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溫度傳感器論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：混濁度；電導(dǎo)；溫度；APMS-KIT.exe軟件

混濁度（turbidity）亦稱(chēng)不透明度，主要用于表示水或其他液體的不透明程度。當(dāng)單色光通過(guò)含有懸浮粒子的液體時(shí)，懸浮粒子引起的光散射會(huì)使單色光的強(qiáng)度被衰減，其衰減量即可用來(lái)代表液體的混濁度?；鞚岫仁莻€(gè)比值，其單位用NTU來(lái)表示。測(cè)量混濁度對(duì)于環(huán)境保護(hù)和日常生活具有重要意義。我國(guó)早在1986年就制定了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749－85），規(guī)定城市供水企業(yè)出廠飲用水的混濁度不得超過(guò)3NTU。2001年衛(wèi)生部制定的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》又做出了更嚴(yán)格的規(guī)定，要求飲用水的混濁度必須達(dá)到1NTU才符合要求。測(cè)量混濁度的方法是采用濁度儀（turbimeter），又稱(chēng)濁度計(jì)。傳統(tǒng)濁度儀的測(cè)試性能比較差而且功能單一，無(wú)法滿足現(xiàn)代測(cè)量的需要。近年來(lái)，從國(guó)外引進(jìn)的在線濁度儀因價(jià)格昂貴也難以大量推廣（例如意大利哈納公司的產(chǎn)品售價(jià)就高達(dá)7萬(wàn)元～12萬(wàn)元人民幣）。最近，美國(guó)霍尼韋爾（Honeywell）公司推出了APMS－10G型帶微處理器和單線接口的智能化混濁度傳感器，該傳感器能同時(shí)測(cè)量液體的混濁度、電導(dǎo)和溫度，可用來(lái)設(shè)計(jì)多參數(shù)在線檢測(cè)系統(tǒng)，因而可廣泛應(yīng)用于水質(zhì)凈化，清洗設(shè)備及化工、食品、醫(yī)療衛(wèi)生等部門(mén)中。

1APMS－10G的性能特點(diǎn)

APMS－10G內(nèi)含混濁度傳感器、電導(dǎo)傳感器、溫度傳感器、A／D轉(zhuǎn)換器、微處理器（μP）和單線I／O接口，能直接測(cè)量液體的混濁度、電導(dǎo)及溫度并轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。它是基于軟件的虛擬傳感器，需要使用Honeywell公司的專(zhuān)用軟件來(lái)完成檢測(cè)任務(wù)（不包括控制）。APMS－10G的混濁度測(cè)量結(jié)果實(shí)際上是散射光強(qiáng)與發(fā)射光強(qiáng)之比，其輸出范圍是0～4000NTU（對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)為0．03～10），響應(yīng)時(shí)間為1．3s。測(cè)量電導(dǎo)的范圍是0．0001mS～15mS（所對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)為4～255），mS表示毫西門(mén)子。由于電導(dǎo)與電阻呈倒數(shù)關(guān)系，故所對(duì)應(yīng)的電阻值為10MΩ～1kΩ。測(cè)量電導(dǎo)的響應(yīng)時(shí)間為0．85s。測(cè)量混濁度及電導(dǎo)的誤差均為±3個(gè)字。測(cè)量溫度范圍是＋68°F～＋140°F（即＋20℃～＋60℃），重復(fù)性誤差小于±4°F，響應(yīng)時(shí)間為0．03s，達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間為4min。

APMS－10G可通過(guò)9腳RS－232接口與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)作為主機(jī)，傳感器工作在從機(jī)模式。通信速率為2400b／s。

APMS－10G采用8V～30V直流電源供電，電源電流為16mA（典型值）。最大外形尺寸為φ39．4mm×60．7mm。

2APMS－10G的測(cè)量原理

APMS－10G的內(nèi)部框圖如圖1所示，3個(gè)引出端分別為電源端（UCC）、地（GND）和單線輸入／輸出接口（I／O）。內(nèi)部主要包括四部分：第一是混濁度傳感器部分，包括紅外LED驅(qū)動(dòng)控制電路、紅外光源、發(fā)射光探測(cè)器、散射光探測(cè)器和A／D轉(zhuǎn)換器Ⅰ；第二是電導(dǎo)傳感器部分，含鍍鎳不銹鋼探針、電導(dǎo)測(cè)量電路和A／D轉(zhuǎn)換器Ⅱ；第三部分和第四部分分別是熱敏電阻溫度傳感器和微處理器（μP）部分。

