專利名稱：新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量溫度的計(jì)量器具領(lǐng)域，尤其涉及一種能自動(dòng)調(diào)零且具有高測(cè)量精度的新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路。
背景技術(shù)：
測(cè)量溫度的方法很多，按照測(cè)量體是否與被測(cè)介質(zhì)接觸可分為接觸式測(cè)溫法和非接觸式測(cè)溫法兩大類。接觸式測(cè)溫法的特點(diǎn)是測(cè)溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，兩者之間進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，這時(shí)感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被測(cè)對(duì)象的溫度值，接觸式測(cè)溫方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀可靠，缺點(diǎn)是感溫元件影響被測(cè)溫度場(chǎng)的分布，接觸不良等都會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差，另外溫度太高和腐蝕性介質(zhì)對(duì)感溫元件的性能和壽命會(huì)產(chǎn)生不利影 響。而非接觸測(cè)溫法的特點(diǎn)是感溫元件不與被測(cè)對(duì)象相接觸，其一般通過(guò)輻射進(jìn)行熱交換，故可避免接觸測(cè)溫法的缺點(diǎn)，具有較高的測(cè)溫上限。此外，非接觸測(cè)溫法熱慣性小，可達(dá)千分之一秒，便于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和快速變化的溫度，但這種非接觸測(cè)溫方法由于受物體的發(fā)射率、被測(cè)對(duì)象到儀表之間的距離以及煙塵、水汽等其他介質(zhì)的影響，一般測(cè)溫誤差較大。根據(jù)這兩種測(cè)溫方法，測(cè)溫儀表也可以分為接觸式測(cè)溫儀表和非接觸式測(cè)溫儀表。紅外測(cè)溫儀屬于非接觸式測(cè)溫的儀器，其通過(guò)探測(cè)物體的紅外輻射來(lái)測(cè)量物體溫度，常用的紅外測(cè)溫儀一般由物鏡，濾光片，敏感元件(光電轉(zhuǎn)換傳感器)，模擬放大器，A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)歸一化及線性校正，輸出部分組成，具有非接觸測(cè)量、強(qiáng)抗電磁干擾、量程范圍寬、使用方便等等優(yōu)勢(shì)，被廣泛的使用于工業(yè)生產(chǎn)，但其容易受到測(cè)量溫度的敏感元件(例如光電轉(zhuǎn)換傳感器)自身探測(cè)能力的影響，難以確保在不同的使用場(chǎng)合消除測(cè)量誤差，且量程范圍也容易受到敏感元件的限制，精度也容易受到影響。為此，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過(guò)潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長(zhǎng)期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路，以克服上述缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能用于不同的使用場(chǎng)合，消除測(cè)量誤差或者弱信號(hào)分辨，可以更大程度的使用敏感元件的近極限參數(shù)，增加測(cè)溫儀的量程范圍，提高測(cè)量精度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路，該控制電路包含電源模塊、采樣模塊、輸出模塊、顯示控制模塊和處理器模塊，其特征在于所述電源模塊至少包含有A2412S、78M08、79L08、78L05和LM1117，所述AS2412的輸入連接至外部電源輸入，其輸出分別連接至78M08和79L08的輸入，所述78L05的輸入連接至A2412S的輸出以將A2412S輸出的正12V電源轉(zhuǎn)換成正5V電源，所述LMl117的輸入與78M08的輸出相連；所述采樣模塊至少包含有光敏探測(cè)器、調(diào)零模塊、采樣電路和測(cè)量模塊；所述光敏探測(cè)器的輸出連接至調(diào)零模塊的輸入，該調(diào)零模塊由4個(gè)0P07的放大電路和2個(gè)4066模擬開(kāi)關(guān)電路組成以實(shí)現(xiàn)了對(duì)光敏探測(cè)器生成的電信號(hào)的多級(jí)放大和對(duì)電路的調(diào)零，所述測(cè)量模塊包含有芯片ADI7301以獲取工作環(huán)境的溫度，所述調(diào)零模塊的輸出連接至采樣電路的輸入以進(jìn)行采樣，所述采樣電路是一個(gè)以ADS7825為核心的AD采樣電路。