单总线测温系统

单总线测温系统
单总线测温系统

单总线测温系统

1-W ire System for Temperature M easurement

董 炜 王俊杰 杨士元

(清华大学自动化系检测与电子技术研究所,北京 100084)

摘 要 介绍了单总线系统的结构、原理和技术特点,阐述了单总线协议、操作流程以及DS18B20数字式温度传感器的功能结构,实现了一种基于RS-232串口的单总线适配器并给出了设计原理和电路图,最后给出了一种简单高效的单总线器件搜索算法。

关键词 单总线 数字式温度传感器 iButton DS18B20

A bstract In this p aper,the structure and principle as well as technical characteristics of1-Wire System are in trod uced,and the protocol and opera ti on flow of1-Wi re System as well as the fu nction and s tructure of DS18B20digi tal thermometer are describ ed.A1-Wi re ad ap tor based on RS-232 serial comm unication port is i mplemented,its p rinci ple of d esign and circui t diagram are gi ven.Finall y,the si mplified an d effecti ve search arithmetic for 1-Wire comp onents is gi ven.

Keyw ords 1-Wire System Digi tal therm ometer i Button DS18B20

0 引言

随着计算机和网络技术的发展以及芯片集成工艺水平的不断提高,传统的基于模拟信号的测控系统逐渐向数字化方向发展。数字化器件具有精度高、抗干扰能力强、集成方便、自动化程度高等众多优势,它们日益成为目前测控技术和测控系统发展的趋势。DALLAS公司设计的单总线系统是一种极具竞争力的技术,它具备能与计算机进行数字通信、总线负载量大、布线简单、精度高、性能稳定、价格便宜等多方面优点,在各种测控系统中得到了广泛的应用。

1 系统总体结构

系统包括PC机、单总线系统软件(运行于PC机上)、单总线适配器和单总线温度传感器(DS18B20)4个主要部分,总体结构如图1所示。另外,还有一个用于提供实验环境并形成空间温度场的水浴加热系统,如图2所示。

图1 单总线测温系统总体结构

单总线适配器的主要功能是将RS-232串行时序转变为单总线时序,以满足单总线系统操作要求。单总线系统软件利用单总线适配器提供的硬件接口,通过软件对整个单总线系统进行操作、监控和管理,并对测量数据进行处理。DS18B20数字式温度传感器被封装到如图3所示的测温棒中,其目的主要是在保证传热性能的前提下保护DS18B20器件并起防水作用。通过该系统,计算机软件可以实时地监测多个测量点的温度值,测得的数据可以用作进一步的分析,或经过可视化处理后直接输出到用户界面。

图2 水溶加热系统图3 测温棒内部结构

系统总线由地线、数据线和电源线组成,其中电源线不是必需的。如果有电源线,则DS18B20处于外部供电模式;如果没有电源线,则DS18B20处于寄生供电模式,这时器件从数据线上获取一定的电能。

为了能通过一条总线对多个器件进行操作,每个单总线器件中固化了唯一的64位ROM ID。其中,最前面8位是器件系列编码(DS18B20的编码是28h),下面48位是一个唯一的序列号,最后8位是以上56位的CRC校验码。

单总线系统是一种典型的主从式总线系统,系统中只有一个主节点,其余皆为从节点。只有主节点能够主动地发起通信事件,而从节点只能被动地响应通

信事件。系统中任意两节点的通信都是通过主节点按照一定的时序逻辑完成的。在本系统中,主节点即为PC机和单总线适配器,PC机上的单总线系统软件负责对从节点(即DS18B20)进行操作和监控。

2 总线操作时序和流程

单总线上最基本的操作有初始化、写和读3种,所有其它的操作都由这3种基本操作组合而成。

初始化用于对总线上的器件进行状态复位,写用于主节点向总线上写入一位数据,读用于主节点从总线上读取一位数据。在这3种操作中,只有写操作是单向的,初始化操作和读操作都是双向的。所谓 单向是指操作波形完全由主节点决定,而 双向是指前半个操作波形由主节点决定,而后半个波形由从节点决定,从节点通过这种方式向主节点返回信息。初始化操作利用这一返回信息可以得知总线上是否有器件存在,而读操作可以利用这一返回信息获取数据。

