一種用于便攜式氨逃逸分析儀的控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于便攜式氨逃逸分析儀的控制系統，包括主控單元、外圍電路、電源電路和外部接口，其中電源電路為主控單元和外圍電路供電；主控單元經外圍電路與外部接口連接；其中外圍電路包括數字量輸入電路、數字量輸出電路、溫度采集電路和CAN通訊電路。本控制系統通過采集溫度和控制加熱單元，使得設備可以運行在恒定的、可設置的溫度下。通過采集數字量輸入和控制數字量輸出，可以實現通過點擊按鈕控制開啟、停止取樣泵的功能，也可以實現設備自動校零和校準的功能。本實用新型提供的控制系統及其設計方法穩定可靠，對于氨逃逸監測具有較高的靈敏度和抗干擾性，可用于火力發電、鋼鐵、石化等行業生產對于氨逃逸的監測。
【專利說明】一種用于便攜式氨逃逸分析儀的控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電子控制系統【技術領域】，尤其涉及一種用于便攜式氨逃逸分析儀的控制系統。
【背景技術】
[0002]火力發電、鋼鐵、石化等高耗能污染行業在工業生產過程中所產生的NH3等污染物排放到大氣中，隨著國家污染源減排的控制，上述工業污染源的煙氣排放濃度逐年降低，且控制系統需要集成的功能越來越多，這對煙氣監測提出了更高要求。
[0003]目前氨逃逸監測采用的控制系統功能單一，測量結果的準確度也無法滿足日益苛刻的性能指標要求，電路板設計復雜，缺乏通用性。針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的控制系統，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。
【發明內容】
[0004]本實用新型提供了一種控制系統，從而解決以往氨逃逸監測控制系統功能單一，誤差較大，電路板設計復雜，缺乏通用性等問題。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]一種用于便攜式氨逃逸分析儀的控制系統，包括主控單元、外圍電路、電源電路和外部接口，其中電源電路為主控單元和外圍電路供電；主控單元經外圍電路與外部接口連接；其中外圍電路包括數字量輸入電路、數字量輸出電路、溫度采集電路和CAN通訊電路。外部接口與便攜式氨逃逸分析儀繼電器、取樣泵、加熱單元等元器件連接。
[0007]本控制系統通過采集溫度和控制加熱單元，使得設備可以運行在恒定的、可設置的溫度下。通過采集數字量輸入和控制數字量輸出，可以實現通過點擊按鈕控制開啟、停止取樣泵的功能，也可以實現設備自動校零和校準的功能。
[0008]所述主控單元包括微控制器、與微控制器連接的時鐘電路、復位電路、ISP電路、EEPROM電路和JTAG調試接口。
[0009]所述主控單元還包括與所述電源電路連接的濾波電路。
[0010]所述電源電路包括WRB2405CS-2W芯片、WRA2412CS_2W芯片、K7805-1000芯片和所述 WRB2405CS-2W 芯片連接的 LM1117-3.3。
[0011]所述數字量輸入電路、數字量輸出電路、溫度采集電路與微控制器分別通過數字隔離電路相連。
[0012]所述溫度采集電路包括:兩路模擬開關ADG509、四路PT100溫度傳感器和ADD711轉換模塊，四路PTlOO溫度傳感器的控制端經模擬開關ADG509與主控單元連接，四路PT100溫度傳感器的信號輸出端經ADD711轉換模塊與主控單元連接。
[0013]所述數字量輸出電路還包括一組信號指示燈電路。
[0014]本實用新型具有如下優點:
[0015]本實用新型的控制系統設計新穎，功能全面，適宜用于氨逃逸分析儀的監測。
[0016]本實用新型的硬件設計具有通用性、可移植性及可復用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，下面將對本實用型描述中所需要使用的附圖作簡單介紹。
[0018]圖1為本實用新型提供的控制系統的結構框圖；
[0019]圖2為本實用新型提供的數字量輸入電路原理圖；