其中所述輸出模塊是一個(gè)以AD420為核心的DA電路。其中所述顯示控制模塊由顯示模塊、按鍵處理模塊、繼電器、激光器控制模塊和I2C電路組成；所述顯示模塊由四位一體的數(shù)碼管組成以顯示溫度數(shù)值；按鍵處理模塊包含多個(gè)按鍵以實(shí)現(xiàn)人工控制，繼電器的控制引腳與處理器模塊的通用引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制；激光器控制模塊的開(kāi)關(guān)引腳與處理器模塊直接相連以實(shí)現(xiàn)發(fā)射激光用于瞄準(zhǔn)； I2C電路包含24C02，所述24C02與處理器模塊的I2C復(fù)用引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)保存數(shù)據(jù)的功能。其中控制電路還可包含通訊模塊，該通訊模塊包含83485，所述通訊模塊與處理器模塊的復(fù)用USART引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)458通訊的功能。其中所述處理器模塊至少包含處理器芯片、復(fù)位電路和晶振電路，所述處理器芯片為STM32F103，處理器芯片的復(fù)用SPI引腳與測(cè)量模塊相連以測(cè)量工作環(huán)境的溫度，處理器芯片的通用引腳與按鍵處理模塊相連以實(shí)現(xiàn)人工控制設(shè)備的功能，處理器芯片的通用引腳與顯示模塊相連以實(shí)現(xiàn)顯示溫度數(shù)字的功能；處理器芯片的復(fù)用SPI引腳與輸出模塊相連以輸出一個(gè)模擬量；處理器芯片的通用引腳與激光器控制模塊相連以實(shí)現(xiàn)控制激光器的功能；處理器芯片的通用引腳與繼電器相連以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制的功能；處理器芯片的DA輸出引腳與調(diào)零模塊相連以實(shí)現(xiàn)調(diào)零控制；處理器芯片的通用引腳與采樣電路連接以實(shí)現(xiàn)讀取AD采樣值的功能。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果I、在控制中引入了自動(dòng)調(diào)零在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用，而且測(cè)量環(huán)境溫度參數(shù)參與數(shù)據(jù)處理，進(jìn)一步提高探測(cè)器響應(yīng)度和準(zhǔn)確度；2、運(yùn)算放大器可調(diào)增益電路增強(qiáng)了設(shè)備的測(cè)量精度和抗干擾能力，擴(kuò)展了設(shè)備的測(cè)量范圍；3、應(yīng)用了本實(shí)用新型的紅外測(cè)溫設(shè)備可以配置成多種輸出模式，適用于各種環(huán)境。本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容可通過(guò)后述的說(shuō)明及所附圖而得到。

圖I顯示了本實(shí)用新型的新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路的示意圖。圖2顯示了本實(shí)用新型的新型改良紅外測(cè)溫儀的處理流程圖。附圖標(biāo)記I測(cè)量模塊；2通訊模塊；3I2C電路；4光敏探測(cè)器；5調(diào)零模塊；6采樣電路；7處理器模塊；8顯不模塊；9按鍵處理模塊；10電源模塊；11繼電器；12激光器控制模塊；13輸出模塊。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，顯示了本實(shí)用新型的新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖，該控制電路包含電源模塊、采樣模塊、輸出模塊、顯示控制模塊和處理器模塊。所述電源模塊10為系統(tǒng)提供電源，其將外部輸入的正24V電源轉(zhuǎn)換成為正負(fù)8V、正5V、正3. 3V電源，所述電源模塊10至少包含有A2412S、78M08、79L08、78L05和LM1117，所述A2412S用于將外部輸入的正24V電源轉(zhuǎn)換成正負(fù)12V，所述AS2412的輸入連接至外部電源輸入，其輸出分別連接至78M08和79L08的輸入，所述78M08用于將A2412S輸出的正12V電壓轉(zhuǎn)換成正8V電源提供給AD采樣中的放大器使用，所述79L08用于將A2412S輸出的負(fù)12V電壓轉(zhuǎn)換成負(fù)8V電源提供給AD采樣中的放大器使用。