礦用多回路電磁啟動(dòng)器溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)

馬立爽

【摘要】 為了提高礦用多回路電磁啟動(dòng)器的可靠性，提出一種基于T型熱電偶的多回路溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)。在分析T型熱電偶特性的基礎(chǔ)上，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括溫度傳感器、信號(hào)處理單元、DSP、CAN通訊單元、電源單元、時(shí)鐘單元和編程單元等，重點(diǎn)設(shè)計(jì)T型熱電偶輸出信號(hào)處理單元，并根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)軟件程序。

【關(guān)鍵詞】 煤礦 多回路 溫度 T型熱電偶

Research of Temperature Monitoring and Data Transmission Technology on Mining Multi-loop Electromagnetic Starter Ma Li-shuang （CCTEG Shenyang Research Institute，F(xiàn)ushun Liaoning 113122）

Abstract：In order to improve the reliability of mining multi-loop electromagnetic starter， in this paper， a multi loop temperature monitoring technology was put forward based on T thermocouple. On the analysis of the T thermocouple characteristic design for monitoring system as a whole， mainly including temperature sensor， signal processing unit， DSP， CAN the power supply unit， communication unit， clock unit and programming unit， etc.， the key design T thermocouple output signal processing unit. And according to demand design software program system.

Key words： Coal Mine；Multi-loop；Temperature；T thermocouple

一、引言

目前，國(guó)內(nèi)煤礦大量使用電磁啟動(dòng)器對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行和制動(dòng)進(jìn)行控制，同時(shí)電磁啟動(dòng)器具有故障檢測(cè)功能，在電動(dòng)機(jī)及線路發(fā)生短路、斷相及漏電故障情況下，進(jìn)行閉鎖保護(hù)，電動(dòng)機(jī)電磁啟動(dòng)器具不能啟動(dòng)，確保故障點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)生火花、電弧等，避免瓦斯、煤塵爆炸事故的發(fā)生。長(zhǎng)期工作是的溫度變化是衡量電磁啟動(dòng)器性能的重要參數(shù)，現(xiàn)有電磁啟動(dòng)器不具有遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)測(cè)功能，因此結(jié)合CAN通訊技術(shù)開(kāi)展礦用多回路電磁啟動(dòng)器溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)研究具有十分重要的意義。

二、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦用多回路電磁啟動(dòng)器溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括溫度傳感器、信號(hào)處理單元、DSP、CAN通訊單元、電源單元、時(shí)鐘單元和編程單元等（如圖1所示），具有同時(shí)對(duì)多回路溫度變化信息進(jìn)行采集、處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。溫度傳感器?fù)責(zé)采集各個(gè)回路的接線端子、導(dǎo)線、動(dòng)觸頭等部位的溫度信息。信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)將溫度原始信息進(jìn)行隔離處理，轉(zhuǎn)換成DSP能夠識(shí)別的信息。DSP負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算和傳輸，同時(shí)對(duì)采樣頻率、計(jì)算精度、傳輸速度等進(jìn)行設(shè)置。電源單元為DSP和溫度傳感器提供電能。時(shí)鐘單元用于為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)采樣和傳輸時(shí)鐘信號(hào)。編程單元實(shí)現(xiàn)DSP和編程計(jì)算機(jī)之間的連接，用于軟件程序編譯、調(diào)試和燒錄。

2.1 T型熱電偶

選用T型熱電偶作為溫度傳感器監(jiān)測(cè)礦用多回路電磁啟動(dòng)器的溫度，該熱電偶是由兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路，當(dāng)兩接合點(diǎn)存在溫差就會(huì)在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流。T型熱電偶又稱銅-康銅熱電偶，測(cè)量溫度在-200～+350℃之間，具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度較高，溫度近似線性和復(fù)制性好，傳熱快，穩(wěn)定性和均勻性較好等優(yōu)點(diǎn)。T型熱電偶的正極銅在高溫下抗氧化性能差，故使用溫度上限受到限制，不同規(guī)格的T型熱電偶對(duì)應(yīng)的最高溫度不同，如表1所示。

表1 不同規(guī)格的T型熱電偶對(duì)應(yīng)的最高溫度

2.2信號(hào)處理單元

T型熱電偶的輸出毫伏級(jí)電壓信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大和光耦隔離后發(fā)送給DSP。運(yùn)算放大器選擇LM358，光耦隔離選用線性HCNR201光電耦合器，信號(hào)處理電路如圖2所示。HCNR201是一種由三個(gè)光電元件組成的器件，具有±5%的傳輸增益誤差和±0.05%的線性誤差，DC～1MHz的帶寬，絕緣電阻高達(dá)1013Ω，輸入與輸出回路之間的分布電容為0.4pF。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)DSP初始化（包括時(shí)鐘、寄存器、事件管理器、AD轉(zhuǎn)換模塊等）；然后開(kāi)中斷，監(jiān)測(cè)溫度傳感器狀態(tài)輸出；最后采集溫度傳感器輸出信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及傳輸。溫度監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)主程序如圖9所示。

四、結(jié)束語(yǔ)

利用T型熱電偶的抗干擾能力強(qiáng)、輸出特性好等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)一套分布式結(jié)構(gòu)框架的礦用多回路電磁啟動(dòng)器溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。以DSP為核心采集溫度數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)和走線，增加了可靠性及靈活性。系統(tǒng)并對(duì)溫度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)放處理、光耦隔離、運(yùn)算與傳輸，能夠?qū)Χ嗷芈返臏囟茸兓M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)多回路的分散采集和集中管理，

參 考 文 獻(xiàn)

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