以上的读写都是针对单个位(Bit)进行的,一个字节(Byte)的读写由8次位读写组合而成,顺序是从低位到高位。8次位读写之间的时间间隔没有特定要求。

单总线系统的总线操作流程如下:初始化;RO M 操作命令;功能操作命令。

初始化使总线上所有器件复位; R OM操作命令用于器件定址或获取器件的R OM ID,所谓 器件定址也就是决定后边的功能命令针对哪一个器件进行操作; 功能操作命令用于完成具体的功能。除了 初始化是直接由基本的初始化操作完成外,其它命令(ROM操作和功能操作)都是由多个位读写操作或字节读写操作复合而成的。

3 DS18B20的功能结构

DS18B20是直接数字式高精度温度传感器,其内部含有两个温度系数不同的温敏振荡器,其中低温度系数振荡器相当于标尺,高温度系数振荡器相当于测温元件,通过不断比较两个温敏振荡器的振荡周期得到两个温敏振荡器在测量温度下的振荡频率比值。根据频率比值和温度的对应曲线得到相应的温度值。这种方式避免了测温过程中的A/D转换,提高了温度测量的精度。

DS18B20有4个主要的数字部件:64位激光RO M;温度传感器;非易失性EEPRO M存储器以及暂存器。64位激光ROM用于存储器件特有的序列号。暂存器中2字节用于存储温度传感器测得的温度值,2字节用于存储上下限报警温度(当测得的温度值超过这个范围时就会竖起一个报警标记,用于对报警搜索命令产生响应),1字节用于配置寄存器。配置寄存器使用户可以按需要选择9、10、11、12位4种不同的分辨率(精度分别为0 5!、0 25!、0 125!和0 0625!)。TH、TL和配置寄存器中的数据可以存入非易失性EEPROM中,器件断电时数据不会丢失,下次上电时会自动复制到暂存器中。

DS18B20的功能操作主要包括启动温度转换、读取供电模式以及对暂存器的读写和拷贝。

4 单总线适配器设计

开发工作主要集中于适配器的设计和系统软件的编制。单总线适配器主要用于通过计算机外部接口(如串口或并口)形成单总线上基本操作的时序脉冲,以实现计算机程序对单总线系统的操作和控制。

4.1 适配器原理和结构

系统采用的单总线适配器基于计算机串口(RS-232),利用UART本身的时序逻辑通过设定特定的波特率和数据来实现几种基本单总线操作的时序脉冲(因为单总线时序逻辑允许有较大的变化裕量,所以能够做到这一点),这样可以省去(相对于并行I/O口)对总线时序的精确控制,大大降低了系统软件的复杂性。

实现相应时序脉冲的UAR T参数设置如表1所示,单总线适配器的电路如图4所示。

表1 U ART的参数设置

波特率(bp s)数据位停止位奇偶校验发送数据

初始化 960081无0xF0

写 11520081无0x00

读 11520081无0xFF

图4 单总线适配器原理图

图4中,MAX232用于从RS-232电平到5V电平的转换,单总线数据线(DQ)的驱动采用2N7000,它是N沟道增强型MOS管。由于2N7000输入输出极性相反,所以采用了2个2N7000(Q

1

和Q

2

),以获得单总线

电平逻辑。Q

3

用于寄生供电模式中的数据线电平强

制上拉(当进行EEPRO M 拷贝或温度转换操作时使用),控制信号由计算机RS-232接口第7引脚(RTS)给出,可以通过PC 软件实现时序逻辑的配合。当开关S 2打向左边时,整个适配器及单总线测温系统从计算机RS-232接口第4引脚(DTR)拉取电流,无需外部电源。

