16路溫度采樣器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種16路溫度采樣器，通過上位機或PLC輸出四路開關量信號經過TLP181光電耦和器隔離后接入16路溫度采樣器的A0、A1、A2、A3控制端口，該控制端口通過采用兩片3線－8線譯碼器54LS138利用G1、G2A和G2B級聯(lián)擴展成為4線－16線譯碼器來控制16個ADQ711電子開關進行通道選通；運算放大器LM2904將選中的某一通道溫度信號轉換成電壓信號，經過HCNR200光電隔離芯片進行光電隔離，最后通過電壓－電流轉換芯片AD694，將電壓信號轉換成標準的電流信號。本實用新型能夠減少了15路模擬量通道，有效地減少模擬量模塊的配置數(shù)量，降低了工程成本。
【專利說明】16路溫度采樣器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于一種工業(yè)自動化控制領域的PtlOO溫度數(shù)據采集儀表。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)自動化PLC控制領域存在很多需要監(jiān)測現(xiàn)場設備的溫度，溫度高報警或停機以保護設備由于溫度過高而損壞。例如:某工業(yè)現(xiàn)場需要控制多臺大型風機及水泵電機等。一臺大型風機一般有電機定子溫度3個、電機軸瓦溫度2個、風機支撐瓦溫度2個、風機止推軸瓦溫度2個以及液力耦合器入口油溫，液力耦合器出口油溫等一臺風機機組就有十幾個的溫度信號需要監(jiān)控。通常是采用PLC可編程控制器模擬量溫度模塊來采集信號，每一個溫度信號占用一個RTD模擬量通道，進行溫度數(shù)據采集處理。當溫度信號比較多時就需要配置多塊RTD模擬量模塊，由于RTD模擬量模塊價位都比較高，所以PLC控制系統(tǒng)硬件成本較高。
【發(fā)明內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種16路溫度采樣器，減少了 15路模擬量通道，有效地減少模擬量模塊的配置數(shù)量，降低了工程成本。
[0004]本實用新型的技術方案是:一種16路溫度采樣器，包括TLP181光電耦和器、通道選擇芯片54LS138、16個電子開關ADQ711、運算放大器LM2904、HCNR200光電隔離芯片，電壓一電流轉換芯片AD694，其特征是上位機或PLC輸出四路開關量信號經過TLP181光電耦和器隔離后接入16路溫度采樣器的A0、Al、A2、A3控制端口，通道選擇芯片54LS138將四路開關量信號轉化控制16個電子開關ADQ711進行通道選通；運算放大器LM2904將選中的某一通道溫度信號轉換成電壓信號，經過HCNR200光電隔離芯片進行光電隔離，最后通過電壓一電流轉換芯片AD694,將電壓信號轉換成標準的電流信號。
[0005]其中通道選擇芯片是采用兩片3線一 8線譯碼器54LS138利用Gl、G2A和G2B級聯(lián)擴展成為4線一 16線譯碼器。
[0006]本實用新型采用16路溫度采樣器后，用PLC可編程控制器的4路開關量信號組成二進制碼，控制16路溫度采樣器輸入通道的選通，16路溫度信號只占用PLC控制器的I路模擬量通道。(5路開關量信號，可選通32路溫度信號)。減少了 15路RTD模擬量通道，、有效地減少模擬量模塊的配置數(shù)量，降低了工程成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是16路溫度采樣器系統(tǒng)框圖。
[0008]圖2是兩片通道選擇3線一 8線譯碼器54LS138。
[0009]圖3是電子開關ADQ711。
[0010]圖4是運算放大器LM2904、HCNR200光電隔離，電壓一電流轉換芯片AD694。
[0011]圖5是多路電源供電圖。
