温度监测范文

[关键词]单片机数字式温度传感器铁电存储器单总线

[中图分类号]TP[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0060-03

引言

环境温度的监测和控制是许多试验的必要条件,传统的温度监测系统多采用前端温度采集电路和后端上位机数据处理的方式,比如利用单片机对传感器输出信号进行采集,将采集到的数据送往PC机进行处理和实时显示[1]。然而这种方式由于持续的温度数据传输占用了大量的总线资源,受到PC机性能的影响,同时PC终端的不可移动性和安全性则无法满足无人值守或远程的实验。

针对这个问题,本文提出了一种具有数据存储功能的多通道温度监测系统。系统设置了数据存储功能,可以将检测到得数据存储在本地存储器中,实验完成后再和上位机联接将数据读出,也可以进行实时的数据传输而并不受到上位机的影响。这样就提高了系统的灵活性,并拓宽了其使用范围。

1温度监测系统的构成

温度监测系统有前端多路温度采集电路和上位机数据库管理软件两部分构成。前端多路温度采集电路由温度采集模块和数据存储模块组成,如图1组成。电路由单片机C8051F410为控制核心,实现温度数据的实时采集、存储、阈值判断及报警、数据传输等功能。传感器输出的数据经电路调理后进入单片机进行处理,并存储在数据存储模块中,同时在单片机内

设置阈值并进行判断实现超限报警,如果与上位机联机时,单片机通过联线实现数据的传输控制。

2温度采集模块设计

传统的温度传感器输出的都是模拟量,信号处理电路结构复杂,并且在实验中,往往需要同时监测多个不同点的温度变化,这会导致整个系统规模庞大而降低系统的稳定性。本系统选用美国Dallas公司出品的单总线数字式温度传感器DS18B20作为温度检测器件。DS18B20内部集成了温度信号调理和模数转换电路,可直接输出温度的数字信号,大大简化了应用电路的设计。并且数据接口采用“1-wire”专利技术,可以在一条单总线上可以挂接多个传感器,节省了微处理器的端口资源和电路,非常适合多点组网测温。

DS18B20的检测温度范围为-55～+125℃;可以通过编程选择9-12位数据格式,选择9位时温度分辨率为0.35℃,转换时间小于100ms。每个DS18B20内部有一个64bit的标识码固化在ROM中,并且每个DS18B20的标识码都是唯一的,使用标识码,可对指定的DS18B20进行操作。

本系统由8个传感器组成测温网络。进行温度采集时,控制软件利用SKIPROM命令,同时激活所有在线温度传感器,进行一次温度转换。转换完成后,利用MATCHROM命令和唯一的标识码逐一读取相应的传感器温度值,直至将所有传感器的温度值都读取完,再进行下一次温度转换。

3数据存储模块设计

根据测温系统的工作特性要求,系统采用非易失存储器,同时满足数据读写的方便,在复杂的环境中有一定的抗干扰能力,能多次重复使用等要求。系统采用具有SPI的铁电存储器FM25L512作为系统的数据存储芯片。这是一款512Kb的非易失性存储器,串行接口时钟频率可达20MHz,且数据以总线速度进行写操作,无写入延时,操作较EEPROM和FLASH存储器更为简便。此外,器件真正提供了无限次的写入次数,供电范围3.0V~3.6V,可以在-40℃~+85℃范围内工作。

将存储器的存储空间划分为若干独立的小块,分开存放各个采样通道的数据。其中,开始的256字节空间用来记录本次测试的一些条件参数,如采样起始时间,采样频率等。每个温度采集通道可以获得最大8160字节的数据存储空间。若采样频率为每分钟一次,则最多能存储68小时的温度测试数据,可以满足一般的存储测试测试要求。

4系统控制流程设计

多通道温度监测系统的控制主要涉及系统的初始化,温度数据的采集、存储,温度超限报警、与上位机通信等功能,由一片低功耗混合信号单片机C8051F410实现。系统控制电路主要包括电压转换电路、单片机最小系统、传感器接口、上位机通信接口等部分组成,电路如图2所示。

