温度自动检测范文

温度自动检测范文（精选9篇）

温度自动检测 第1篇

关键词：无线传感器网络,Zigbee,网箱,温度自动检测

0引言

网箱养鱼是利用竹、木、金属网片或合成纤维等为网身材料, 装配成一定形状开放式或密闭式的箱体, 设置在流水中, 通过高密度的投饵精养或不给饵而利用水中的浮游生物作为食物达到高产的一种养殖方式。这种方式具有机动、简便、产量高及适应水域广等优点, 有着广阔的发展前途[1]。温度、饵料和水体中的溶氧量等对产量和质量影响非常大, 其中温度监控成为提高养殖密度和产量的关键。

目前, 国内进行水体温度监控一般是使用单片机系统, 使用有线方式传输监测信号, 但这种方式存在成本高、系统较为复杂、监测范围小、抗干扰性差等缺点。无线传感器技术是传感器技术与无线网络技术的结合, 是一种新兴的智能监测与控制技术, 由于其具有低成本、体积小、实时性强、功耗低、抗干扰性强、嵌入性好等特点, 广泛应用在工农业生产中[2]。在水养殖生产中, 应用无线传感器网络技术进行水体温度等数据的采集与传送, 对提高水养殖产量、降低生产成本、减轻劳动强度具有重要的意义。本文设计了一种基于Zigbee技术的无线传感器网络节点, 并运用该节点组建一个面向水养殖生产中网箱温度监控的无线网络监测与控制系统。

1 Zigbee无线传感器网络简介

无线传感器网络 (WSNs, wireless sensor networks) 是一种超大规模、无人值守、资源受限的全分布系统。采用多跳对等的通信方式, 其网络拓扑动态变化。具有自组织、自适应等智能属性[3]。它融合了传感器、网络、无线通信、单片机和自动控制等技术。同时, 针对不同的应用对象体现了很强的适应性和灵活性, 在工业控制与监测、农业生产、物流、健康和环境监测等方面有着广泛的应用。

Zigbee这一名称来源于蜜蜂的八字舞, 由于蜜蜂 (bee) 是靠飞翔和“嗡嗡” (zig) 地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息, 也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。ZigBee技术是采用IEEE802.15.4标准的一种短距离的无线通信技术, 可工作在2.14 GHz (全球流行) 、868 MHz (欧洲流行) 和915 MHz (美国流行) 3个频段上, 分别具有最高至250 kbit/s、20 kbit/s、40 kbit/s的传输速率, 它的传输距离在10 m～75 m的范围内, 但还可以继续增加。依据发射功率的大小和应用模式而定, 1台Zigbee设备可以连接多达254个同类的设备。此外, 由于Zigbee具备高链接数与低耗电的特性, 已经成为目前无线传感器网络 (WSNs) 中无线通信技术的首选之一, 可应用在温度测量、水电煤气计量数据记录、保卫防护的监控等方面, 厂商无需经常更换电池或布建供电网络, 即可方便地取得所需的信息。

2无线网箱温度自动检测系统的构成

无线网络的连接方式有很多种, 最基本的有星状连接、串状连接和网状连接三种连接方式。因为Zigbee的解决方案支持每个网络协调器带有254个激活节点, 多个网络协调器可以联结大型网络, 所以本设计网络连接选用串状连接方式, 多个网络协调器可以协同工作, 这一特点保证了新增网箱节点的灵活加入, 还可以满足大规模的要求。该无线网箱温度自动检测系统总体架构如图1所示, 该系统由中心控制单元和网箱温度监控终端组成。

3无线网箱温度自动检测系统的设计

下面详细介绍中心控制单元和网箱温度监控终端的功能和设计。

3.1中心控制单元

管理人员可在中心控制单元通过控制面板或键盘设定正常温度范围, 如果某网箱温度超过设定范围则中心控制单元通过声光等方式报警;管理人员还可根据渔场实际情况增添或减少监控网箱节点数目, 同样通过控制面板或键盘进行操作;可对历史数据进行记录, 并可根据不同组合条件进行查询, 并生成报表 (与电脑连通后可用) 。

中心控制单元包括MCU与Zigbee射频模块、声光报警模块、键盘显示模块和电源模块。主要模块说明如下:

MCU 与Zigbee射频模块采用CC2430芯片, CC2430芯片采用0.18 μm CMOS 工艺生产;在接收和发射模式下, 电流损耗分别低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性, 特别适合那些要求电池寿命非常长的应用[4,5,6,7]。Zigbee协议通过软件程序固化在CC2430的内存中。CC2430芯片的主要特点如下:

◆ 高性能和低功耗的8051 微控制器核。

◆ 集成符合IEEE802.15.4 标准的2.4 GHz的RF无线电收发机。

◆ 优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。

◆ 在休眠模式时仅0.9 μA的流耗, 外部的中断或RTC 能唤醒系统;在待机模式时少于0.6 μA的流耗, 外部的中断能唤醒系统。

◆ 硬件支持CSMA/CA功能。

◆ 较宽的电压范围 (2.0 V～3.6 V) 。

◆ 数字化的RSSI/LQI 支持和强大的DMA 功能。

◆ 具有电池监测和温度感测功能。

◆ 集成了14位模数转换的ADC。

◆ 集成AES安全协处理器。

◆ 带有2个强大的支持几组协议的USART, 以及1个符合IEEE 802.15.4规范的MAC计时器, 1个常规的16位计时器和2个8位计时器。

◆ 强大和灵活的开发工具。

声光报警模块通过喇叭和警灯实现, 在发生异常情况下, 如温度超标等, 进行高响度、高亮度的声光提醒, 引起管理人员的警醒。

键盘及显示模块控制键盘采用数字控制面板, 由数字键0～9及确定和取消键组成, 显示模块采用可以显示两行字符的LCD, 每行可以显示14个字符。

3.2网箱温度监控终端

网箱温度监控终端最重要的功能是温度监控, 并能及时将监控数据信息发送到中心控制单元;为了保证网箱温度监控终端的正常工作, 还需具有节点低电压报警功能, 即当监控终端电压低于正常的工作电压时, 则向中心控制单元发出请求更换电池的信号;以及显示功能。