MAX232的第9管脚为适配器的发送端,第10管脚为适配器的接收端,适配器的发送端和接收端以一定的方式耦合到一条线上(D Q,也就是单总线的数据I/O 线)。MAX232的第9管脚经过两次反相(Q 1和Q 2)直接接到了第10管脚上,所以在没有受到D Q 上单总线器件影响的情况下,第10管脚的信号完全等于第9管脚的信号,也就是说,适配器发送什么就自然会收到什么。但有一种情况下会出现例外。当MAX232的第9管脚为高电平,因而第10管脚也为高电平时,单总线器件(接在DQ 和G ND 之间)可以将第10管脚的电平拉低,从而使适配器接收的脉冲与发送的脉冲不一样。通过这种方式,单总线器件可以向适配器返回信息。4.2 寄生供电模式下的时序配合

所谓 寄生供电模式 就是省去系统总线中的电源线,由数据线为单总线器件提供电能,从而使系统总线由3根变为2根,方便了现场布线。

对于寄生供电模式,一般情况下通过数据线可以为DS18B20正常工作提供充足的电能。然而,当进行EEPROM 拷贝或温度转换操作时,电流将会达到1 5mA 。这么大的电流会通过上拉电阻引起电压不期望的降低。为保证提供充足的电流,当进行EEPRO M 拷贝或温度转换操作时,需要给数据线电平提供一个强制上拉。用MOS 管把数据线直接拉到电源上就可以实现,如图5所示。在发出任何涉及EEP ROM 拷贝或温度转换操作的命令之后,必须在最多10 s 之内把数据线强制上拉到高电平,且整个数据复制过程或测温过程中要一直保持这种强制上拉状态。当数据线被

强制上拉时总线上不能再进行任何操作。

图5 寄生供电模式中的数据线电平强制上拉电路

为了实现寄生供电模式中的这一 强制上拉 ,在适配器电路中加入了Q 3(见图5),直接由PC 机RS-232口的第7引脚(RTS)控制。当RTS 为低电平时,Q 3关断,数据线处于正常状态;当R TS 为高电平时,Q 3导通,数据线被强拉到VDD,实现了所谓的 强制上

拉 。理论上讲,在PC 机发出EEPROM 拷贝或温度转换命令之后,立即将RTS 拉到高电平并保持足够的时间就可以解决寄生供电模式中数据线电流不足的问题,但实际上并没有这么简单,原因在于Windo ws 操作系统和PC 机的I/O 系统不具有实时性,不可能在10 s 内完成R TS 的上拉操作(这个时间一般会达到毫秒级)。为了解决这一问题,系统软件采用的办法是在最后一位写操作尚未完成时就提前拉高R TS 电平,具体时间由一个空循环进行控制(因为需要的延时时间小于1ms,所以无法采用常规的定时方法)。为了保证循环计时的准确性,可以将软件主线程的优先级设为 实时 (这是Windo ws 系统中线程的最高优先级,可以保证操作系统对该线程的优先调度),然后在主线程初始化阶段对循环计时进行 标定 ,也就是利用精度为1ms 的多媒体时钟测量主线程在t (ms)内的循环次数n,一般t 为几十到几百毫秒(较大的t 有利于减小误差),这样,单次循环耗时即为t /n(ms),定时p( s)需要完成的循环次数为(pn)/(1000t)。实验表明,这一方法可以保证循环计时的准确性,并可根据不同的机器性能自动调整定时的循环次数,以实现相同时间的定时。

5 系统软件结构和搜索算法

5.1 系统软件结构

系统软件采用Visual C++6 0进行开发,其核心部分为一个名为iButtonInterface 的接口类软件,它封装了全部的单总线操作接口,所有的总线操作都通过它来完成。系统软件总体结构如图6所示。

图6 系统软件总体结构

iButtonInte rface 接口类软件首先实现了复位、写1位和读1位等3种基本操作,相应的方法分别为Rese t 、Write OneBit 和ReadOneBit 。在Write OneBit 和ReadOne Bit 方法的基础上又实现了Write OneByte 和ReadOne Byte 方

法,它们分别用于写一个字节和读一个字节。在此基础上进而实现各种RO M 操作命令和功能操作命令。串口的读写是通过CFile 类以文件操作的方式进行的,而对串口的控制是直接通过Win32API 完成的。一个iButtonInterface 接口对象对应于一个与适配器相连的CO M 口,而该对象的每一种方法对应于一种特定的总