单片机通过软件控制系统工作过程。完成一次温度采集后,单片机先将采集到的温度数据与预设的温度报警上限进行比较,若测得的温度值大于预设值,则利用蜂鸣器发声警报。比较结束后,根据所选的工作模式将温度数据通过UART接口发给PC机由相应的PC机程序进行处理和显示,或按通道存入相应的存储空间。测试完成后由PC机命令将数据读出,利用相应PC机程序进行处理和分析。

5系统验证实验

利用本系统对高低温交变湿热试验箱的温度进行测量。将8个传感器分别布设在试验箱内的不同位置,当试验箱开始工作时开始测温,存储器记录试验箱的工作时间及相应的温度。实验结束后,将温度监测系统的记录数据和试验箱显示数据进行比对,从而检验系统的实际效果。

试验中,试验箱的起始温度为25℃,以10℃为单位升温,到预设值后保持一段时间再次进行升温,当温度达到55℃时结束。温度监测系统设定的采样频率为1次/秒,测试时间为15分钟。

实验时高低温试验箱温度记录如表1。

温度监测系统采集并存储的是DS18B20的12位数字化的温度信息,其中前面5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘以0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测得的数据需要取反加1再乘以0.0625即可得到实际温度。将读出的数据转换成温度值后作图得试验箱内部温度随时间变化的曲线(图3)。

比较试验箱显示温度以及系统所测数据值可以发现,系统所测数据较好地表现了试验箱内温度随时间变化的规律,所得数据与试验箱显示温度有0.8℃左右的误差,产生误差的原因可能有试验箱自身的温度显示误差,温度传感器自身精度及滞后效应等。

6结语

本文设计一种多通道温度监测系统,利用数字式温度传感器DS18B20的“1-wire”接口技术组成传感器网络,采用单片机控制,并在此基础上增加了数据存储模块。与传统的实时温度监测系统相比,本系统实现了对温度环境的存储测试,可以在脱离上位机的情况下独立运行,特别适合远程和无人值守实验的环境温度监测。通过实验验证,系统能够很好地实现对温度环境的存储测试,工作稳定可靠。同时,该系统具有一定的可扩展性,如增加传感器的数目或替换更大容量的存储器,可以使系统实现更复杂的实验环境下,更长时间温度监测,具有一定的应用前景。

[参考文献]

[1]罗文广,兰红莉,陆子杰.基于单总线的多点温度测量技术[J].传感器技术,2002,21(3).

[2]罗来邦,王述琪.小型多通道数据采集与回放测量系统[J].探测与控制学报,2005,27(1):38-40.

[3]李群芳,肖看.单片机原理、接口及应用――嵌入式系统技术基础[M].北京:清华大学出版社,2005,3.