网箱温度监控终端包括MCU与Zigbee射频模块、温度传感器、键盘显示模块和电源模块。主要模块说明如下:

MCU与Zigbee射频模块与中心控制单元中的一样, 采用CC2430芯片。

温度传感器采用意法半导体的STTS75系列数字温度传感器芯片, 采用标准的8引线TSSOP和SO-8封装, 适用于设备控制应用领域, 此系列产品采用一个带隙式温度传感器, 内置一个可编程的9位到12位的sigma-delta模数转换器 (ADC) , 能够把模拟的温度读数信号转换成数字信号, 分辨率高达0.062 5摄氏度。STTS75是在出厂前校准的, 无需其它外部组件。在负55摄氏度到正125摄氏度范围内, 传感器测量精度上下浮动3摄氏度;在负25摄氏度到正100摄氏度范围内, 传感器感应精度上下浮动2摄氏度。此系列传感器是为2.7 V～5.5 V低电源电压设计的, 工作电流消耗很低, 在3.3 V电压下典型工作电流仅为75 μA。在省电的关断模式下, 待机电流非常低, 最大值仅为1 μA。上电默认设置使该系列产品能够作为一个恒温器独立工作, 温度数值和温度调节滞后值都可以编程。价格在0.7美元左右。

控制键盘采用数字控制面板, 由数字键0～9及确定和取消键组成, 显示模块可采用数码管显示, 因为很少用到, 所以只有必要时才打开开关观察当前温度值[8]。

4结束语

无线传感器网络作为近年来一门新兴技术, 在工农业生产领域中得到了广泛的应用。基于Zigbee的无线传感器网络由于其成本低、实时性好、嵌入性强, 在养殖业生产监控中具有良好的应用前景。本文所设计的基于Zigbee的无线网箱温度自动检测系统, 减少了现场布线带来的各种问题, 对网箱节点的管理也更加方便, 具有低成本, 运行可靠, 适用面积广等特点, 为实现大规模水产养殖中网箱监控的信息化自动化, 提高养殖产量和质量、降低生产成本、减轻劳动强度具有很高的实际应用价值。

参考文献

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[2]董方武, 詹重咏.基于ZigBee的淡水养殖溶氧浓度自动监控系统[J].农业网络信息, 2008 (8) :125-129.

[3]于海斌, 曾鹏.智能无线传感器网络系统[M].北京:科学出版社, 2006:15-16.

[4]向红军, 雷彬.基于SHT15型智能传感器的弹药库温/湿度监控系统的设计[J].国外电子元器件, 2006 (1) :64-66.

[5]傅珂, 方勇.基于ZigBee技术的无线防盗系统的实现方案[J].遥测遥控, 2007, 28 (1) :59-62, 72.

[6]李文仲, 段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2007.

[7]昂志敏, 金海红, 范之国, 等.基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计与通信实现[J].现代电子技术, 2007, 30 (10) :47-49, 57.

可以自动调节温度的衣服作文 第2篇

夏天到了!人们都提前去买电风扇，空调做准备，我看到这样的情景，心想：这么多人开着电扇和空调，那不是要花很多钱交电费了吗?而且地球上现在能源这么少，电费不是很浪费吗?于是，我决定发明一件能自动调节温度的衣服，要是人们有了这样的衣服，那可以节省下多少资源啊。

这件衣服上有两个按钮，一个是红色的一个是蓝色的。红色代表加热，蓝色代表制冷。到了夏天，人们穿上这件衣服，按下红色的按钮，这件衣服就会自动的制冷，当温度到了人们觉得凉爽时，它就会一直保持着。到了冬天，因为它在夏天的时候已经吸收了很多阳光的温暖，那么到了冬天它就会释放出热量，给人们带来温暖，我们再也不用穿的像粽子一样了。

三路无线温度检测系统设计 第3篇

温度的检测有许多方法,可供选择的器件和运用的技术也有多种。三路无线温度检测系统采用近几年来成熟的各种温度传感技术、短距离无线通信技术、数据处理控制技术和功能化模块来构造基本的系统功能。本系统要实现的是温度数据的测量、存储、显示及后期处理等功能,因此系统的总体结构可以构想为温度采集模块、短距离无线通信模块、系统控制及数据处理模块等几大部分。

二、系统硬件电路的设计

1.温度采集部分电路设计

(1)温度数据采集硬件接口电路。89S51的 I/O 口线较少的特点,用多只DS18B20 型单线数字式集成温度传感器组成多点温度采集网络。

(2) 数字式温度传感器 DS18B20。单总线是美国 DALLAS 半导体公司近年推出的新技术,它只定义了一根信号线,总线上的每个器件都能够在适当的时间驱动它,相当于把单片机的地址线、数据线、控制线合为一根信号线对外进行数据交换。

2.显示电路设计

(1)串行液晶显示模块。本次笔者在主机采用的是串行液晶显示模块。该模块只占用5个I/O口。采用得是串行通讯方式。一个I/O口负责发送数据。另一个I/O口负责输出串行时钟脉冲。其余三个I/O中有一个负责复位,一个是LCD选择。最后一个是数据地址选择。由于液晶显示需要一个3V的背光电源所以再电路中加了一个芯片AMS1117,它起到的作用是将输入的5伏电压转换成3伏电压送给液晶显示模块。

