馬立爽

【摘要】 為了提高礦用多回路電磁啟動器的可靠性，提出一種基于T型熱電偶的多回路溫度監(jiān)測技術。在分析T型熱電偶特性的基礎上，對監(jiān)測系統(tǒng)整體結構進行設計，主要包括溫度傳感器、信號處理單元、DSP、CAN通訊單元、電源單元、時鐘單元和編程單元等，重點設計T型熱電偶輸出信號處理單元，并根據(jù)系統(tǒng)需求設計軟件程序。

【關鍵詞】 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，國內煤礦大量使用電磁啟動器對電動機的啟動、運行和制動進行控制，同時電磁啟動器具有故障檢測功能，在電動機及線路發(fā)生短路、斷相及漏電故障情況下，進行閉鎖保護，電動機電磁啟動器具不能啟動，確保故障點不會出現(xiàn)產(chǎn)生火花、電弧等，避免瓦斯、煤塵爆炸事故的發(fā)生。長期工作是的溫度變化是衡量電磁啟動器性能的重要參數(shù)，現(xiàn)有電磁啟動器不具有遠距離溫度監(jiān)測功能，因此結合CAN通訊技術開展礦用多回路電磁啟動器溫度監(jiān)測技術研究具有十分重要的意義。

二、監(jiān)測系統(tǒng)設計

礦用多回路電磁啟動器溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括溫度傳感器、信號處理單元、DSP、CAN通訊單元、電源單元、時鐘單元和編程單元等（如圖1所示），具有同時對多回路溫度變化信息進行采集、處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。溫度傳感器負責采集各個回路的接線端子、導線、動觸頭等部位的溫度信息。信號處理單元負責將溫度原始信息進行隔離處理，轉換成DSP能夠識別的信息。DSP負責數(shù)據(jù)采集、運算和傳輸，同時對采樣頻率、計算精度、傳輸速度等進行設置。電源單元為DSP和溫度傳感器提供電能。時鐘單元用于為監(jiān)測系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)采樣和傳輸時鐘信號。編程單元實現(xiàn)DSP和編程計算機之間的連接，用于軟件程序編譯、調試和燒錄。

2.1 T型熱電偶

選用T型熱電偶作為溫度傳感器監(jiān)測礦用多回路電磁啟動器的溫度，該熱電偶是由兩種不同成分的導體兩端接合成回路，當兩接合點存在溫差就會在回路內產(chǎn)生熱電流。T型熱電偶又稱銅-康銅熱電偶，測量溫度在-200～+350℃之間，具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度較高，溫度近似線性和復制性好，傳熱快，穩(wěn)定性和均勻性較好等優(yōu)點。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型熱電偶對應的最高溫度不同，如表1所示。

表1 不同規(guī)格的T型熱電偶對應的最高溫度

2.2信號處理單元

T型熱電偶的輸出毫伏級電壓信號，輸出信號經(jīng)過運算放大和光耦隔離后發(fā)送給DSP。運算放大器選擇LM358，光耦隔離選用線性HCNR201光電耦合器，信號處理電路如圖2所示。HCNR201是一種由三個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)軟件設計

溫度監(jiān)測系統(tǒng)軟件主要實現(xiàn)DSP初始化（包括時鐘、寄存器、事件管理器、AD轉換模塊等）；然后開中斷，監(jiān)測溫度傳感器狀態(tài)輸出；最后采集溫度傳感器輸出信號，并進行數(shù)據(jù)計算及傳輸。溫度監(jiān)測與數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)主程序如圖9所示。

四、結束語

利用T型熱電偶的抗干擾能力強、輸出特性好等優(yōu)點，開發(fā)一套分布式結構框架的礦用多回路電磁啟動器溫度監(jiān)測系統(tǒng)。以DSP為核心采集溫度數(shù)據(jù)，簡化了系統(tǒng)硬件電路結構和走線，增加了可靠性及靈活性。系統(tǒng)并對溫度傳感器的數(shù)據(jù)進行運放處理、光耦隔離、運算與傳輸，能夠對多回路的溫度變化進行實時監(jiān)測及數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)多回路的分散采集和集中管理，

參 考 文 獻

[1] 鄔寬明.CAN總線原理和應用系統(tǒng)設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.

[2] 胡文平，尹項根，張哲.電氣設備在線監(jiān)測技術的研究與發(fā)展[J].華北電力技術，2003，3：23-26.

[3] 徐科軍，張瀚，陳智淵.TMS320x281xDSP原理與應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[4]沈興.煤礦設備智能斷路器誤動作的分析與對策[J].煤礦機電.2011（2）：55-57