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基于ARM初晶温度检测及数据采集系统研究

发布时间:2018-04-10 12:50

  本文选题:嵌入式系统 + ARM ; 参考:《北方工业大学》2015年硕士论文


【摘要】:随着国民经济迅猛发展,人民生活需求逐步提高,对铝的需求也与日俱增,铝量的生产屡创新高。现代电解铝工业主要采用预配槽炼铝的方法,这种炼铝工艺对电能的要求很大,在对电解槽进行加热的过程中电能很大一部分转化为热能。然而在这种工艺要求电解液维持在一个较高的温度范围内,在这个温度环境下,提炼出铝晶体。如果能够适当的降低并且缩小这个温度范围,使电解液在一个合适的温度环境的进行结晶,对于大型电解铝厂将会大大降低电能的消耗,对于可持续发展有重大的意义。 本课的主要目的是设计一款基于ARM的初晶温度检测的系统,系统以Linux为嵌入式操作系统,以ARM7系列Cortex-A8型号作为主处理器。通过前端热偶测温枪对电解槽中电解液温度进行测量,将温度信号转换为电压信号,由于所产生的电压信号较小,需要进一步对电压信号进行调理,包括对传输的电压信号进行放大,滤波。在经过A/D转换器ADS8345将热偶测温枪所提取的电信转换为数字信号,在经过一系列处理后将所得到的数字数据输入到ARM Cortex-A8核心板中进行存储,进而可以将信号通过线性的方式在电脑或者LCD屏上进行显示,这样更容易发现初晶温度点。其中整个过程中每一次对温度提取用时10毫秒,这样能够充分的达到工业上电解铝的要求,而且能够将电解槽中电解质的温度即时的显示出来,同时所设计的Linux操作系统简单,方便工人使用,对工业制铝会产生巨大的影响。 本文重点是嵌入式电路板的设计,主要完成的工作有: (1)介绍初晶温度处理的整体方案,分析嵌入式处理的基本原理。 (2)在温度采集过程采用的测温枪,介绍测温枪的热偶原理以及对信号的处理过滤电路。 (3)对温度信号转换为电信号的A/D转换处理,其中包括A/D转换ADS8345介绍,以及信号处理电路包括放大电路与滤波电路。 (4)ARM核心板设计,介绍Cortex-A8核心板的接口电路设计,同时包括USB外扩,LCD,无线接口设计等。 (5)通过测试程序以及现场测试实验验证的电路板的稳定性与准确性。
[Abstract]:With the rapid development of national economy, people's life demand gradually increased, the demand for aluminum aluminum production also grow with each passing day, and highs. Modern aluminum industry mainly uses the method of pre groove aluminum, the aluminum smelting process of large power requirements, in the process of heating the electrolytic tank in large power a part is converted to heat. However, in this process the electrolyte maintained at a higher temperature range, the temperature in the environment, refined aluminum crystal. If properly reduced and the narrow temperature range, the electrolyte in a suitable temperature for crystallization, for large aluminum electrolytic plant will be greatly reduced the electric energy consumption, is of great significance for sustainable development.
The main purpose of this course is to design a system based on the liquidus temperature detection of the ARM embedded operating system based on Linux, using ARM7 series Cortex-A8 model as the main processor. To measure the temperature of the electrolyte in the electrolytic tank through the front end of thermocouple gun, the temperature signal into a voltage signal, the voltage signal is small the need to further the voltage signal conditioning, including amplifier, voltage signal of transmission filter. After extraction conversion Telecom A/D converter ADS8345 will thermocouple gun into digital signal and digital data through a series of processing the input to the ARM Cortex-A8 core board for storage. Then will the signal through the linear way were displayed on the computer screen or LCD, it is easier to find the liquidus temperature. The whole process every time on the extraction temperature It takes 10 milliseconds, so that it can fully meet the requirements of electrolytic aluminum in industry, and it can instantly display the temperature of electrolytes in the electrolyzer. At the same time, the designed Linux operation system is simple and convenient for workers to use, which will have a huge impact on industrial aluminum.
This paper focuses on the design of the embedded circuit board, and the main tasks are as follows:
(1) the overall scheme of the initial crystal temperature treatment is introduced, and the basic principle of the embedded processing is analyzed.
(2) a temperature measuring gun used in the process of temperature collection is used to introduce the thermocouple principle of the temperature measuring gun and the filtering circuit for processing the signal.
(3) the conversion of the temperature signal to the A/D conversion of the electrical signal, including the introduction of the A/D conversion ADS8345, and the signal processing circuit including the amplifying circuit and the filter circuit.
(4) ARM core board design, introduces the interface circuit design of Cortex-A8 core board, including USB external expansion, LCD, wireless interface design and so on.
(5) the stability and accuracy of the circuit board verified by the test program and the field test experiment.

【学位授予单位】:北方工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ133.1;TP274

【共引文献】

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本文编号:1731273

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