2．1混濁度測(cè)量原理

測(cè)量混濁度的原理圖如圖2所示。測(cè)量時(shí)，將傳感器的正面浸入被測(cè)液體，使液體進(jìn)入凹槽中。然后采用波長(zhǎng)為925nm的紅外發(fā)光二極管（LED）做光源，并由紅外LED驅(qū)動(dòng)控制電路使之發(fā)射紅外光，最后讓紅外光穿過(guò)液體射到散射光探測(cè)器上。由于散射光探測(cè)器與發(fā)射光探測(cè)器互相垂直，因此它只能接收被測(cè)液體中微小顆粒所散射來(lái)的光線。再把兩路光電信號(hào)分別送至Δ－Σ式A／D轉(zhuǎn)換器Ⅰ轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，最后通過(guò)μP計(jì)算出散射光強(qiáng)與發(fā)射光強(qiáng)的比值，即為被測(cè)混濁度。

在含有formazin（一種呈懸浮狀態(tài)并具有光學(xué)特性的化學(xué)聚合物顆粒）的標(biāo)準(zhǔn)體試樣中，實(shí)測(cè)APMS－10G的比率輸出特性曲線如圖3所示。測(cè)量應(yīng)在室溫下進(jìn)行，以作為傳感器的標(biāo)定方法。

2．2電導(dǎo)測(cè)量

測(cè)量混濁度只能反映出液體中懸浮固體微粒的多少，導(dǎo)電性則取決于溶解于液體中離子數(shù)量的多少。例如當(dāng)水中放入清潔劑時(shí)，其導(dǎo)電性將變好，電導(dǎo)值變大，因此測(cè)量出電導(dǎo)值即可判定液體的導(dǎo)電性。APMS－10G首先由兩個(gè)鍍鎳不銹鋼探針發(fā)出低壓交流電壓信號(hào)，然后通過(guò)檢測(cè)液體中的電流信號(hào)來(lái)計(jì)算電導(dǎo)值，計(jì)算公式為：

G＝I／U

該電導(dǎo)信號(hào)經(jīng)過(guò)Δ－Σ式A／D轉(zhuǎn)換器Ⅱ轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后即可送給μP。電導(dǎo)傳感器的輸出特性曲線圖4所示。

圖3

2．3溫度測(cè)量

APMS－10G采用一只熱敏電阻來(lái)測(cè)量溫度，溫度脈沖信號(hào)被送到μP中，測(cè)溫范圍為＋68°F～＋140°F（對(duì)應(yīng)值為＋20℃～＋60℃）。

2．4微處理器

APMS－10G中的微處理器主要用于將4路信號(hào)（發(fā)射信號(hào)、散射信號(hào)、電導(dǎo)信號(hào)和溫度信號(hào)）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)RS－232串行接口將數(shù)據(jù)傳輸給外部主控制器。該傳感器沒(méi)有模擬信號(hào)輸出，必要時(shí)，用戶可通過(guò)外部Δ－Σ式D／A轉(zhuǎn)換器來(lái)獲得傳感器的模擬輸出。

3APMS－KIT．exe軟件及通信協(xié)議

Honywell公司專(zhuān)門(mén)為APMS－10G設(shè)計(jì)了一套APMS－KIT．exe軟件，以作為傳感器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的載體，其主要任務(wù)是完成測(cè)量和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而控制系統(tǒng)軟件則要由用戶自行設(shè)計(jì)。其字符格式首先是起始位，然后是8個(gè)數(shù)據(jù)位（數(shù)據(jù)0～數(shù)據(jù)7），最后是停止位。傳送一個(gè)字符需4．16ms。

表1傳感器輸入的信息格式

字符1字符2字符3

測(cè)量請(qǐng)求信息目標(biāo)傳感器代碼校驗(yàn)和

混濁度5003AD

電導(dǎo)5000B0

溫度5001AF

該傳感器的信息格式有兩種：一種是傳感器輸入信息，另一種是傳感器輸出信息。傳感器輸入的信息格式見(jiàn)表1所列。它只有3種有效的信息，字符1、字符2和字符3分別對(duì)應(yīng)于信息目標(biāo)、傳感器代碼和校驗(yàn)和。

4使用注意事項(xiàng)

APMS－10G通過(guò)9腳RS－232插座連到計(jì)算機(jī)，接線方式如圖5所示。I／O端應(yīng)接一只下拉電阻，以使總線上無(wú)信號(hào)時(shí)為0V。傳感器的輸出阻抗為440Ω～540Ω。RS－232接口是用＋5V代表邏輯1，用0V代表邏輯0的邏輯信號(hào)。