(2)静态显示模块。笔者选择74LS164 移位寄存器芯片用来做静态显示。芯片将在串行口同步脉冲的作用下把串行口的数据按从低到高的顺序一位一位的送到移位寄存器中,再并行输出并持续保持其输出状态。

3.多路无线温度测量系统结构图

系统由温度数据采集模块、键盘/显示模块、数据上传等部分组成。一片PTR8000无线收发模块作为下位机,与多片温度传感器组成温度采集网络,完成多点温度数据的采集和无线发送;另一片 PTR8000 无线收发模块作为上位机,通过扩展显示、键盘等模块,完成温度数据的接收、显示。

三、 系统的软件设计

温度测量系统的功能是在程序控制下实现的。该系统采用模块化的设计思想,按整体功能分成多个不同的程序模块,分别进行设计、编程和调试,最后通过主程序和中断处理程序将各程序模块连接起来。温度测量系统的软件主要分为从机的温度度采集和数据无线传输程序以及主机的温度数据的接收、显示、设置程序。

1.主程序设计

系统的主程序设计主要实现各程序模块的连接。上位机的系统初始化主要包括 PTR8000 中寄存器、存储单元的设置、PTR8000子系统初始化、液晶显示模块初始化。下位机的系统初始化主要包括 PTR8000中寄存器、存储单元的配置、PTR8000 子系统初始化、DS18B20 的初始化.

2.上位机主程序

上位机程序当中除了包含个元件的初始化程序为还需要有接收子程序用来接收从机发送过来的数据;数据处理程序将发送过来的数据进行处理以方便显示;液晶显示子程序把处理过的数据显示出来;报警子程序,对数据进行比较超过预设值则进行报警。

3.下位机主程序

下位机程序中除了必要的初始化程序外还要有DS18B20控制程序分别从三个芯片中读出温度数据;数据传输发送子程序将读出的温度传送给上位机;数据处理程序将读出的数据进行必要的处理供显示用;显示子程序将想要显示的温度显示出来。

4.DS18B20程序设计

(1)DS18B20的命令及含义。READROM命令代码[33H]:如果只有一片DS1820,可用此命令读出其序列号,若在线DS1820多于一个,将发生冲突。

·MATCHROM命令代码[55H]:多个DS1820在线时,可用此命令匹配一个给定序列号的DS1820,此后的命令就针对该DS1820。

·SKIPROM命令代码[CCH]:此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820。

(2)DS18B20的通信协议。数字式温度传感器和模拟传感器最大的区别,是将温度信号直接转化成数字信号,然后通过串行通信的方式输出。所有的DS18B20器件要求采用严格的通信协议,以保证数据的完整性。与DS18B20的通信,是通过操作时隙完成单总线上的数据传输。发送所有的命令和数据时,都是字节的低位在前,高位在后。

本次设计的三路无线温度测量系统是短距离无线通信技术在温度测量方面的一个具体应用。系统以单片机89S51为核心,采用数字式温度传感器 DS18B20,应用传感技术、无线收发技术及计算机技术,实现多点温度数据的采集和短距离无线传输。

该温度测量系统电路简单,性能稳定,抗干扰能力强,可靠性高、搭建方便、易于扩展,室内实际发射距离约 25 m(通过改进天线的设计可适度增加),经过软件进行非线性及温度补偿后,测温精度可进一步提高,因此本系统适用于在短距离对多种环境温湿度的监测,有广阔的应用前景。

温度自动检测 第4篇

温度传感器的种类比较多, 使用过程中, 传感器具有稳定的性能, 测量结果的准确性比较高, 在生产及生活中, 应用十分广泛。自动检测系统对温度传感器进行检测, 从而有效地保证传感器能够正常的工作, 系统检测过程中, 由于不确定因素的存在, 检测结果会存在一定的误差, 误差的大小直接影响检测结果的准确性, 并对传感器的质量产生影响, 对此, 就需要科学的进行误差分析, 在测量中尽量将误差降至最低。

1 温度传感器自动检测系统组成及原理

在自动检测系统中, 包含的组成部件比较多, 主要有计算机、温度控制器、数字多用表、低电势转换开关、温度控制传感器、被检温度传感器 (铂电阻) 等。检测系统工作时, 严格地按照一定的流程工作, 具体如下:由恒温槽提供温度场, 该温度场的稳定性良好, 并且均匀, 标准温度计在数字多用表的作用下, 将电阻检测出来, 低电势转换开关在控制之下, 利用数字多用表, 将各个被检测传感器的电阻检测出来, 最后, 通过计算机, 电阻数据由数据采集卡读取。标准温度传感器的电阻值为标准值, 将其与被检温度传感器测得的电阻值对比, 将被检温度传感器的性能判断出来。

通过上述工作过程的阐述可知, 在自动检测系统中, 核心为控制计算机, 控制时, 被检测温度传感器、温度传感器等系统部件的控制由GPIB接口卡和通讯接口实现, 同时, 分析和处理校准数据时, 也通过此接口卡和接口进行[1]。温度场必须要满足均匀性的要求, 为了实现这一点, 介质利用内部搅拌机搅拌, 在此作用下, 保证恒温槽内的温度均匀。此外, 温度场还需要具有良好的稳定性, 为了保证稳定性, 恒温槽内介质的温度采用温度控制器来控制, 在计算机的控制之下, 同自控温度计一起, 以一个反馈电路为基础, 提供一个被校准的温度计与固定点或校准点所需的均匀稳定温度场。

