(fā)具有分布式的高性能、高精度的采集器系統(tǒng)成為提高生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的發(fā)明目的就是針對(duì)上述情況的不足，采用新型的板載插卡式模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)智能化的采集信號(hào)放大、高精度的水質(zhì)采樣、高效率的數(shù)據(jù)傳輸和處理，達(dá)到對(duì)多種不同類型的電廠鍋爐管道爐水中水汽化學(xué)量的化學(xué)量-電量轉(zhuǎn)換，并能智能地控制對(duì)轉(zhuǎn)換后電量信號(hào)的最優(yōu)放大以滿足后級(jí)處理需要，實(shí)現(xiàn)多樣化信號(hào)通用采集的目的。
本采集器是由通道選擇電路、一級(jí)可編程增益儀器放大電路、高頻濾波電路、二級(jí)精密運(yùn)放電路、高精度數(shù)據(jù)采集電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字控制電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路、數(shù)據(jù)傳送電路、外部通信接口所構(gòu)成；其中通道選擇電路的輸出連接到一級(jí)可編程增益儀表放大電路的輸入端，一級(jí)可編程增益儀表放大電路的輸出端連接到高頻濾波電路的輸入端，高頻濾波電路的輸出端連接到二級(jí)精密運(yùn)放電路的輸入端，二級(jí)精密運(yùn)放電路的輸出端連接到高精度數(shù)據(jù)采集電路的輸入端，高精度數(shù)據(jù)采集電路的輸出端連接信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路的輸入端，信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路的輸出端連接數(shù)字控制電路的輸入端，數(shù)字控制電路的一個(gè)輸出端a連接高精度數(shù)據(jù)采集電路的輸入端；其一個(gè)輸出端b連接到一級(jí)可編程增益儀表放大電路的輸入端；其一個(gè)輸出端c連接到信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的輸入端；其一個(gè)輸出端d連接到數(shù)據(jù)傳送電路的輸入端，數(shù)據(jù)傳送電路的輸出連接到外部通信接口，信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到通道選擇電路的輸入端。
上述的通道選擇電路采用多繼電器陣列形式。
上述的一級(jí)可編程增益儀表放大電路采用增益比率的自動(dòng)配制。
上述的高精度采集電路采用串行低速高精度AD，采樣精度達(dá)到1/218位電壓值。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極成果1、具有智能化可編程信號(hào)倍率放大結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)電廠實(shí)際情況下對(duì)同種化學(xué)監(jiān)測(cè)量在不同位置以及不同種化學(xué)監(jiān)測(cè)量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)后的自適應(yīng)信號(hào)放大，達(dá)到通用的效果和目的。實(shí)現(xiàn)了一個(gè)采集器完成多點(diǎn)同種化學(xué)量和多點(diǎn)非同種化學(xué)量統(tǒng)一監(jiān)測(cè)。而且，此種方法可根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)用在其他類似情況下。
2、具有高精度采集的特點(diǎn)。針對(duì)所要監(jiān)測(cè)的電廠化學(xué)量慢變化、精度要求高等特點(diǎn)，采用了串性高精度采集控制電路，采樣精度達(dá)到1/218位。
3、采用新型的板載插卡式模塊結(jié)構(gòu)及多總線結(jié)構(gòu)、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安裝、調(diào)試、維護(hù)簡(jiǎn)單、方便和實(shí)用。
4、具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本實(shí)用新型工作原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的工作原理作進(jìn)一步的說(shuō)明。
如圖1所示，在采集器工作時(shí)，外部多個(gè)傳感器電信號(hào)首先同時(shí)進(jìn)入到采集器的通道選擇電路1入口通道上，通道選擇電路1中采用了多繼電器陣列，每一路外部傳感器信號(hào)對(duì)應(yīng)一路繼電器通道。由數(shù)字控制電路7采用輪循的工作方式將繼電器選通信號(hào)通過(guò)信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路6轉(zhuǎn)換后，輸出到通道選擇電路1中，按順序選通一個(gè)繼電器僅使該路傳感器電信號(hào)可進(jìn)入到一級(jí)可編程增益儀表放大電路2(其它繼電器處于閉合狀態(tài)，傳感器信號(hào)無(wú)法進(jìn)入)中，此時(shí)，由數(shù)字控制電路7根據(jù)進(jìn)入電信號(hào)的類型和特點(diǎn)，輸出增益比率和基源的控制組合信號(hào)到一級(jí)可編程增益儀表放大電路2中，該放大電路根據(jù)這一控制組合信號(hào)，進(jìn)行硬件的自動(dòng)調(diào)配，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的第一級(jí)智能化放大過(guò)程；經(jīng)過(guò)一級(jí)可編程增益儀表放大電路2進(jìn)行放大以后的電信號(hào)進(jìn)入到高頻濾波電路3中濾除高頻干擾信號(hào)，以提高信號(hào)的品質(zhì)；經(jīng)過(guò)濾波以后的放大信號(hào)順次進(jìn)入到二級(jí)精密運(yùn)放電路4中，以調(diào)理信號(hào)并獲得采樣信號(hào)的最佳放大采樣值，然后將最終獲得的采樣放大信號(hào)輸入到高精度數(shù)據(jù)采集電路5中進(jìn)行數(shù)字采樣，以實(shí)現(xiàn)將模擬電信號(hào)到數(shù)字電信號(hào)的高精度轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集電路5將采樣后得到的數(shù)字量信號(hào)通過(guò)信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路8輸入到數(shù)字控制電路7中進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，在此過(guò)程中，采樣信號(hào)的輸出狀態(tài)由數(shù)字控制電路7輸出采樣控制信號(hào)到數(shù)據(jù)采集電路5中進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制。最后，經(jīng)過(guò)數(shù)字控制電路7獲得的采樣數(shù)字信號(hào)再通過(guò)數(shù)據(jù)傳送電路9傳送到外部通信接口10輸出到上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)的處理。