使用APMS－10G型混濁度傳感器時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）該傳感器未加反向電壓保護(hù)措施，因此，電源電壓反接可能損壞傳感器。

圖4

（2）傳感器的背面沒(méi)有密封，因此，應(yīng)避免水或其它雜質(zhì)進(jìn)入傳感器和連接器內(nèi)部。進(jìn)入傳感器的水分在傳感器的光學(xué)表面濃縮會(huì)改變混濁度讀數(shù)。進(jìn)水嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成永久性損害。另外，如果沒(méi)有對(duì)傳感器的電氣部分進(jìn)行保護(hù)，就不要清洗或浸泡傳感器。

（3）在使用過(guò)程中，傳感器的光面應(yīng)保持潮濕。

（4）該傳感器內(nèi)含光學(xué)敏感元件，因而應(yīng)避免與未加靜電放電（ESD）保護(hù)的終端相接觸。

（5）需要注意的是，液體中的氣泡也會(huì)產(chǎn)生光學(xué)散射效應(yīng)，其作用效果與懸浮微粒相同。

該混濁度傳感器對(duì)于氣泡、泡沫和肥皂泡相當(dāng)敏感，大泡沫會(huì)引起輸出毛刺，使儀表嚴(yán)重跳數(shù)，即使小氣泡，也容易造成讀數(shù)誤差，因此應(yīng)確保傳感器與外部環(huán)境的隔離，并不被泡沫影響，以免得到錯(cuò)誤的混濁度讀數(shù)。清洗帶該傳感器的裝置時(shí)，必須小心地放置傳感器，必要時(shí)可增加泡沫分離器。另一種方法是將攪動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉一段時(shí)間，使泡沫上升到傳感器上面。

實(shí)際上，這種傳感器對(duì)于泡沫的敏感性也具有特殊用途。一種應(yīng)用是測(cè)量流量，泡沫的存在就是一種很好的指示器，它能指示液體流動(dòng)，因此，可省去流量表或者壓力傳感器。

（6）由于大量污物和外部物體能阻塞光線路徑，從而影響混濁度的測(cè)量，因此傳感器不要放在有沉淀物的地方。

溫度傳感器論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：STC89C51，多點(diǎn)溫度測(cè)量，DS18B20

 

一、引言

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，溫度的測(cè)量和控制有著非常重要的作用和廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外新型的溫度傳感器正向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向迅速發(fā)展。多路溫度檢測(cè)方法有很多，傳統(tǒng)方法多以熱敏電阻和熱電偶等元件，但都存在可靠性差、精度低、接線復(fù)雜的缺點(diǎn)。，STC89C51。

本文提出利用美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器和STC89C51單片機(jī)構(gòu)成的多路測(cè)溫系統(tǒng)，采用單總線的接線方式，單根總線可以掛接多個(gè)傳感器，該系統(tǒng)接線簡(jiǎn)便，體積小，非常適合用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科研中。

二、DS18B20簡(jiǎn)介

美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的 DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。

DS18B20測(cè)量溫度范圍為-55℃至+125℃,-10℃至+85℃范圍內(nèi)精度為±0.5℃。DS18B20包含一個(gè)獨(dú)特的序號(hào)，多個(gè)DS18B20可以同時(shí)存在于一條總線。，STC89C51。，STC89C51。這使得只利用單片機(jī)的一個(gè)I/O端口就可以讀取多個(gè)溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而完成多點(diǎn)溫度的測(cè)量。

三、多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中以STC89C51單片機(jī)為核心控制元件，以DS18B20為溫度傳感器組成多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件電路圖如圖1所示。

圖1 多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)硬件電路圖

2、軟件設(shè)計(jì)

每一片DSl8B20在其 ROM 中都存有其唯一的48位序列號(hào)，在出廠前已寫(xiě)入片內(nèi) ROM中，主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須逐一接入DSl8B20用讀 ROM(33H)命令將該DS18B20的序列號(hào)讀出并進(jìn)行匹配。，STC89C51。

當(dāng)主機(jī)需要對(duì)在同一總線的多個(gè)DSl8B20的某一個(gè)進(jìn)行操作時(shí)，首先要發(fā)出匹配 ROM 命令(55H)， 緊接著主機(jī)提供 64 位序列(包括該DSl8B20 的 48 位序列號(hào)) ，之后對(duì)每個(gè)DS18B20進(jìn)行讀取溫度操作，把所讀取的溫度顯示在液晶屏上。，STC89C51。讓用戶能實(shí)時(shí)、方便的觀看每個(gè)點(diǎn)的溫度。其軟件流程圖以及部分程序如下圖所示。，STC89C51。

⑴軟件流程設(shè)計(jì)