2 温度传感器自动检测系统误差分析

2.1 误差的来源

自动检测系统在对温度传感器的工艺参数检测时, 会存在一定的系统误差, 这是无可避免的, 但是当误差比较大时, 工艺参数检测的准确性会降低。在自动检测系统工作过程中, 系统各个组成部分都可能会引入误差, 具体说来, 误差的来源主要有四种, 一种是重复检测温度传感器时所产生的误差, 一种是检测过程中温度场的均匀性不满足要求产生的误差, 一种是电测设备使用过程中产生的误差, 一种是标准器产生的误差[2]。

2.2 误差不确定度的分析与评定

在对自动检测系统误差分析时, 主要是将真值与测量值之间存在的差值找出, 但无法找到真正的真值, 因此, 通过估计的方式, 在某个量值范围内确定真值, 对测量结果的误差进行表达时, 为了提升表达的客观性, 分析与评定测量结果时, 采用不确定度的方式[3]。所谓不确定度, 是指测量结果带有的一个参数, 用以表征合理赋予被测量的分散性, 是某个量值范围内, 客观的评定被测量值。不确定度的表征方式为标准偏差, 称之为标准不确定度, 表示字母为u。

由于系统误差的来源比较多, 分别对各个误差来源的不确定度进行评分和分析, 在分析时, 以具体的某型号温度传感器为例。第一, 被测温度传感器测量重复性误差来源, 将此误差来源的标准不确定度设置为u1, 温度传感器在工作的过程中, 输出电阻值具有不重复性的特点, 由此引起u1的存在, 评定时, 采用A类方法, 根据相应的规定要求, 温度传感器选择为A级铂电阻, 稳定性良好, 利用自动测试系统连续测量6 次, 重复性的计算利用贝塞尔公式计算[4];第二, 温度场的不均匀性误差来源, 将此误差来源的标准不确定度设置为u2, 恒温槽和低温槽均采用深井式, 由于其提供的温度场分布不均匀, 引起测量误差, 评定时, 采用B类方法, 按照检测要求, 恒温槽的均匀性要小于0.01℃, 由此一来, 半区间的均匀性要小于0.005℃, 通过这两个数值, 将u2确定;第三, 电测设备误差来源, 在此误差来源中, 将标准不确定设置为u3, 回路寄生电势在利用堆栈式测温仪测量时, 可引起误差, 评定时, 同样采用B类方法进行, 依据相应的技术指标, 可将u3的数值计算出来;第四, 被测温度传感器误差来源, 将此误差来源设置为u4, 温度传感器选择的为标准铂, 其所带有的阻值具有不重复姓, 引起误差, 评定时, 采用B类方法。

2.3 检测系统总不确定度的评定

自动检测系统各个误差来源的标准不确定参数确定之后, 将这四个分量合成在一起, 形成的数值就是合成标准不确定度, 表示方式为uc, 随后, 将uc在0℃和100℃时的测量值利用相应的公式计算出来, 形成合成标准不确定度的具体参数。在对测量结果进行表示时, 为了提升表示的准确性, 需要对测量区间进行限定, 限定时, 需要满足测量区间包含大部分被测量值的要求, 因此, 表示时采用扩展不确定度。计算扩展不确定度时, 利用标准不确定度uc和包含因子k相乘, 扩展不确定度同样包含两个, 分别为0℃时和100℃时。自动检测系统的不确定度分析和评定完成之后, 可确定各个误差来源具体产生的影响, 进而在利用系统检测时, 关键性的注意这几个方面, 降低误差, 提升检测的准确性。

3 结束语

自动检测系统主要是对温度传感器的工艺参数进行测量, 由于被测传感器测量重复性、温度场不均匀性等因素的存在, 检测中会存在误差, 进而影响检测的准确性, 在明确误差来源的基础上进行误差分析, 从而在日常使用中有效地观察这些方面的变化, 提升检测的准确性。

摘要：在众多的仪器设备及产品测试中, 一个重要的器件就是温度传感器。其自动检测系统在测量时, 通过实时地对比被测件与标准器, 保证测量结果的精确度, 测量过程中, 会存在一定的误差, 为了保证测量的精确性, 需要对误差进行科学的分析, 文章中, 介绍了温度传感器自动检测系统组成及原理, 接着分析了温度传感器自动检测系统的误差。

关键词：温度传感器,自动检测系统,误差

参考文献

[1]赵艳, 赵咏梅, 姜成元.温度传感器自动检定技术[J].计量与测试技术, 2011, 9:25-26+29.

[2]张在宣, 金尚忠, 王剑锋, 等.分布式光纤拉曼光子温度传感器的研究进展[J].中国激光, 2010, 11:2749-2761.

[3]孙向荣, 吴志凌, 曾正.光栅测长机热误差修正温度测量系统研制[J].合肥工业大学学报 (自然科学版) , 2013, 11:1300-1303.