本實(shí)用新型實(shí)施例一臺(tái)AUTO-198智能化學(xué)監(jiān)測(cè)采集器。
通道選擇電路1中采用了多繼電器陣列的形式，利用繼電器特有的電氣特性，實(shí)現(xiàn)各通道信號(hào)之間的真正地完全隔離。
一級(jí)可編程儀表放大電路2主芯片中采用AD625和CD4052組，基源電路主芯片采用MC1403，利用電阻橋電路結(jié)構(gòu)和MC1453配合CD4052形成多種增益比率和對(duì)應(yīng)的基源信號(hào)。
二級(jí)精密運(yùn)放電路4采用多級(jí)方式連接，主芯片采用OP07。
高精度數(shù)據(jù)采集電路5主芯片是18位串行高精度采樣轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX132，采樣精度達(dá)到1/218位。
數(shù)字控制電路7采用98系列單片機(jī)。
高頻濾波電路3、信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路6、信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路8、數(shù)據(jù)傳送電路9，外部通信接口10采用集成電路和通用總線接口。
權(quán)利要求1.一種化學(xué)監(jiān)測(cè)采集器，其特征在于它由通道選擇電路(1)、一級(jí)可編程增益儀表放大電路(2)、高頻濾波電路(3)、二級(jí)精密運(yùn)放電路(4)、高精度數(shù)據(jù)采集電路(5)、信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(6)、數(shù)字控制電路(7)、信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路(8)、數(shù)據(jù)傳送電路(9)、外部通信接口(10)所構(gòu)成，其中通道選擇電路(1)的輸出連接到一級(jí)可編程增益儀表放大電路(2)的輸入端，一級(jí)可編程增益儀表放大電路(2)的輸出端連接到高頻濾波電路(3)的輸入端，高頻濾波電路(3)的輸出端連接到二級(jí)精密運(yùn)放電路(4)的輸入端，二級(jí)精密運(yùn)放電路(4)的輸出端連接到高精度數(shù)據(jù)采集電路(5)的輸入端，高精度數(shù)據(jù)采集電路(5)的輸出端連接信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路(8)的輸入端，信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路(8)的輸出端連接數(shù)字控制電路(7)的輸入端，數(shù)字控制電路(7)的一個(gè)輸出端a連接高精度數(shù)據(jù)采集電路(5)的輸入端；其一個(gè)輸出端b連接到一級(jí)可編程增益儀表放大電路(2)的輸入端；其一個(gè)輸出端c連接到信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(6)的輸入端；其一個(gè)輸出端d連接到數(shù)據(jù)傳送電路(9)的輸入端，數(shù)據(jù)傳送電路(9)的輸出連接到外部通信接口(10)，信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(6)的輸出端連接到通道選擇電路(1)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)監(jiān)測(cè)采集器，其特征在于所述的通道選擇電路(1)采用多繼電器陣列形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)監(jiān)測(cè)采集器，其特征在于所述的一級(jí)可編程增益儀表放大電路(2)采用增益比率的自動(dòng)配制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)監(jiān)測(cè)采集器，其特征在于所述的高精度采集電路(5)采用串行低速高精度AD，采樣精度達(dá)到1/218位電壓值。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種化學(xué)監(jiān)測(cè)采集器，它由通道選擇電路、一級(jí)可編程增益儀表放大電路、高頻濾波電路、二級(jí)精密運(yùn)放電路、高精度數(shù)據(jù)采集電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字控制電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)隔離電路、數(shù)據(jù)傳送電路、外部通信接口所構(gòu)成。該采集器能根據(jù)電廠的實(shí)際情況，通過(guò)智能化的采集信號(hào)放大、高精度的水質(zhì)采樣、高效率的數(shù)據(jù)傳輸和處理，達(dá)到對(duì)多種不同類型的電廠鍋爐管道爐水中水汽化學(xué)量的化學(xué)量－電量轉(zhuǎn)換，并能智能地控制對(duì)轉(zhuǎn)換后電量信號(hào)的最優(yōu)放大以滿足后級(jí)處理需要，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)采集器完成多點(diǎn)同種化學(xué)量和多點(diǎn)非同種化學(xué)量統(tǒng)一監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型具有智能型自動(dòng)化控制功能，系統(tǒng)安全可靠，采集精度高，廣泛適用于電廠的監(jiān)測(cè)設(shè)備。
文檔編號(hào)G01N27/00GK2676198SQ20042001718
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者陳小橋, 謝銀波 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)