溫度傳感器論文范文第3篇

【關(guān)鍵詞】電控柴油機(jī) 高壓共軌 功率不足故障診斷與排除

中圖分類(lèi)號(hào)：TD327.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009―914X（2013）35―367―01

一、高壓共軌系統(tǒng)的特點(diǎn)

高壓共軌柴油直噴技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元（ECU）等組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管，通過(guò)對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓精確控制，由電腦控制噴油器實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量和噴油正時(shí)準(zhǔn)確控制。由于其將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)，通過(guò)對(duì)共軌管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本無(wú)關(guān)。高壓機(jī)共軌柴油直噴技術(shù)是一種全新的技術(shù)，因?yàn)樗闪擞?jì)算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測(cè)技術(shù)以及先進(jìn)的噴油結(jié)構(gòu)于一身。它不僅能達(dá)到較高的噴射壓力、實(shí)現(xiàn)噴射壓力和噴油量的控制，而且能實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射和后噴，從而優(yōu)化噴油特性形狀，降低柴油機(jī)噪聲和大大減少?gòu)U氣的排放量。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是：

1.采用先進(jìn)的電子控制裝置及配有高速電磁開(kāi)關(guān)閥，使得噴油過(guò)程的控制十分方便，并且可控參數(shù)多，益于柴油機(jī)燃燒過(guò)程的全程優(yōu)化；

2.采用共軌方式供油，噴油系統(tǒng)壓力波動(dòng)小，各噴油嘴間相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準(zhǔn)確；

3.高速電磁開(kāi)關(guān)閥頻響高，控制靈活，使得噴油系統(tǒng)的噴射壓力可調(diào)范圍大，并且能方便地實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、后噴等功能，為優(yōu)化柴油機(jī)噴油規(guī)律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段；

4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍寬，不像其它的幾種電控噴油系統(tǒng)，對(duì)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有專(zhuān)門(mén)要求；尤其是高壓共軌系統(tǒng)，均能與目前的小型、中型及重型柴油機(jī)很好匹配。

高壓共軌柴油直噴技術(shù)現(xiàn)在得到廣泛的應(yīng)用。目前世界上主要有日本電裝、德國(guó)Bosch和美國(guó)福特三大公司在研發(fā)和生產(chǎn)柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)，主要其中Bosch高壓共軌技術(shù)在我國(guó)使用普遍。

二、Bosch高壓共軌柴油機(jī)功率不足故障診斷與排除

電控柴油機(jī)功率不足故障比較常見(jiàn)，但是故障原因復(fù)雜，機(jī)型不同、電控系統(tǒng)不同，故障原因有所差異，應(yīng)結(jié)合具體機(jī)型，參考相關(guān)技術(shù)資料，下面以Bosch共軌，分析故障原因及故障診斷和排除。

1.熱保護(hù)引起功率不足

電控柴油機(jī)熱保護(hù)現(xiàn)普遍采用，當(dāng)溫度值超過(guò)設(shè)定的閾值，ECU會(huì)控制噴油器減少噴油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩減少，功率下降。

（1）故障原因

①冷卻液溫度過(guò)高；

②進(jìn)氣溫度過(guò)高；

③燃油溫度過(guò)高；

④冷卻液溫度傳感器線路故障（如斷路）；

⑤進(jìn)氣溫度傳感器線路故障（如斷路）；

⑥燃油溫度傳感器線路故障（如斷路）。

（2）故障診斷與排除

①檢查發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系；

②檢查發(fā)動(dòng)機(jī)氣路；

③檢查燃油系統(tǒng)；

④檢查進(jìn)氣溫度傳感器本身或信號(hào)線路是否損壞；

⑤檢查水溫傳感器本身或信號(hào)線路是否損壞；

⑥檢查燃油溫度傳感器本身或信號(hào)線路是否損壞。

上述溫度值可用診斷儀讀取數(shù)據(jù)流獲得，斷路故障可用萬(wàn)用表測(cè)量。

2.電控柴油機(jī)進(jìn)入失效保護(hù)模式

（1）故障原因

①軌壓傳感器損壞或線路故障；

②燃油計(jì)量閥驅(qū)動(dòng)故障，閥損壞或線路故障；

③診斷儀顯示油門(mén)無(wú)法達(dá)到全開(kāi)等；

④高原修正導(dǎo)致；

⑤油軌壓力傳感器信號(hào)漂移；

⑥高壓油泵閉環(huán)控制類(lèi)故障；

⑦增壓壓力傳感器損壞或線路故障。

⑧診斷儀顯示凸輪信號(hào)丟失（僅靠曲軸信號(hào)運(yùn)行，對(duì)啟動(dòng)時(shí)間的影響不明顯）；

⑨診斷儀顯示曲軸信號(hào)丟失（僅靠凸輪信號(hào)運(yùn)行，啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)）。