自制熟料温度检测装置 第5篇

在水泥生产中, 熟料温度的测定一般用测温枪在熟料表面检测, 温度高的有300℃, 低的80℃, 代表性不强。对此, 我们制作了一种简便、快捷、准确的检测熟料温度装置。

在熟料输送机旁检修电源箱里接24V直流电源, 安装一个温度变送器, 接3~5m电源线, 安装量程为400℃的热电阻。选一个废弃的铁皮油桶 (约高400mm, 直径Φ300mm) , 用50mm厚保温棉将桶皮包裹, 再用硅胶布将保温棉包裹, 桶盖用2层铁片, 中间夹50mm厚保温棉, 在保温桶中间预留热电阻插孔 (见图1) 。

检测熟料温度时, 提前将热电阻插入桶内, 在熟料输送机上多点取料混在一起倒入保温桶内, 热电阻测出熟料温度, 温度变送器上显示的最高温度值即为这一时间段熟料温度。检测的熟料温度一般都在100~150℃, 波动范围小, 代表性强。

自动测量焦饼中心温度 第6篇

焦饼中心温度是焦碳成熟的重要标志。焦饼温度的均匀性是考核焦炉结构与加热制度完善程度的重要方面。当更换加热煤气种类、改变结焦时间、改变煤种及配比时都需要测量焦饼中心温度, 以便随时调节加热制度。现在大多数焦化厂均使用“插管测量法”, 这种传统的测量方法存在以下问题:1) 需要四个调火工在装煤孔处插入6米长的管子进行人工测量, 操作繁锁且时间长、劳动强度大、危险性高。2) 只能在加煤口处取点测量, 代表性较差。3) 测量时需要寻找测点, 存在人为误差。4) 在频繁变换配比时不能及时对焦饼中心温度进行测量。进而影响焦炉加热制度和焦炭质量。为此, 我们引进了焦饼中心温度自动测量系统。

2测量原理

LD-200便携式焦饼中心温度在线测量仪是一种结合非接触式测量方法和光纤传感技术, 实现高精度、高重复性、快速响应、非接触式测量和高性能价格比的新型光纤传感类测量仪器。光纤探头探测焦炭辐射的红外波密度, 经光纤传导进入光电转换单元, 经缓冲放大, 线性化处理后, 得到与被测温度信号成线性关系的电流信号, 该信号经内置高速单片机采集形成温度数据, 该数据保存在内置的存贮器中。

3自动测量系统的特点

3.1在拦焦车的导焦栅侧面, 取上、中、下三点, 安装三个光纤探头, 在推焦过程中对焦饼中心温度进行实时监测并进行数据采集工作。数据的采集原理利用微控制器和闪存技术, 采集周期为1秒, 每炉焦炭分别在上、中、下三点各取100个数据。

3.2智能地对碳化室号进行判定, 对相关温度数据进行管理、存储。

3.3数据采集线直接连接到中控窒主机上, 自动地对焦饼数据进行分析, 得到即时温度、峰值温度、平均温度等相关数据, 并分上、中、下三点绘出每一炉焦饼中心温度的实时测量曲线。

3.4根据需要对数据进行编辑、打印输出。直接指导焦炉生产和加热制度的制定, 使焦饼中心温度实现了在线管理。

3.5该系统的仪表部分采用便携式箱体结构。上层为仪表控制部分, 下层为电源、变送器、探头部分。将光纤探头安装在导焦栅的侧面。测量时, 用光纤将箱体和探头连接在一起。接通电源, 即可开始测量。 (见简图)

4与传统焦饼测量法相比的优点

4.1温度测量精度高, 能达到±1oC;而传统插管测量法需用光学高温计测量, 测量精度仅为±20oC。

4.2焦饼中心温度实施了自动测量, 在炭化室长向上共有100个测点, 可以掌握整个炭化室长向焦饼成熟情况;而传统插管测量法只在加煤口处取点, 只能代表取点处焦饼中心温度, 不能代表整个炭化室情况。

4.3焦饼中心温度自动测量系统方便、快捷, 将探头与仪表箱连上后, 即可自动测量, 不需人为操作;而传统插管法需岗位工在加煤口处插、拔6m长的铁管, 不仅费时、费力, 而且由于焦饼管太长, 存在触电、烫伤等安全隐患。

5安装及调试过程中存在的问题处理方法

5.1我们在调试过程中发现, 上部温度比中部温度低200oC左右, 同时各测点温度大部分为温度低限值。为此我们专门到现场看推焦情况, 经过多次观察发现, 由于重力作用, 上部三分之一左右的焦炭会提前落下, 导致上部探头测空, 上部平均温度偏低。为此我们把测温探头往焦炉侧移了500mm, 解决了上部测空问题。

5.2我们在对2#拦焦车进行调试时发现, 下部测温总是比上部低100oC左右, 可看出炉又没有什么问题, 经过检查发现导焦栅上开口较小, 又把开口扩大了, 扩完孔后温度没问题了。

6使用效果

焦饼中心温度自动测量系统经过半年运行后, 取得了较好的效果。

6.1我厂由于煤源紧张, 一个月调好几次配比。传统测量时, 由于调节频繁, 无法安排测量焦饼中心温度。有了焦饼中心温度自动测量系统后, 随时可以测量。同时我们将焦饼中心温度的定期测量由原来的半年一次调整为现在的半个月一次, 能够及时了解焦饼的成熟情况。并根据测量结果对焦炉加热制度进行及时的调整, 确保焦炭质量的稳定。

