基于嵌入式技術的水泥回轉窯胴體溫度監測系統設計

2 系統硬件設計
2. 1 系統組成
本監測系統由快速紅外測溫掃描儀、窯回轉同步信號發生器與嵌入式系統構成。如圖2所示。

快速紅外測溫掃描儀是一種具有快速掃描功能的紅外輻射測溫儀，安裝在距回轉窯30～100m處的適當位置，掃描角度為90°。它的旋轉掃描器通過光學系統接收來自回轉窯胴體表面一個特定區域(稱為測量元)的紅外輻射，測量元沿平行于回轉窯軸線的方向呈直線狀排列。快速紅外測溫掃描儀沿回轉窯軸線的方向每秒鐘掃描150次，回轉窯每轉一圈，產生200～400個完整掃描。某一個掃描得到的是：代表回轉窯胴體表面某一個狹窄區域溫度分布的電壓信號和基準溫度的電壓信號，這些數據再經過相關處理就可以得到回轉窯內某一區段的工況。如窯皮均勻與否、結圈情況、窯皮或窯襯脫落位置、熱斑的范圍等信息。
窯同步基準信號發生器在回轉窯每轉一整圈時，產生一個用作同步基準的同步脈沖，送入嵌入式系統。嵌入式系統以同步脈沖為基準，采集窯的溫度數據。
2．2 嵌入式系統硬件設計
本嵌入式系統以LPC2119為核心，由最小系統、輸入通道和輸出通道等構成，其硬件結構圖如圖3所示。

2．2．1 最小工作系統
最小工作系統以PHILIPS公司的LPC2000系列ARM7微控制器LPC2119為核心，采用11．0592MHz晶振，并利用MAX708SD組成復位電路，它包含一個看門狗定時器、一個微處理器復位模塊、一個供電失敗比較器及一個手動復位輸入模塊。系統電源采用78M05、LMlll7-3．3、LMlll7-1．8三種電路產生所需的工作電壓。
2．2．2 輸入通道設計
輸入通道主要傳輸窯同步信號，采用TLP52l-2光電器件進行隔離，同時采用三極管限流防止外部接線短路。輸入通道如圖4所示。
2．2．3 輸出通道設計
輸出采用數碼管動態顯示回轉窯各區段溫度及工況，共計5位共陰極數碼管組成狀態顯示電路，由單向總線緩沖器74HC244提供段驅動，由反向緩沖器7406提供位驅動，輸出通道電路如圖5所示。