（2）故障診斷與排除

對(duì)于軌壓傳感器或燃油計(jì)量閥故障：①診斷儀顯示軌壓位于700—760bar左右，隨轉(zhuǎn)速升高而升高，則可能燃油計(jì)量閥/驅(qū)動(dòng)線路損壞；③診斷儀顯示軌壓固定于720bar，可能為軌壓傳感器或線路損壞。③發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速被限制在1700—1800r/pm左右（機(jī)型不同，有所差異）；④回油管溫度明顯升高。⑤油軌壓力信號(hào)漂移，檢查物理特性，更換共軌管；⑥高壓油泵閉環(huán)控制類(lèi)故障，首先檢查高壓油路是否異常，否則更換高壓泵。⑦檢查凸輪傳感器信號(hào)線路、檢查凸輪傳感器是否損壞、檢查凸輪信號(hào)盤(pán)是否有損壞或臟污附著；⑧檢查曲軸傳感器信號(hào)線路、檢查曲軸傳感器是否損壞、檢查曲軸信號(hào)盤(pán)是否有損壞或臟污附著。

3.機(jī)械系統(tǒng)原因

（1）故障原因

①進(jìn)排氣路阻塞，冒煙限制起作用；

②增壓后管路泄漏，冒煙限制起作用；

③油路阻塞或泄漏；

④增壓器損壞（例如旁通閥常開(kāi)）；

⑤低壓油路：有空氣或壓力不足；

⑥ 進(jìn)排氣門(mén)調(diào)整錯(cuò)誤；

⑦噴油器霧化不良，卡滯等；

⑧機(jī)械阻力過(guò)大；

⑨其他機(jī)械原因。

（2）故障診斷與排除

①檢查高壓/低壓燃油管路；

②檢查進(jìn)排氣系統(tǒng)；

溫度傳感器論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：溫度傳感器，濕度傳感器，GSM，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)

 

1、引言

高級(jí)別的質(zhì)量檢測(cè)需要在高質(zhì)量的環(huán)境中進(jìn)行。溫度和濕度是環(huán)境的重要參數(shù)，對(duì)溫濕度的監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)環(huán)境的重要手段。為了避免人為干擾環(huán)境和提高效率，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是一種有效的方法。目前的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多采用以太網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊或zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)[ 1-6]。但是，以太網(wǎng)是有線傳輸，需布線，受地理環(huán)境影響較大；無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的傳輸誤碼率高，可靠性差；zigbee是專(zhuān)用協(xié)議無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，成本高，開(kāi)發(fā)難，而且覆蓋范圍有限。本文提出一種基于GSM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有傳輸誤碼率低、成本低及覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，并且可與監(jiān)測(cè)人員的手機(jī)綁定，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地，移動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2、傳感器的數(shù)學(xué)模型

2.1 半導(dǎo)體溫度傳感器原理

根據(jù)PN結(jié)理論，在一定的電流模式下，PN結(jié)的正向電壓與溫度具有很好的線性關(guān)系。對(duì)于理想二極管，只要正向電壓VF大于幾個(gè)KT/q，其正向電流IF與正向電壓VF和溫度T之間的關(guān)系可表示為

(1)

式中IS 為二極管反向飽和電流， K 為波爾茲曼常數(shù)（1.38×10-23J/K），T 為絕對(duì)溫度（K）， q為電子電荷（1.602×10-19庫(kù)侖），

整理后，得

(2)

如前所述，晶體管的基極一發(fā)射極電壓在其集電極電流恒定條件下，可以認(rèn)為與溫度呈線性關(guān)系[7]。

2.2 阻抗型高分子濕度傳感器原理

阻抗型高分子濕度傳感器的感濕原理如下：高分子濕敏膜吸濕后，在水分子作用下，離子相互作用減弱，遷移速度增加；同時(shí)吸附的水分子使解離的離子增多，膜電阻隨濕度增加而降低，由電阻變化可測(cè)知環(huán)境濕度。阻抗型高分子濕度傳感器復(fù)阻抗與空氣相對(duì)濕度、材料配方和電極結(jié)構(gòu)都有關(guān)系： 與我有關(guān)系

(3)

其中m為叉指對(duì)數(shù)，b為單個(gè)叉指長(zhǎng)度，n為電化學(xué)反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移數(shù)，f為法拉第常數(shù)，c*為氧化劑濃度，D為擴(kuò)散系數(shù)[8]。