所述78L05的輸入連接至A2412S的輸出以將A2412S輸出的正12V電源轉(zhuǎn)換成正5V電源提供給AD420 (輸出模塊)使用，所述LM1117的輸入與78M08的輸出相連以將78M08產(chǎn)生的正8V電源轉(zhuǎn)換成正3. 3V 電源，該電源提供給數(shù)字器件使用。所述采樣模塊至少包含有光敏探測(cè)器4、調(diào)零模塊5、采樣電路6和測(cè)量模塊I ;所述光敏探測(cè)器4將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其輸出連接至調(diào)零模塊5的輸入，該調(diào)零模塊5由4個(gè)0P07的放大電路和2個(gè)4066模擬開(kāi)關(guān)電路組成，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)光敏探測(cè)器4生成的電信號(hào)的多級(jí)放大和對(duì)電路的調(diào)零，其中的第一個(gè)0P07的負(fù)輸入直接連接至光敏探測(cè)器4的輸出，從而將光電轉(zhuǎn)換的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)電壓信號(hào)vl，所述測(cè)量模塊I包含有芯片ADT7301以獲取工作環(huán)境的溫度，處理器模塊根據(jù)所述工作環(huán)境的溫度計(jì)算調(diào)零電壓極性和大小，利用處理器模塊輸出一個(gè)調(diào)零電壓v2，所述調(diào)零模塊5的第二個(gè)0P07利用該調(diào)零電壓v2實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路的調(diào)零工作，其原理為處理器模塊的調(diào)壓電壓v2輸入到第二個(gè)0P07的負(fù)輸入端，所述第二個(gè)0P07將此信號(hào)生成一個(gè)等大的反相信號(hào)v3，將該調(diào)零電壓v2和反相信號(hào)v3輸入到第一個(gè)4066模擬開(kāi)關(guān)電路中，處理器模塊通過(guò)控制這個(gè)模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)給電路輸出一個(gè)可正可負(fù)的偏置信號(hào)v4，所述電壓信號(hào)vl和偏置信號(hào)v4進(jìn)入到由第三個(gè)0P07組成的加法電路中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電路的調(diào)零工作，并生成一個(gè)調(diào)零后電壓v5，所述調(diào)零后電壓v5進(jìn)入到由第四個(gè)0P07和第二個(gè)4066組成的一個(gè)可變?cè)鲆娣糯箅娐分蟹糯笊梢粋€(gè)放大信號(hào)v6，所述放大信號(hào)v6輸送給采樣電路6進(jìn)行采樣，所述采樣電路是一個(gè)以ADS7825為核心的AD采樣電路，所述ADS7825將放大信號(hào)v6轉(zhuǎn)換成一個(gè)16位的數(shù)字量以提供給處理器模塊計(jì)算被測(cè)物體的溫度。所述輸出模塊13是一個(gè)以AD420為核心的DA電路，處理利用采樣模塊計(jì)算出溫度以后，使用所述輸出模塊13輸出一個(gè)模擬量。處理器模塊根據(jù)放大信號(hào)v6計(jì)算出的溫度以一個(gè)16位數(shù)據(jù)的形式通過(guò)SPI輸入到AD420中，AD420將此數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)模擬信號(hào)。模擬信號(hào)包括0-5v、4-20ma、0-20ma和0_24ma四種形式。所述顯示控制模塊由顯示模塊8、按鍵處理模塊9、繼電器11、激光器控制模塊12和I2C電路3組成。所述顯示模塊8由四位一體的數(shù)碼管組成以顯示溫度數(shù)值；按鍵處理模塊9包含多個(gè)按鍵以實(shí)現(xiàn)人工控制，繼電器11的控制引腳與處理器模塊的通用引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制；激光器控制模塊12的開(kāi)關(guān)引腳與處理器模塊直接相連以實(shí)現(xiàn)發(fā)射激光用于瞄準(zhǔn)；I2C電路3包含24C02，所述24C02與處理器模塊的I2C復(fù)用引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)保存數(shù)據(jù)的功能。