6.2使用光纤探头自动测量, 避免了传统测量方法中的人为误差因素, 使测量更具有客观性。为加热制度的调整提供了更精确的依据。

6.3焦饼中心温度实施自动测量后, 根据测量结果及时对加热制度进行调整, 降低了加热燃料的消耗, 达到了节能降耗的目的。

7结论

单片机温度自动控制系统 第7篇

随着社会的发展, 科技的进步, 以及测温仪器在各个领域的应用, 智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。在工业生产和日常生活中, 对温度控制系统的要求, 主要是保证温度在一定温度范围内变化, 稳定性好, 不振荡, 对系统的快速性要求不高。特别是近年来, 温度控制系统已应用到人们生活的各个方面, 但温度控制一直是一个未开发的领域, 却又是与人们息息相关的一个实际问题。在工业生产和实验研究中, 像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内, 温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。针对这种实际情况, 设计一个温度控制系统, 具有广泛的应用前景与实际意义。由于各行各业对温度控制的要求都越来越高。所以对于温度的测量和控制也显得非常重要。随着温度控制器使用范围的日益广泛和多样, 各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛, 比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而且现在在很多的电子产品中的单片机也用到了温度检测和温度控制。这使得单片机温度控制系统在电子产品中的应用已经越来越广泛。而以往单片机的温度控制是由人工完成的而且不够重视, 并且在很多状况下温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题, 本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统, 它应用广泛, 功能强大, 小巧美观, 便于携带, 是一款既实用又廉价的控制系统。本设计对单片机温度进行实时监测与控制, 设计的单片机温度控制系统实现了基本的温度控制功能:而且温度在上下限温度之间时, 执行机构不执行。应用的三个数码管即时显示温度, 并且可以精确到小数点一位。

2 温度控制设计方案。

使用温度传感器, 结合单片机电路设计, 采用一只DS18B20温度传感器, 直接读取被测温度值, 之后进行转换, 依次完成设计要求。使用这种方案, 很容易看出, 电路比较简单, 软件设计容易实现, 故实际设计中拟采用这种方案。在本系统的电路设计方框图如图1所示, 它由三部分组成: (1) 控制部分主芯片采用单片机AT89S51; (2) 显示部分采用3位LED数码管以动态扫描方式实现温度显示; (3) 温度采集部分采用DS18B20温度传感器。控制部分:单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点, 四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要, 很适合便携手持式产品的设计使用, 系统应用三节电池供电;显示部分:显示电路采用3位共阳LED数码管, 从P0口送数, P2口扫描;温度采集部分DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器, 与传统的热敏电阻等测温元件相比, 它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作, 由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.0口, 单片机接受温度并存储。此部分只用到DS18B20和单片机, 硬件很简单。

3 为什么采用DS18B20。

根据DS18B20的通讯协议, 主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:a.每一次读写之前都必须要对DS18B20进行复位;b.复位成功后发送一条ROM指令;c.最后发送RAM指令, 这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒, 然后释放, DS18B20收到信号后等待15~60微秒左右后发出60~240微秒的存在低脉冲, 主CPU收到此信号表示复位成功。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。初始化时序:总线上的所有传输过程都是以初始化开始的, 主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知道, 总线上有从机设备, 且准备就绪。主机输出低电平, 保持低电平时间至少480us, 以产生复位脉冲。接着主机释放总线, 4.7KΩ上拉电阻将总线拉高, 延时15~60us, 并进入接受模式, 以产生低电平应答脉冲, 若为低电平, 再延时480us;写时序:写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us, 且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间, 都是以总线拉低开始。写1时序, 主机输出低电平, 延时2us, 然后释放总线, 延时60us。写0时序, 主机输出低电平, 延时60us, 然后释放总线, 延时2us;读时序;总线器件仅在主机发出读时序是, 才向主机传输数据, 所以, 在主机发出读数据命令后, 必须马上产生读时序, 以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us, 且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起, 至少拉低总线1us。主机在读时序期间必须释放总线, 并且在时序起始后的15us之内采样总线状态。主机输出低电平延时2us, 然后主机转入输入模式延时12us, 然后读取总线当前电平, 然后延时50us。DS18B20的测温原理:每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号, 在出厂前已写入片内ROM中。程序可以先跳过ROM, 启动所有DSl8B20进行温度变换, 之后通过匹配ROM, 再逐一地读回每个DSl8B20的温度数据。DS18B20的测温原理如下, 低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小, 用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1, 高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变, 所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入, 图中还隐含着计数门, 当计数门打开时, DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数, 进而完成温度测量。

4 系统软件设计整体思路。

一个应用系统要完成各项功能, 首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持, 尤其是微机应用高速发展的今天, 许多由硬件完成的工作, 都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作, 用软件编程有时会变得很简单, 如数字滤波, 信号处理等。为使编制程序的速度比较快, 也便于学习和交流, 本系统却选用了汇编语言。原因在于, 本系统是编制程序工作量不大、规模较小的单片机微控制系统, 使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间, 适合于存储容量较小的系统。同时, 本系统对位处理要求很高, 需要解决大量的逻辑控制问题。本装置可工作于软件主程序、读出温度子程序、复位应答子程序、写入子程序、以及有关DS18B20的初始化子程序、写程序和读程序。

结束语

目前单片机的应用已涉及到了生活中的各个领域并在各个领域中起着重要的作用, 本设计使用的温度控制器结构简单、测温准确, 具有一定的实际应用价值。该智能温度控制器只是DS18B20在温度控制领域的一个简单实例, 还有许多需要完善的地方。温度控制系统可以应用于多种场合, 而单片机的控温会直接影响单片机在这些场合的使用情况, 所以我们要想使单片机在各领域中发挥更大的作用就要继续努力研究出更好的单片机控温系统。

参考文献

[1]李朝青, 单片机原理及接口技术 (简明修订版) [M].北京:北京航空航天大学出版社, 1998.

[2]金伟正.单线数字温度传感器的原理与应用[J].电子技术与应用, 2000.

[3]Steven F.Barrett, Daniel J.Pack.Embedded System[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[4]阎石.数字电子技术基础 (第三版) [M].北京:高等教育出版社, 1989.