但由于傳感器的材料配方、電極結(jié)構(gòu)等方面的不同，導(dǎo)致各種不同的阻抗型高分子濕度傳感器的特性曲線有較大差別，不能用統(tǒng)一的曲線來(lái)概括。

3、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用先進(jìn)的GSM無(wú)線通信技術(shù)、配合以嵌入式解決方案和數(shù)據(jù)采集等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建了一種基于GSM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)組成及功能

系統(tǒng)分為監(jiān)測(cè)中心站和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端兩個(gè)部分:監(jiān)測(cè)中心站主要有PC主機(jī)、GSM通信模塊TC35i組成（或用戶手機(jī)）；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端主要是由LPC2148ARM內(nèi)核控制器、GSM通信模塊TC35i、信號(hào)調(diào)理電路、人機(jī)接口和通信接口電路組成。監(jiān)測(cè)中心站通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行無(wú)線遠(yuǎn)程通信,實(shí)現(xiàn)了基于GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳送、報(bào)警、實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端主要負(fù)責(zé)采集溫度、濕度、2項(xiàng)數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)中心的命令進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)。中心對(duì)收到的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，報(bào)警，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.2 溫度檢測(cè)電路

本系統(tǒng)采用AD公司生產(chǎn)的單片半導(dǎo)體集成模擬型溫度傳感器AD590。它具有線性度高、精度高、體積小、響應(yīng)快、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),測(cè)溫范圍為-55~+150℃。具有良好的互換性,非線性誤差為±0.3℃。此外,AD590的抗干擾能力強(qiáng),信號(hào)的傳輸距離可達(dá)100 m以上[9]。

流過(guò)器件AD590的電流(μA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開(kāi)爾文)度數(shù)：

(4)

式中，—流過(guò)器件(AD590)的電流，單位K

AD590的靈敏度為1μA/K,0℃時(shí)輸出273μA電流,每上升1℃輸出電流增加1μA ,每下降1℃輸出電流減小1μA。AD590基本測(cè)溫電路如圖2所示。

圖2 溫度檢測(cè)電路

3.3 濕度監(jiān)測(cè)電路

系統(tǒng)采用CHR-01型阻抗型高分子濕度傳感器，其復(fù)阻抗與空氣相對(duì)濕度成指數(shù)關(guān)系。其基本特性為：工作電壓1V AC（50Hz ～ 2 K Hz），檢測(cè)范圍20%～ 90% RH，檢測(cè)精度±5%，工作溫度范圍0℃～＋85℃，特征阻抗范圍21 ～ 40.5KΩ。濕度傳感器阻抗變化與溫度有關(guān)，其關(guān)系見(jiàn)規(guī)格書(shū)中濕度阻抗特性數(shù)據(jù)表，通常先檢測(cè)溫度，然后按阻抗查表獲得濕度值。由于直流電壓可使水分子電離，加速老化，所以采用交流電壓測(cè)試其阻抗[10]。

將CHR-01與555構(gòu)成多諧振蕩器，通過(guò)檢測(cè)頻率，進(jìn)而獲得阻抗。濕度檢測(cè)電路如圖3所示。

圖3 濕度檢測(cè)電路

低電平表達(dá)式：

高電平表達(dá)式：

輸出頻率表達(dá)式：

(5)

利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行頻率測(cè)量，假設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)間為T(mén)(s)，此期間計(jì)數(shù)值為N，則被測(cè)頻率f=N/T

則CHR-01的阻抗為

(6)

其中R1與C的選擇很關(guān)鍵，電容C要選擇高精度電容，一是保證其充放電的能力，二是為了其電容值精確，更方便計(jì)算濕敏電阻的返回值。

3.4 GSM模塊

本系統(tǒng)采用西門(mén)子公司工業(yè)級(jí)GSM模塊TC35i進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。TC35i支持中英文短消息，自帶異步串行通信接口，方便與PC機(jī)和單片機(jī)接口，可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)AT命令可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，波特率可達(dá)300b/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService，短消息)，電源范圍為直流3.3～4.8V，電流消耗為空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)平均為300mA。

3.5 微控制器LPC2148

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 內(nèi)核的微控制器LPC2148作為主控制器，完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站的全局控制。論文參考網(wǎng)。LPC2148內(nèi)嵌32KB 的片內(nèi)靜態(tài)RAM 和512 KB 的片內(nèi)Flash 存儲(chǔ)器，片內(nèi)集ADC、DAC 轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC，2 UART ,及USB2.0等多種接口。具有JTAG調(diào)試接口、方便在線調(diào)試，而且應(yīng)用電路相對(duì)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的成本低。芯片可以實(shí)現(xiàn)最高60 MHz 的工作頻率，能夠滿足嵌入式系統(tǒng)μC/OS-II 及人性化的人機(jī)界面的要求。大容量的內(nèi)存，方便了收發(fā)短消息時(shí)的數(shù)據(jù)緩沖。