线或接口操作。大多数总线操作都是由基本操作按简单的顺序关系复合而成的,但有一个例外,那就是 搜索操作。为了完成搜索操作,必须实现较为复杂的 搜索算法。

5.2 搜索算法

当一个系统初次启动时,总线控制器(主节点)可能并不知道单总线上有多少器件以及它们的64位ROM ID是什么。搜索操作允许总线控制器用一定的搜索算法识别并获取总线上所有器件的R OM I D。5.2.1 搜索操作的执行流程

?Reset。

%发送搜索命令F0h。

&从总线上读取2个bit(这2个bit代表64位ROM ID中的一位):

读到01表示当前位为0(即所有活动器件的RO M I D在此位上都为0);

读到10表示当前位为1(即所有活动器件的RO M I D在此位上都为1);

读到00表示当前位冲突(即所有活动器件的RO M I D在此位上不完全一致)。

?向总线上写1个bit(0或1),用于选择剩下的搜索范围,没被选中的器件将保持沉默直到Reset,被选中的器件仍然保持活动状态。

(返回第3步,直到读完64个2bit。

)获取了一个器件的R OM I D,结束一次搜索。

?返回第1步,直到获取了总线上所有器件的ROM ID。

总的来看,每次从总线上读取2个bit,不管冲突与否,都会得到一个bit值(01表示0,10表示1,00的话则依赖于第?步的选择)。这样,64次这样的操作就得到64个bit值,这64个bit值就组成了总线上一个器件的RO M I D。

以上?~)步完成了一次搜索,这样的一次搜索可以得到一个单总线器件的R OM ID。那么,为了得到全部n个单总线器件的ROM ID,就需要进行n次这样的搜索。现在的关键问题是,如果第&步中出现冲突,怎样在第?步中进行选择,以保证新搜索到的ROM ID 与已经搜索到的ROM ID不重复,从而通过n次搜索得到总线上全部n个器件的ROM ID。这就是 搜索算法需要解决的问题。

5.2.2 搜索算法的任务

搜索算法需要完成的任务实际上是一个二叉树的遍历。总线上所有器件的ROM I D可以组成一个二叉树,除根节点以外的每个节点都可以取值0或1,每一条从根节点到叶子节点的路径就代表一个ROM ID,深度为n的节点值代表一个RO M ID第n位的值。根节点的深度为0,整个二叉树的深度为64。直观上看,需要先建立这样的二叉树,然后对其进行遍历。然而二叉树的建立和遍历不仅需要较多的内存,也具有较高的计算复杂性。为了提高算法的效率,算法实现中并没有真正建立这样的二叉树。基本的想法是:?二叉树的建立过程和遍历过程可以合二为一;%最终只需要设法判断哪些ROM I D已经被搜索过,而无需按二叉树的结构存储这些ROM ID。基于这样的想法,最终算法采用一定的技巧绕开了二叉树的建立和遍历,实现了时间复杂度为O(n)的搜索算法(其中n为总线上的器件个数)。

5.2.3 系统采用的搜索算法

如果把一个ROM I D看作64位的二进制数,那么可以对所有器件的ROM I D进行排序,在此基础上,第?步中采取如下的选择策略:选择比上次搜得的RO M ID大的最小RO M ID。只要遵循这个原则,就可以保证n次搜索过程中既没有重复也没有遗漏。

6 结束语

单总线系统因其具有简单可靠、精确稳定、价格便宜等多方面的优点,在各种测控系统中获得了广泛的应用。我们利用UAR T内在的时序逻辑实现了基于RS-232串口的单总线适配器,并基于Visual C++编写了单总线接口类软件,实现了搜索算法。通过这一适配器和接口类可以使台式计算机成为单总线系统的主控制器,通过软件可以实时采集多个测量点的温度值并进行数据分析,从而实现丰富的监控功能。

参考文献

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应用,2000(6)