温度自动检测 第8篇

国内大型火力发电厂在锅炉出口处设计有烟温探针系统, 用来测量锅炉出口烟气温度, 防止在锅炉启动时因再热器没有蒸汽流过, 导致再热器超温而烧坏。常规烟温探针为可伸缩式, 测温元件为热电偶, 即采用接触式测温。实际使用过程中因为伸缩机构等部件, 在高温下运行常常出现故障, 如高温变形、卡涩, 导致烟温探针无法正常使用, 严重影响锅炉及机组安全, 本文中介绍红外线温度测量技术, 采用非接触式测量, 没有伸入炉膛的机械结构, 可以有效避免上述问题发生, 实现对炉膛出口温度的全过程检测, 大大提高机组运行安全性。

1 温度测量技术

炉膛烟气温度测量, 有接触式及非接触式两种测量方式。接触式测温在电站温度测量中有着广泛的应用, 如热电阻、热电偶、双金属温度计等等, 均属于接触式温度计。锅炉烟温采用热电偶, 接触式测温的特点是感温元件直接与被测介质接触, 具有响应时间快、测量精度高、使用方便、结构简单的优点, 其缺点是受被测介质冲刷, 在炉膛高温、灰粉恶劣的工作环境下测温元件保护管易磨损, 从而影响其使用寿命。非接触式测温主要包括声学法和光学法两种, 光学法又可分为辐射光谱法和激光光谱法, 红外线温度计为辐射光谱法温度检测的典型应用, 其原理是通过测定烟气中一些成分的气体光谱, 从而测定气体的温度。红外线测温装置由于没有机械传动部件, 设备维护工作量小, 可靠性高, 测量精度在±1%, 体积较常规烟温探针小, 节约空间, 安装简单, 不会出现卡涩, 变形磨损等等设备损坏故障[1]。

2 烟温探针与红外线炉膛温度计

国内大型电站设计的烟温探针一般装设在锅炉两侧出口烟气处, 每侧装设一套烟温探针, 主要用于在锅炉启动时, 检测炉膛出口出烟温度, 防止再热器管子烧坏, 也用于低负荷时烟气温度检测。烟温探针包括支撑系统、测温及控制系统、位置控制系统、冷却系统、控制柜等部分组成。烟温探针为接触式温度测量, 热电偶固定在烟温探针顶部, 探针可以将测温热电偶送入炉膛, 使热电偶在炉膛内做伸缩运动, 探针可以连续或间隙前进, 也可停留在任意位置, 超温时退出。热电偶沿炉膛宽度方向测量不同位置上温度, 将测得的温度远传至集控室, 供运行人员监视。烟温探针由于结构复杂, 机械部件多, 且探针需要在高温, 高粉尘的炉膛内伸缩运动, 在使用中容易出现热电偶故障, 行程机构卡涩, 高温变形, 探针无法伸缩等问题, 使烟温探针不能正常工作, 不利于机组安全运行。

非接触式光学法测温根据物体的辐射能量随其温度变化而变化原理制成。在自然界中, 当物体的温度高于绝对零度时, 就会不断地向四周辐射电磁波, 其中包含了波段位于0.75μm~100μm的红外线。按照普朗克辐射定律, 单位面积单位时间辐射功率和温度的四次方成正比。根据这个关系可以得出:随着温度升高, 物体的辐射能量加强, 辐射峰值向短波方向移动, 这是红外辐射理论的出发点[1]。

电站中使用的红外线炉膛温度计, 基于高温CO2光谱分析法测量温度。其原理是燃料在燃烧过程中会产生大量的CO2气体, 通过对接收高温CO2红外光谱进行分析, 即可获得温度参数。红外线炉膛温度传感器设定为CO2光谱, 当视场内CO2气体被加热到特定温度时, 传感器可以直接测量出CO2气体的温度, 也即此时炉膛内烟气温度。

红外线炉膛温度计主要由红外遥感探测器、冷却装置、安装连接件等组成。特制的红外滤色镜使其光谱反应只接受CO2特殊红外光谱段能量, 并可以屏蔽杂乱红外辐射及干扰, 保证了测量精度。红外线炉膛温度计不适合CO2浓度过低的区域, 一般要求视场内CO2浓度在10%以上。

红外线炉膛温度计采用非接触测量, 没有需要转动、活动的部件, 系统简单, 维护费用低。相比烟温探针长达5 m~10 m的行程机构, 红外线炉膛温度计体积、重量大大减少, 每个探头重量仅十几千克, 减少安装空间。测量范围120℃~1 650℃, 高温不必退出, 可以实现全过程检测烟气温度。

3 红外线温度计在电厂中的应用

国内电厂对炉膛出口处温度测量主要采用烟温探针, 重点监视锅炉点火时烟气温度, 防止再热器超温。但由于烟温探针结构性缺陷, 烟温探针高温变形后, 行走机构不能伸进、退出, 导致其不能正常运行, 许多电厂烟温探针成了摆设, 失去锅炉出口温度监视必要手段, 给锅炉启动运行带来危害。在锅炉正常运行时, 因炉膛燃烧环境特殊性, 任何直接接触式热电偶在高温、粉尘的环境下都无法长期工作, 因此无法实现全过程监控炉膛出口烟温的检测, 以致造成炉膛出口结焦、水冷壁一侧磨损、管壁超温等事故发生。

红外线温度计因采用非接触式测量技术, 避免了与炉膛内高温, 粉尘介质接触, 整个装置结构简单, 没有推进装置, 可以实现从启动到正常运行的全过程烟气温度检测, 为锅炉运行提供更详细的燃烧数据, 从而有效减少锅炉烟气超温引发的各种事故。