[0012]圖6是開關量AO、Al、A2、A3選通控制電路圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本16路溫度采樣器是通過上位機或PLC可編程控制器輸出4路開關量信號組成二進制碼，接入16路溫度采樣器的A0、A1、A2、A3控制端口，進行溫度信號的通道選擇。通道選擇芯片是采用兩片3線一 8線譯碼器54LS138，利用G1、G2A和G2B級聯(lián)擴展成4線一 16線譯碼器來控制16個電子開關ADQ711進行溫度信號通道選通。選中某一通道的溫度(PT100熱電阻)信號經高增益、內部頻率補償?shù)膶ｉT運算放大器LM2904將溫度(PT100電阻)信號轉換成0-5V電壓信號。為減少輸入與輸出的干擾采用HCNR200進行光電隔離，最后通過美國MJBAP EOIFE公司生產的電壓一電流轉換芯片AD694，將0-5V輸入電壓信號轉換成標準的4-20Ma電流信號。AD694廣泛應用于壓力、流量、溫度等信號的參數(shù)傳遞和對閥、調節(jié)器以及過程控制中一些常用設備的控制。它具有輸入緩沖放大器、V/I轉換電路、4Ma電流偏置及其選通和微調電路、參考電壓電路、輸入量程選擇端、開路和越限報警輸出端，功能較強，外部元件少。它能達到0.002 %的非線性度，精度高，且抗干擾性強，是過程控制、工業(yè)自動化和系統(tǒng)監(jiān)測等領域中取代分立元件設計的一種理想集成電路。
[0014]如圖2所示，通道選擇IC754LS138芯片工作時IC454LS138禁止，將輸入的0000?0111這8個代碼譯成8個低電平信號控制CHSO?CHS7通道選通。IC454LS138工作時IC754LS138禁止，將輸入的1000?1111這8個代碼譯成8個低電平信號控制CHS8?CHS15通道選通。這樣就用兩個3線一 8線譯碼器擴展成一個4線一 16線的譯碼器。
[0015]如圖3所示，電子開關ADQ711:(IC9?IC24)(圖中顯示4路，共計16路):單電源:1.8V至5.5V，導通電阻:2.5 Ω (典型值)，低導通電阻平坦度；_3dB帶寬:>200MHz，軌到軌工作，16引腳TSS0P/S0IC封裝;快速開關時間；接通時間tON:16ns，斷開時間tOFF:1ns,典型功耗:〈0.01 μ W，TTL/CM0S 兼容型
[0016]如圖4所示，運算放大器LM2904、HCNR200光電隔離，電壓一電流轉換芯片AD694的主要特點:
[0017]I)工作電壓范圍:+4.5V?+36V ；
[0018]2)輸入范圍:0?2V或O?1V ;
[0019]3)輸出范圍:4?20ΜΑ或，O?20ΜΑ;
[0020]4)輸出端承受電壓能力強，且能承受負電壓；
[0021]5)具有輸出開路或越限報警功能；
[0022]6)可與電流輸出型D/A轉換器直接配合使用，實現(xiàn)程控電流輸出；
[0023]7)輸出端可外接晶體管，這種方法降低芯片本身功耗，擴大使用的溫度范圍；
[0024]8)器件提供16腳陶瓷和塑料S1C封裝形式，使用溫度范圍:_40°C?+85°C;還提供16腳塑料DIP封裝形式，使用溫度范圍:0°C?+70°C。
[0025]圖5是多路電源供電:由多路電源供電模塊分別為電壓一電流轉換芯片AD694、通道選擇54LS138芯片、電子開關ADQ711、運算放大器LM2904提供5V、±15V、24V獨立的直流電源系統(tǒng)。
[0026]如圖6所示,開關量A0、Al、A2、A3選通控制:由上位機或PLC開關量選通控制的輸入開關量數(shù)字信號采用TLP181光電耦和器使上位機或PLC與溫度采樣器隔離后輸入，保證了系統(tǒng)的安全。
[0027]供電方式有兩種:a、由溫度采樣器供電，此時上位機為無源的觸點輸出。b、由上位機供電。此時上位機為有源輸出。
【權利要求】
1.一種16路溫度采樣器，包括TLP181光電耦和器、通道選擇芯片54LS138U6個電子開關ADQ711、運算放大器LM2904、HCNR200光電隔離芯片，電壓一電流轉換芯片AD694，其特征是上位機或PLC輸出四路開關量信號經過TLP181光電耦和器隔離后接入16路溫度采樣器的A0、Al、A2、A3控制端口，通道選擇芯片54LS138將四路開關量信號轉化控制16個電子開關ADQ711進行通道選通；運算放大器LM2904將選中的某一通道溫度信號轉換成電壓信號，經過HCNR200光電隔離芯片進行光電隔離，最后通過電壓一電流轉換芯片AD694，將電壓信號轉換成標準的電流信號。
2.如權利要求1所述的16路溫度采樣器，其特征是通道選擇芯片是采用兩片3線一8線譯碼器54LS138利用Gl、G2A和G2B級聯(lián)擴展成為4線一 16線譯碼器。
【文檔編號】G01K7/20GK204115905SQ201420538016
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】栗剛, 陳秀菊, 孔敏 申請人:西安航天自動化股份有限公司
專業(yè)數(shù)控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
