礦用多回路電磁啟動器溫度監測技術

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測技術。在分析T型熱電偶特性的基礎上，對監測系統整體結構進行設計，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，并根據系統需求設計軟件程序。

【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，Fushun 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產生火花、電弧等，避免瓦斯、煤塵爆炸事故的發生。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，現有電磁啟動器不具有遠距離溫度監測功能，因此結合CAN通訊技術開展礦用多回路電磁啟動器溫度監測技術研究具有十分重要的意義。

二、監測系統設計

礦用多回路電磁啟動器溫度監測系統包括溫度傳感器、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、處理和數據傳輸的功能。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負責數據采集、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。時鐘單元用于為監測系統提供數據采樣和傳輸時鐘信號。編程單元實現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，穩定性和均勻性較好等優點。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，輸出信號經過運算放大和光耦隔離后發送給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、系統軟件設計

溫度監測系統軟件主要實現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，監測溫度傳感器狀態輸出；最后采集溫度傳感器輸出信號，并進行數據計算及傳輸。溫度監測與數據通訊系統主程序如圖9所示。

四、結束語

利用T型熱電偶的抗干擾能力強、輸出特性好等優點，開發一套分布式結構框架的礦用多回路電磁啟動器溫度監測系統。以DSP為核心采集溫度數據，簡化了系統硬件電路結構和走線，增加了可靠性及靈活性。系統并對溫度傳感器的數據進行運放處理、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測及數據傳輸，實現多回路的分散采集和集中管理，

參 考 文 獻

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