温度监测范文

摘要介绍了在windows环境下的一种典型的分布式温湿度监测系统构建方法，利用xsl/b-08bs1巡检仪对档案馆各个库房温度、湿度进行监测，构建了系统总体结构，设计了网络系统中的数据传输协议，开发了上下位机的系统软件，并将所构建的系统应用于档案馆。关键词温湿度监测；网络通讯；数据传输；xsl/b-08bs11引言档案馆库房的温度、湿度变化，是影响档案材料老化变质的重要因素。因此，控制档案馆库房的温度、湿度是档案馆库房管理的重要任务，一旦档案馆库房的温湿度失控，就会对档案材料的安全管理产生重大隐患。传统的方法是通过人工进行检测，对不符合温度及湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作，但这种方法费时费力，效率低并且测试的温度和湿度误差大、随机性大。为此，我们研制了档案馆库房管理的远程智能监测系统。这个系统能够对档案馆内每个库房中各库位的温度及湿度的变化情况进行实时自动监测，并可以对历史数据进行分析比较，一旦出现异常现象便于及时处理，有效地提高了档案管理的预见性和工作效率。2系统结构设计本系统的硬件以xsl/b-08bs1巡检仪和主控pc为核心，其设备包括交换机、显示器、打印机、键盘、鼠标等等。系统结构图如图1所示。图1系统结构原理图3系统工作原理各个档案馆库房通过xsl/b-08bs1巡检仪实时采集数据[1]，同时，xsl/b-08bs1巡检仪通过网络将数据实时传输主控pc，供工作人员监测。其中，主控pc对xsl/b-08bs1巡检仪数据的读取主要是利用串行通信控件comportlibrary。3.1comportlibrary控件comportlibrary作为第三方控件可以非常方便的扩展到delphi语言环境中，其中主要的事件与方法为：comportrxchar，writestr和readstr。writestr和readstr分别为写串行数据和读串行数据，comportrxchar为串行口接收数据事件。在使用中，通常把readstr函数设置在comportrxchar事件处理函数中，详细使用方法请阅读comportlibrary的帮助文件。3.2xsl/b-08bs1巡检仪xsl/b-08bs1数据巡检采取了基于tcp/ip协议的网络成熟技术[2]，能实现中远距离数据传输。仪表的基本功能单元包括模拟量输入，输出，开关量输入，输出，参数存储器。这些单元都能通过不同的命令与计算机进行数据传送，计算机也能通过控制权转移的方法，直接操作仪表的模拟量输出和开关量输出：由于仪表内部有独立的输出缓冲区和计算机控制输出缓冲区，因而可实现控制的无扰动的切换[3]。3.3通信协议xsl/b-08bs1巡检仪使用的通讯命令有很多，包括通讯和测量等参数值的设置，现以读取巡检仪测量值命令为例[3]加以说明：命令#aabbdd说明本命令读回指定仪表1个或数个通道的测量值和告警状态。#为定界符。aa(范围00～99)表示指定仪表二位十进制地址；bb(范围01～96)表示需读回测量值的开始通道号的二位十进制数；dd可省略(范围01～96)表示需读回测量值的结束通道号的二位十进制数。例：命令：#010103回答：=+123.5a=-051.3b=+045.7@本命令读取地址为01的仪表第01通道至03通道的测量值。xsl/b-08bs1的具体通讯协议请参考使用手册。4系统软件设计温湿度监测系统软件采用c/s结构，以delphi作为开发环境，利用sqlsever2000作为后台数据库，并利用第三方控件comportlibrary进行读取数据。本软件最大的好处是类似windows的图形界面和操作方法，使用多窗口管理技术，简单、易操作。其完成的主要功能是：数据实时监测，历史数据分析、报警设置、设备管理、输出报表和图形显示等。系统结构框图如图2所示。图2系统结构功能图

(1)用户管理模块：主要是对操作软件的用户进行管理，包括用户的添加删除，密码管理，用户权限管理等等。(2)系统设置模块：是对监控系统软件基本参数的设置，例如温度、湿度的报警临界参数设置，各个库房所在传感器的地址参数的设置。(3)数据显示模块：对档案馆各个库房温度、湿度的实时采集。实现窗体图3所示。图3温湿度实时采集显示窗体(4)设备控制模块：当温度、湿度超过预设值以后，对报警开关的控制，以及对档案馆内温度调节设备，湿度调节设备的控制。(5)历史数据分析：这个模块的主要功能是对以往各个库房温湿度记录的查看、分析、统计，可以通过软件针对每一年、每一月、每一天的平均温度或者某一天某一时刻的温度，湿度进行查询，并且包括了对历史数据温度，湿度曲线的观测，以及各个时段温度，湿度报表的打印。其中曲线绘制的功能实现窗体如图4所示。图4温湿度曲线的显示窗体5结束语采用先进的温湿度监测系统，再加上安装优质的温湿度调制设备，是加强档案室库房温湿度管理的重要条件，分析研究温湿度变化规律，调控档案室库房的温湿度，是企业的档案安全管理的重要保证。参考文献[1]郑国祥.谈档案室库房温湿度自动监控系统的应用[j].浙江档案.2004，(01)：34-34[2]张秀德.利用xsl/b-08bs1实现环境参数采集监测的应用[j].农机化研究.2006，(1)：199-201[3]张程志.基于comportlibrary控件的delphi串行数据采集系统的软件设计[j].水利科技与经济.2007，(8)：614-615[4]王文珍，张成利.delphi语言编程通过串口实现温度测量[j].计算机与现代化2005，(7)：52-54[5]张秀德.基于comportlibrary的delphi串行数据采集系统的软件设计[j].工业控制计算.2004，(12)：53-57[6]韩兆福.基于can总线的仓库温度湿度的自动测试系统[j].计量测试与技术2001，(3)：14-15[7]肖忠祥.数据采集原理[m].西安：西北工业大学出版社，2001