4、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用GSM無(wú)線通信模塊TC35i實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，TC35i通過(guò)AT命令來(lái)進(jìn)行控制，采用短消息方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)軟件包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站軟件和監(jiān)測(cè)中心站軟件兩部分?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站軟件主要完成短消息收發(fā)、PDU數(shù)據(jù)協(xié)議分析、A/D轉(zhuǎn)換、串口通信及人機(jī)接口的功能，其中重點(diǎn)是短消息收發(fā)和PDU數(shù)據(jù)協(xié)議分析，這是解決現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站與監(jiān)測(cè)中心站之間遠(yuǎn)程無(wú)線通信的關(guān)鍵。論文參考網(wǎng)。監(jiān)測(cè)中心站的短消息收發(fā)及PDU數(shù)據(jù)協(xié)議分析與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站軟件流程基本相同，不再贅述。

4.1 發(fā)送短消息

發(fā)送短消息的過(guò)程:首先將短消息中心號(hào)碼、對(duì)方號(hào)碼、短消息內(nèi)容編碼成PDU格式;然后計(jì)算出短消息的長(zhǎng)度,發(fā)送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回車(chē)即ASCⅡ碼0x0D。等待TC35i模塊返回ASCⅡ字符“〉”,則可以將PDU數(shù)據(jù)輸入,PDU數(shù)據(jù)以〈Z〉作為結(jié)束符。短消息發(fā)送結(jié)束后模塊返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。發(fā)送短消息流程圖如圖4所示。

圖4 發(fā)送短消息流程圖

4.2 接收短消息

接收短消息使用定時(shí)器進(jìn)行周期性串口查詢的方式。短消息到達(dá)后,計(jì)算機(jī)可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存儲(chǔ)位置)〈CRLF〉。讀取PDU數(shù)據(jù)的AT命令為AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,執(zhí)行此命令后模塊返回剛剛收到的PDU格式的短消息內(nèi)容。收到PDU格式的短消息后,將這個(gè)短消息進(jìn)行解碼,解碼出短消息發(fā)送方的手機(jī)號(hào)碼、短消息發(fā)送時(shí)間、發(fā)送的短消息內(nèi)容。接收短消息流程圖如圖5所示。論文參考網(wǎng)。

圖5 接收短消息流程圖

6、結(jié)論

為了實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢所需的優(yōu)質(zhì)環(huán)境，本文研究一種基于GSM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了以LPC2148為核心的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的采集，短消息收發(fā)及人機(jī)接口等功能，并通過(guò)GSM模塊TC35i與監(jiān)測(cè)中心站通信，接受指令并實(shí)時(shí)上傳信息，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)傳輸誤碼率低，通信可靠，具有很好市場(chǎng)前景，也為高效率遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種新方法。

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溫度傳感器論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：ZigBee 狀態(tài)監(jiān)測(cè) LabVIEW

中圖分類(lèi)號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2012）11-0145-02

ZigBee技術(shù)是ZigBee聯(lián)盟開(kāi)發(fā)的短距離、低功耗、低成本[1]、低復(fù)雜度的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是基于IEEE　802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)自組織組網(wǎng)、安全性能以及應(yīng)用方面的技術(shù)。ZigBee技術(shù)的這些優(yōu)良特性，決定了ZigBee技術(shù)符合短距離無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的要求，并且與其它幾種無(wú)線技術(shù)相比，ZigBee技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。ZigBee技術(shù)可以在局部范圍對(duì)監(jiān)測(cè)的對(duì)象進(jìn)行多點(diǎn)同時(shí)監(jiān)測(cè)，并且其成本不會(huì)隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)的增加而大幅增長(zhǎng)[2]?；赯igBee技術(shù)的優(yōu)良特性，運(yùn)用ZigBee技術(shù)組建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)是十分經(jīng)濟(jì)和有效的[2]。