红外线温度计在国外从80年代起得到推广应用, 逐步取代了烟温探针, 国内电厂从近几年开始使用, 也取得良好效果。目前红外温度计代表产品有美国JNT公司的Infra-view和美国FGS公司Boiler-temp II。以JNT公司的Infra-view为例, 红外线炉膛温度计智能传感器技术参数如下:

测量精度:可达1%;

测量范围:120℃~1 650℃;

信号输出:标准4 m A~20 m A信号输出, 带HART协议;

最大负载:700Ω;

工作环境温度:121℃;

视场角:30﹕1;

反应时间:100 ms;

防护等级:NEMA 4;

探测器总长度尺寸:约60 cm。

传感器有保护冷却套及超温保护装置, 在非正常工况下保护传感器。整套装置的性能完全能满足锅炉炉膛烟气温度测量要求。

Infra-view传感器目前在国内已在70多家电厂100多套锅炉上安装使用。如深圳妈湾发电厂、大唐湖南耒阳电厂、宁夏中宁发电厂等等。各个电厂成功的应用表明, 用红外线温度计完全可以取代烟温探针。由于红外温度计设备采购价格较烟温探针要贵一倍左右, 许多电厂基于价格因素选择常规烟温探针, 但从长远使用来看, 红外温度计以其结构简单, 安装方便, 免维护, 能提供全过程监测数据的优势, 将会在电厂中得到越来越多的应用。

4 结语

随着电站机组规模增加, 对机组自动化控制水平提高, 对电厂的检测提出越来越高的要求, 红外线温度计以其简单的结构、精确的测量、稳定的工作性能, 将会在更多的电站得到越来越广泛应用。

参考文献

粮仓温度检测系统的设计 第9篇

关键词：DS18B20,温度,AT89C51,CP2103

1 引言

粮食是人类赖以生存的保障。我国又是一个人口众多的国家, 粮食储备是保障人民无粮食之忧, 促进国家稳定发展的重要保障。粮食温度检测是粮食储备工作中十分关键的一个因素。温度检测不当会造成粮食发霉, 变质。据有关数据资料显示, 因为检测不当每年粮食损失近数百亿斤。而粮仓温度测量点多, 靠人工检测是一件很费时, 费力的事情。还有准确度难以保证。随着科技的发展, 一种可以节省人力消耗, 又可以保证粮食的品质的智能温度检测系统应运而生。本文介绍了利用AT89C51单片机实现的温度检测系统。

2 系统整体方案设计

本文介绍的粮仓温度检测系统是由上位机和下位机两部分组成。其中上位机主要用来以表格的形式来显示当前各部分的温度值, 以及如果有温度超出设定范围时点亮对应的状态灯来通知工作人员;下位机是以AT89C51为核心的检测系统。主要负责把当前各个测量点的温度值传给上位机, 如果有温度超出范围发出报警。上位机和下位机通过RS485进行通信。

2.1 系统硬件电路设计

硬件电路设计主要是下位机的设计, 上位机是一台PC机;现在好多PC机没有串口, 都被USB接口取代。所以上位机和下位机采用CP2103芯片实现RS485转USB。下位机电路设计分为:电源电路, 控制电路, RS485转USB电路。

2.1.1 电源电路设计

AT89C51的工作电压为5V;电网电压为220V, 50HZ的交流电, 所以先通过一个变压器T1降压, 在通过整流桥将电压转换为直流电压;此时得到的直流电压可能含有交流分量, 所以要通过C1和C3组成的滤波电路对其进行滤波处理;再通过7805得到稳定的5V电压。

电源电路如图1所示:

2.1.2 控制电路设计

控制电路主要包括:温度传感器电路和报警电路。

温度传感器采用Dallas公司生产的单总线的数字温度传感器DS18B20, 它传给单片机的信号为数字信号, 所以可以简化硬件电路的设计。而且每个DS18B20有唯一的一个连续64位的产品号, 所以允许在一根电缆上连接多个传感器, 可以节省I/O资源。它可以提供9～12位的数据来显示温度传感器的值, 测温范围为-55℃～+125℃, 其中在-10℃～+85℃的范围内的测量精度为±0.5℃。

报警电路的设计:当有温度超出设定范围时, 就会有报警声。提醒工作人员采取必要的措施。图2中的MAX485用来实现485通信。控制电路如图2所示:

2.1.3 RS485转USB接口电路的设计

鉴于现在好多PC机上已经没有串口的现象, 本文上位机与下位机之间的连接采用RS485转USB的电路。采用485转USB的桥接芯片CP2103。CP2103是一款专用的USB转RS485和RS232的芯片, 可以减少硬件电路的设计, 使外围芯片数量达到最少。为了确保外部电路对PC机不产生损坏电路中采用了光电隔离器。如图3所示:

2.2 软件设计

2.2.1 下位机软件设计

下位机主要完成温度数据的采集, 以及把温度值传给上位机。当受到上位机传来上下限值发生变化信息时, 及时更改保存的上下限值。当所采集的温度值超出所设定的范围时, 发出报警信号。当串行中断产生时, 下位机把保存的温度值传给上位机, 完成与上位机的通信。

2.2.2 上位机软件的设计

上位机软件采用C++Builder6.0编程, 主要是对粮仓的温度进行实时显示, 以及对温度上下限值的设置。工作人员不需到粮仓也可以看到各个粮仓现在的温度情况。减少工作人员的工作量。在界面上也可以看到是否有超出范围的情况。

3 结束语

本文介绍的温度检测系统, 具有体积小, 操作简单, 维护方便等优点;特别适合与中小型粮仓温度检测。而且也可以用到别的温度监测系统中。

参考文献

[1]Integrating the internet into Your Measurement System.National In strum ents.1999.