[0020]圖3為本實用新型提供的數字量輸出電路原理圖；
[0021]圖4為本實用新型提供的溫度采集電路原理圖；
【具體實施方式】
[0022]下面將結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用型。
[0023]圖1為本實用新型提供的控制系統及其設計方法的結構圖，包括主控單元100、外圍電路200、電源電路300和外部接口 400。
[0024]主控單元包括所述微控制器連接的時鐘電路101、復位電路102、ISP電路103、EEPROM電路104和JTAG調試接口 105。
[0025]外圍電路包括數字量輸入電路201、數字量輸出電路202、溫度采集電路203、CAN通訊電路204。
[0026]所述溫度采集電路包括四個PT100溫度傳感器、二個模擬開關、AD轉換芯片和隔離芯片，通過模擬開關選通四路PT100溫度傳感器，采用輪詢的方式來采集溫度輸入，并通過該電路消除導通電路帶來的影響；
[0027]所述數字量輸入電路包括外部接口、驅動芯片ULN2003、移位寄存器74HC165和隔離芯片ADuM1301。七路數字量信號(24V直流電壓信號)通過外部接口與驅動芯片連接，通過移位寄存器將七路電壓信號轉換為一路數據信號，再通過隔離芯片隔離后傳輸給核心芯片LPC1768。。比如第一路數字量輸入為24VDC，其余六路輸入為0VDC，則傳輸到核心芯片的數據信號就為0000001 (二進制數)。主控單元對溫度信號和數字信號進行分析處理并將分析結果通過所述CAN通訊電路傳送至煙氣監測顯示界面。主控單元通過所述數字量輸出電路對其他部件提供可控的12路數字量信號(24V直流電壓信號)。
[0028]所述數字量輸出電路包括隔離芯片ADUM1300、移位寄存器74HC595、驅動芯片ULN2003和外部接口。核心芯片通過隔離芯片將一路串行控制信號發送給移位寄存器，移位寄存器將串行信號轉換為相應的十二路并行信號，再通過驅動芯片后與外部接口連接。比如核心芯片發出000000000001串行信號，則第一路數字量輸出24V直流電壓，其余i^一路輸出0V。
[0029]主控單元還包括與所述電源電路連接的濾波電路，該濾波電路有六個0.1uF和一個1uF的電容組成。
[0030]數字量輸出電路還包括一組信號指示燈電路，共十二路指示燈，對應著十二路數字量輸出。當數字量輸出為24V時，對應的指示燈亮起。
[0031]電源電路分為三部分:溫度采集部分供電電路、數字量輸入輸出部分供電電路和主控單元部分供電電路。溫度采集部分供電電路包括WRB2405CS-2W芯片和WRA2412CS-2W芯片。數字量輸入輸出部分供電電路包括K7805-1000芯片和WRB2405CS-2W。主控單元部分供電電路包括LMl 117-3.3。
[0032]本實用新型采用嵌入式硬件構件的設計思想設計硬件電路，主控單元在應用到具有相同微控制器MCU的嵌入式應用系統中時，無需作任何改動。故本實用新型具有通用性、可移植性及可復用性。
[0033]在此需要指出，本實用新型中微控制器采用32位LPC1768進行設計，相應地，上述主控單元100即是可使32位LPC1768微控制器內部程序正常運行起來所必需的電路的集入口 ο
[0034]以下分別對主控單元100的各組成部分進行詳述:
[0035]時鐘電路101
[0036]時鐘電路101為LPC1768微控制器提供工作時鐘，本實施例選用的是12MHz的外部無源晶振為LPC微控制器提供時鐘，通過XTAL引腳與LPC1768微控制器連接；選用32.768KHz晶振為微控制器片內的RTC提供時鐘，通過RTCX引腳與微控制器連接。
[0037]復位電路102
[0038]復位電路102實現對上述微控制器上電復位以及運行時的按鍵復位功能以及看門狗復位功能，其包括電源監控芯片、與門芯片和復位按鍵。復位信號連接到CPU的復位腳，復位按鍵實現手動復位。有效的手動復位信號或JTAG復位信號將導致與門芯片輸出低電平復位整個系統。正常工作時，復位引腳保持高電平；若按下復位按鈕，復位引腳變為低電平，上述微控制器復位。此處需要指出，若復位引腳一直被拉低或懸空，上述微控制器將無法正常工作。