1、系統(tǒng)總體方案

ZigBee網(wǎng)絡(luò)中有3中邏輯設(shè)備節(jié)點(diǎn)，分別是：協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)（Coordinator），路由器節(jié)點(diǎn)（Router），終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)（End-device）　[3]。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的核心，主要作用是啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)配置網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)配置完成之后，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)就自動(dòng)變成一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)；路由器節(jié)點(diǎn)主要起到接力的作用[4]，可以擴(kuò)大信號(hào)的傳輸范圍，路由器節(jié)點(diǎn)應(yīng)該一直處于活動(dòng)狀態(tài)；終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)主要作用是執(zhí)行命令或者采集數(shù)據(jù)，終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以處于休眠狀態(tài)或者被喚醒，因此可用電池供電。

本系統(tǒng)ZigBee選擇TI公司生產(chǎn)ZigBee最新一代片上系統(tǒng)（SOC）芯片[5]CC2530傳感器采用常用的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，加速度傳感器選用TI公司生產(chǎn)的3軸加速度傳感器ADXL345，系統(tǒng)的主要分為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計(jì)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件部分主要由處理器模塊、電源模塊、無(wú)線通信模塊、傳感器模塊、其他模塊以及電路組成。如圖2所示。

數(shù)據(jù)采集模塊亦即傳感器模塊，采集分為DS18B20溫度傳感器和ADXL345三軸加速度傳感器，傳感器將采集到的溫度和加速度值，傳至處理器模塊。

處理器模塊亦即ZigBee模塊，本系統(tǒng)使用的處理器是TI公司的CC2530，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，任務(wù)管理，功耗管理等。最主要的功能是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)無(wú)線通信設(shè)備之間通信安全與可靠通信協(xié)議。

無(wú)線通信模塊的主要功能是在協(xié)議棧中進(jìn)行信息的傳遞以及通信設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。

電源模塊針對(duì)不同的節(jié)點(diǎn)提供不同的供電方式。本系統(tǒng)中針對(duì)路由器節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)采用電池供電，針對(duì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)采用直流電源供電。

為保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信質(zhì)量，同時(shí)也兼顧經(jīng)濟(jì)性，還要選擇合適的天線模塊。

3、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

3.1　協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的主要功能是讀取傳感器節(jié)點(diǎn)無(wú)線發(fā)送的數(shù)據(jù)并且打包通過(guò)串口傳送至上位機(jī)軟件中，其軟件流程圖如圖3所示，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上電之后，首先進(jìn)行軟件以及硬件相關(guān)的初始化工作然后建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)并且監(jiān)聽(tīng)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是否有信號(hào)傳入，如果沒(méi)有信號(hào)就一直監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，如果有傳感器節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)就給該傳感器節(jié)點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò)地址，允許其加入網(wǎng)絡(luò)，如果傳感器節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)之后有數(shù)據(jù)傳至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)就讀取數(shù)據(jù)，等待所有傳感器節(jié)點(diǎn)都有一次采集數(shù)據(jù)傳至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)之后就將數(shù)據(jù)讀取并且打包傳送至上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行進(jìn)一步操作。

3.2　終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)的主要功能是采集溫度傳感器DS18B20的溫度值和加速度傳感器ADXL345的三軸加速度值，并且把數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線的方式發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其軟件流程圖如圖4所示。

4、上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心采用LabVIEW軟件編寫(xiě)[6]，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、實(shí)時(shí)顯示、存入數(shù)據(jù)庫(kù)。程序采用模塊化編程的思想，總體框圖如圖5所示，在監(jiān)測(cè)中心后臺(tái)，運(yùn)行著數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。

圖5　上位機(jī)監(jiān)測(cè)中心總體框圖

各個(gè)模塊的主要功能如下：

（1）用戶登錄模塊設(shè)置用戶訪問(wèn)權(quán)限，需要用戶輸入正確的用戶名和密碼才可以正確登錄。

（2）數(shù)據(jù)接收模塊通過(guò)串口接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的打包數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)處理模塊將接收到得溫度以及加速度數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)手冊(cè)定義的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成正確的十進(jìn)制數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)顯示模塊用于實(shí)時(shí)顯示溫度以及X軸，Y軸，Z軸三維加速度值。

（5）數(shù)據(jù)庫(kù)模塊將正確的數(shù)據(jù)存入建立好的access數(shù)據(jù)庫(kù)，合成SQL語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

系統(tǒng)運(yùn)行如圖6所示，將溫度傳感器靠近熱源則溫度升高，離開(kāi)熱源則溫度回復(fù)，將加速度傳感器連接振源，則出現(xiàn)波動(dòng)。（如圖6）

5、結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于ZigBee技術(shù)的溫度和加速度信號(hào)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用ZigBee技術(shù)，軟件LabVIEW軟件編寫(xiě)上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的要求，能夠?qū)υO(shè)備的溫度，以及加速度的參數(shù)進(jìn)行采集，處理，以及顯示，可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。

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