温度监测范文篇3

【关键词】煤矿多回路温度T型热电偶

ResearchofTemperatureMonitoringandDataTransmissionTechnologyonMiningMulti-loopElectromagneticStarterMaLi-shuang（CCTEGShenyangResearchInstitute，FushunLiaoning113122）

Abstract：Inordertoimprovethereliabilityofminingmulti-loopelectromagneticstarter，inthispaper，amultilooptemperaturemonitoringtechnologywasputforwardbasedonTthermocouple.OntheanalysisoftheTthermocouplecharacteristicdesignformonitoringsystemasawhole，mainlyincludingtemperaturesensor，signalprocessingunit，DSP，CANthepowersupplyunit，communicationunit，clockunitandprogrammingunit，etc.，thekeydesignTthermocoupleoutputsignalprocessingunit.Andaccordingtodemanddesignsoftwareprogramsystem.

Keywords：CoalMine；Multi-loop；Temperature；Tthermocouple

一、引言

目前，国内煤矿大量使用电磁启动器对电动机的启动、运行和制动进行控制，同时电磁启动器具有故障检测功能，在电动机及线路发生短路、断相及漏电故障情况下，进行闭锁保护，电动机电磁启动器具不能启动，确保故障点不会出现产生火花、电弧等，避免瓦斯、煤尘爆炸事故的发生。长期工作是的温度变化是衡量电磁启动器性能的重要参数，现有电磁启动器不具有远距离温度监测功能，因此结合CAN通讯技术开展矿用多回路电磁启动器温度监测技术研究具有十分重要的意义。

二、监测系统设计

矿用多回路电磁启动器温度监测系统包括温度传感器、信号处理单元、DSP、CAN通讯单元、电源单元、时钟单元和编程单元等（如图1所示），具有同时对多回路温度变化信息进行采集、处理和数据传输的功能。温度传感器负责采集各个回路的接线端子、导线、动触头等部位的温度信息。信号处理单元负责将温度原始信息进行隔离处理，转换成DSP能够识别的信息。DSP负责数据采集、运算和传输，同时对采样频率、计算精度、传输速度等进行设置。电源单元为DSP和温度传感器提供电能。时钟单元用于为监测系统提供数据采样和传输时钟信号。编程单元实现DSP和编程计算机之间的连接，用于软件程序编译、调试和烧录。

2.1T型热电偶

选用T型热电偶作为温度传感器监测矿用多回路电磁启动器的温度，该热电偶是由两种不同成分的导体两端接合成回路，当两接合点存在温差就会在回路内产生热电流。T型热电偶又称铜-康铜热电偶，测量温度在-200～+350℃之间，具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，温度近似线性和复制性好，传热快，稳定性和均匀性较好等优点。T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差，故使用温度上限受到限制，不同规格的T型热电偶对应的最高温度不同，如表1所示。

表1不同规格的T型热电偶对应的最高温度

2.2信号处理单元

T型热电偶的输出毫伏级电压信号，输出信号经过运算放大和光耦隔离后发送给DSP。运算放大器选择LM358，光耦隔离选用线性HCNR201光电耦合器，信号处理电路如图2所示。HCNR201是一种由三个光电元件组成的器件，具有±5%的传输增益误差和±0.05%的线性误差，DC～1MHz的带宽，绝缘电阻高达1013Ω，输入与输出回路之间的分布电容为0.4pF。

三、系统软件设计

温度监测系统软件主要实现DSP初始化（包括时钟、寄存器、事件管理器、AD转换模块等）；然后开中断，监测温度传感器状态输出；最后采集温度传感器输出信号，并进行数据计算及传输。温度监测与数据通讯系统主程序如图9所示。

四、结束语

利用T型热电偶的抗干扰能力强、输出特性好等优点，开发一套分布式结构框架的矿用多回路电磁启动器温度监测系统。以DSP为核心采集温度数据，简化了系统硬件电路结构和走线，增加了可靠性及灵活性。系统并对温度传感器的数据进行运放处理、光耦隔离、运算与传输，能够对多回路的温度变化进行实时监测及数据传输，实现多回路的分散采集和集中管理，

参考文献

[1]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[2]胡文平，尹项根，张哲.电气设备在线监测技术的研究与发展[J].华北电力技术，2003，3：23-26.