[0039]ISP 電路 103
[0040]ISP電路103實現自動ISP下載的功能，
[0041]EEPROM 電路 104
[0042]LPC1768支持400K高速模式的硬件I2C接口，本實施例設計了 EEPROM電路104用于系統保持掉電需要保護的數據。本實施例中，EEPROM電路104采用系統擴展電可擦除存儲器,大小為4k。
[0043]JTAG 調試接口 105
[0044]本實施例中，采用標準的20腳JTAG仿真調試接口，以實現對上述微控制器的Flash進行寫入、擦除以及應用程序的調試和下載。
[0045]本實用新型提供的電源電路包括主控單位供電和外圍電路供電兩部分，均采用2W的電源模塊。
[0046]圖2為本實用新型提供的數字量輸入電路框圖。七路數字量輸入信號(24V直流電壓信號)經過電流驅動芯片ULN2003后，送至移位寄存器74HC165，由寄存器將七路電壓信號轉換成數字量，并通過數字隔離器ADUM1301送至微控制器LPC1768進行信號分析處理。
[0047]圖3為本實用新型提供的數字量輸出電路框圖。微控制器LPC1768將輸出信號經隔離芯片ADuM1300隔離后，送至移位寄存器74HC595進行串口轉并行輸出，并行信號通過驅動芯片ULN2003直接驅動負載。
[0048]圖4為本實用新型提供的溫度采集電路原理圖。四路PT100溫度信號通過模擬開關ADG509選通后送至AD7711進行AD轉換，轉換后的信號經數字隔離ADuM1400后送至微控制器進行信號處理。
[0049]以上所述實施例僅表達了本實用新型的實施方法，其描述較為具體和詳細，但不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型包括范圍。因此，本實用新型專利的包括范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種用于便攜式氨逃逸分析儀的控制系統，其特征在于:包括主控單元、外圍電路、電源電路和外部接口，其中電源電路為主控單元和外圍電路供電；主控單元經外圍電路與外部接口連接；其中外圍電路包括數字量輸入電路、數字量輸出電路、溫度采集電路和CAN通訊電路；外部接口與便攜式氨逃逸分析儀繼電器、取樣泵以及加熱單元連接。
2.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于:所述主控單元包括微控制器、與微控制器連接的時鐘電路、復位電路、ISP電路、EEPROM電路和JTAG調試接口。
3.根據權利要求1或2所述的控制系統，其特征在于:所述主控單元還包括與所述電源電路連接的濾波電路。
4.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于:所述電源電路包括WRB2405CS-2W芯片、WRA2412CS-2W 芯片、K7805-1000 芯片和所述 WRB2405CS-2W 芯片連接的 LM1117-3.3。
5.根據權利要求2所述的控制系統，其特征在于，所述數字量輸入電路、數字量輸出電路、溫度采集電路與微控制器分別通過數字隔離電路相連。
6.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于:所述溫度采集電路包括:兩路模擬開關ADG509、四路PT100溫度傳感器和ADD711轉換模塊，四路PT100溫度傳感器的控制端經模擬開關ADG509與主控單元連接，四路PT100溫度傳感器的信號輸出端經ADD711轉換模塊與主控單元連接。
7.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于:所述數字量輸出電路還包括一組信號指示燈電路。
【文檔編號】G05B19/042GK204086903SQ201420582531
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】苗豐, 凌雁波, 湯光華, 孔紅兵, 楊劍, 丁廣華, 季本慧, 武善磊 申請人:南京國電環保科技有限公司