其中，控制電路還可包含通訊模塊2，該通訊模塊2包含83485，所述通訊模塊2與處理器模塊的復(fù)用USART引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)458通訊的功能。所述處理器模塊7主要負(fù)責(zé)整個(gè)控制電路的處理，該處理器模塊至少包含處理器芯片、復(fù)位電路和晶振電路，所述處理器芯片為STM32F103，所述處理器芯片與其他各模塊相連以實(shí)現(xiàn)控制整個(gè)控制電路的目的。處理器芯片的復(fù)用SPI引腳與測(cè)量模塊I相連以測(cè)量工作環(huán)境的溫度，處理器芯片的通用引腳與按鍵處理模塊9相連以實(shí)現(xiàn)人工控制設(shè)備的功能，處理器芯片的通用引腳與顯示模塊8相連以實(shí)現(xiàn)顯示溫度數(shù)字的功能；處理器芯片的復(fù)用SPI引腳與輸出模塊13相連以輸出一個(gè)模擬量；處理器芯片的通用引腳與激光器控制模塊12相連以實(shí)現(xiàn)控制激光器的功能；處理器芯片的通用引腳與繼電器11相連以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制的功能；處理器芯片的DA輸出引腳與調(diào)零模塊5相連以實(shí)現(xiàn)調(diào)零控制；處理器芯片的通用引腳與采樣電路6連接以實(shí)現(xiàn)讀取AD采樣值的功能。在處理器芯片上電復(fù)位后，處理器芯片初始化外設(shè)和系統(tǒng)參數(shù)，自動(dòng)調(diào)零，顯示輸 出。初始化外設(shè)的主要工作是初始化外設(shè)的工作狀態(tài)，包括輸出模擬量的模式，繼電器的開(kāi)關(guān)，激光器的開(kāi)關(guān)等。初始化系統(tǒng)參數(shù)主要是配置好系統(tǒng)在測(cè)溫過(guò)程中的工作參數(shù)，利用I2C電路3儲(chǔ)存系統(tǒng)參數(shù)，初始化時(shí)從I2C電路3中讀取系統(tǒng)參數(shù)，然后配置系統(tǒng)參數(shù)。系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)射率，濾波系數(shù)，工作模式等等。自動(dòng)調(diào)零是利用模塊I測(cè)量工作環(huán)境的溫度，根據(jù)該溫度處理器判斷出調(diào)零電壓的極性和計(jì)算出調(diào)零電壓的大小，并利用處理器內(nèi)的DAC給采樣電路提供一個(gè)偏置電壓，從而減小溫度對(duì)測(cè)量精度的影響，增強(qiáng)了設(shè)備抗干擾能力。測(cè)量與輸出是利用光敏器件實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換得到電壓，并利用放大器進(jìn)行多級(jí)放大，最后使用采樣電路6將此電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字量，系統(tǒng)利用這個(gè)數(shù)字量計(jì)算出一個(gè)溫度，通過(guò)軟件濾波得到一個(gè)濾波溫度，并通過(guò)輸出模塊13輸出一個(gè)與濾波溫度相對(duì)應(yīng)的模擬量，然后使用顯示模塊8顯示濾波溫度。處理器程序流程圖如下(參見(jiàn)圖2)101 :上電復(fù)位； 102 :初始化CPU，初始化硬件外設(shè)及系統(tǒng)參數(shù)；103:自動(dòng)調(diào)零；104 :計(jì)算溫度；105 :顯不溫度,輸出模擬量。本實(shí)用新型的紅外測(cè)溫設(shè)備通過(guò)自動(dòng)調(diào)零，可變放大增益，增強(qiáng)了設(shè)備的測(cè)量精度和抗干擾能力，擴(kuò)展了設(shè)備的測(cè)量范圍；而且，本實(shí)用新型的紅外測(cè)溫設(shè)備可以配置成多種輸出模式，適用于各種環(huán)境。顯而易見(jiàn)的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本實(shí)用新型的公開(kāi)內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實(shí)施例中描述過(guò)并且在附圖中描述了實(shí)施例，但本實(shí)用新型不限制由附圖示例和在實(shí)施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實(shí)施本實(shí)用新型的教導(dǎo)的特定例子，本實(shí)用新型的范圍將包括落入前面的說(shuō)明書和所附的權(quán)利要求的任何實(shí)施例。
權(quán)利要求1.ー種新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路，該控制電路包含電源模塊、采樣模塊、輸出模塊、顯示控制模塊和處理器模塊，其特征在于 所述電源模塊至少包含有A2412S、78M08、79L08、78L05和LMl 117，所述AS2412的輸入連接至外部電源輸入，其輸出分別連接至78M08和79L08的輸入，所述78L05的輸入連接至A2412S的輸出以將A2412S輸出的正12V電源轉(zhuǎn)換成正5V電源，所述LMl117的輸入與78M08的輸出相連； 所述采樣模塊至少包含有光敏探測(cè)器、調(diào)零模塊、采樣電路和測(cè)量模塊；所述光敏探測(cè)器的輸出連接至調(diào)零模塊的輸入，該調(diào)零模塊由4個(gè)0P07的放大電路和2個(gè)4066模擬開(kāi)關(guān)電路組成以實(shí)現(xiàn)了對(duì)光敏探測(cè)器生成的電信號(hào)的多級(jí)放大和對(duì)電路的調(diào)零，所述測(cè)量模塊包含有芯片ADI7301以獲取工作環(huán)境的溫度，所述調(diào)零模塊的輸出連接至采樣電路的輸入以進(jìn)行采樣，所述采樣電路是ー個(gè)以ADS7825為核心的AD采樣電路。
2.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于所述輸出模塊是ー個(gè)以AD420為核心的DA電路。
3.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于所述顯示控制模塊由顯示模塊、按鍵處理模塊、繼電器、激光器控制模塊和I2C電路組成；所述顯示模塊由四位一體的數(shù)碼管組成以顯示溫度數(shù)值；按鍵處理模塊包含多個(gè)按鍵以實(shí)現(xiàn)人工控制，繼電器的控制引腳與處理器模塊的通用引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制；激光器控制模塊的開(kāi)關(guān)引腳與處理器模塊直接相連以實(shí)現(xiàn)發(fā)射激光用于瞄準(zhǔn)；I2C電路包含24C02，所述24C02與處理器模塊的I2C復(fù)用引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)保存數(shù)據(jù)的功能。
4.如權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于控制電路還可包含通訊模塊，該通訊模塊包含83485，所述通訊模塊與處理器模塊的復(fù)用USART引腳直接相連以實(shí)現(xiàn)458通訊的功倉(cāng)^:。
5.如權(quán)利要求1-4中任一所述的控制電路，其特征在于所述處理器模塊至少包含處理器芯片、復(fù)位電路和晶振電路，所述處理器芯片為STM32F103，處理器芯片的復(fù)用SPI引腳與測(cè)量模塊相連以測(cè)量工作環(huán)境的溫度，處理器芯片的通用引腳與按鍵處理模塊相連以實(shí)現(xiàn)人工控制設(shè)備的功能，處理器芯片的通用引腳與顯示模塊相連以實(shí)現(xiàn)顯示溫度數(shù)字的功能；處理器芯片的復(fù)用SPI引腳與輸出模塊相連以輸出一個(gè)模擬量；處理器芯片的通用引腳與激光器控制模塊相連以實(shí)現(xiàn)控制激光器的功能；處理器芯片的通用引腳與繼電器相連以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制的功能；處理器芯片的DA輸出引腳與調(diào)零模塊相連以實(shí)現(xiàn)調(diào)零控制；處理器芯片的通用引腳與采樣電路連接以實(shí)現(xiàn)讀取AD采樣值的功能。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型改良紅外測(cè)溫儀的控制電路，該控制電路包含電源模塊、采樣模塊、輸出模塊、顯示控制模塊和處理器模塊，本實(shí)用新型在控制中引入了自動(dòng)調(diào)零在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用，而且測(cè)量環(huán)境溫度參數(shù)參與數(shù)據(jù)處理，進(jìn)一步提高探測(cè)器響應(yīng)度和準(zhǔn)確度；運(yùn)算放大器可調(diào)增益電路增強(qiáng)了設(shè)備的測(cè)量精度和抗干擾能力，擴(kuò)展了設(shè)備的測(cè)量范圍；應(yīng)用了本實(shí)用新型的紅外測(cè)溫設(shè)備可以配置成多種輸出模式，適用于各種環(huán)境。
文檔編號(hào)G01J5/02GK202533177SQ201220150988
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者王保奎 申請(qǐng)人:武漢迪凱光電科技有限公司