收稿日期:2004-04-27。

第一作者董炜,男,1978年生,2000年毕业于清华大学自动化系,现为清华大学自动化系检测与电子技术研究所在读博士研究生;主要从事智能家庭网络、现场总线、嵌入式系统、网络流媒体、网络控制及弹性覆盖网络相关的研究与开发。

分布式光纤及电缆测温系统

分布式光纤及电缆测温系统 目录 一、分布式光纤温度监测系统 (1) 1、系统概述 (2) 2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标 (2) 3、分布式光纤感温光缆 (3) 4、系统技术特点 (4) 5、行业应用 (6) 二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统 (7) 1、系统概述 (7) 2、系统组成 (7) 3、总线系统 (9) 4、设计方案 (9) 三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统 (10) 1、概述 (10) 2、系统硬件构成 (10) 3、系统结构图及设计图 (11) 一、分布式光纤温度监测系统

1、系统概述 分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统,它的技术基础是光时域反射技术OTDR,是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术,它能够连续测量光纤沿线所在处的温度,测量距离在几公里到几十公里范围,空间定位精度达到米的量级,能够进行不间断的自动测量,特别适用于需要大范围多点测量的场合,它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全,实现实时快速线性测温并定位, 是光机电、计算机一体化技术的集成。 XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统,其系统结构如图1。 图1拉曼散射温度传感系统结构 2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标

●测温范围:-50~150℃; ●额定动作温度:35 ~115℃; ●空间分辨率:1m; ●定位精度:±1.0m; ●采样速率(空间采样间隔):100MHz(1m); ●测量时间:10s; ●测量元件类型:感温电缆直接接入主机; ●温度分辨率:±1.0℃; ●温度稳定性:1.0℃; ●温度显示:显示连续温度曲线; ●测温方式:无盲区连续测试; ●系统联网方式:RS485,可以远程数据传输;(同时支持TCP/IP,232 接口); ●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报 警复位功能; ●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号,实 现系统报警与控制联动效应; ●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入(键盘与鼠标)与显示(液晶) 功能,可视人机交互界面; ●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源; ●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接; ●使用温度:-25~60℃; ●使用湿度:20~90%(无冷凝); ●输出信号:开关量输出; 3、分布式光纤感温光缆 光缆特点:中心松套管光纤,采用不锈钢软管护套,再外包上外径3mm的聚合物材料,光缆外形如图2所示。

无线测温系统硬件

无线测温系统硬件 需求规格说明书 1 引言 1.1 项目背景 电力设备无线测温在线监测系统主要包括开关柜内母排接头测温、站内输电线路和电缆接头测温,将监测点的接头温度实时上报到变电站后台或远程主站系统进行显示、存储和越上下限预报警处理。当现场的接头接头温度越限和温升过快时,系统会立即主动上报紧急告警信息到站内后台或远程主站系统,由软件系统给出报警并同步向相关责任人发送短信,通知运行值班人员处理。 1.2 文档约定 文档编写风格一致,文档交流采用规范管理,有重要提示或需要特别注意的地方要用红色字体标注以方便阅读,起到提示的作用,所有涉及到开发进行中的变更必须通过文件正式通知,并由开发人员评估变更的可行性,项目需求分析结束后及表示项目设计开始,后续将产生费用,将履行合同和相关协议文档的签署,所签署的文档双方同时保留。 第2 页 2. 综合描述 2.1 主要功能 传感器端主要功能罗列: 1、实时采集变电站内各点的温度值; 2、温度值监测准确,不应有误报或拒报数据的现象;

3、采集的数据通过无线(433MHz 无线模块)发送给接收器端; 4、传感器端采取高能锂电池供电,运行稳定可靠; 5、每个传感器具有唯一的ID号,相互间不会产生干扰,不受高压电磁场干扰,可以将数据准确的发送出来; 6、体积小,重量轻,安装方便,外壳是耐高温缘缘材料,并由绝缘材料密封;(按我公司提供的现有壳体来做) 7、具有软件看门狗技术,不死机,; 8、采用了优化的微功耗工作模式,可以确保设备工作3年以上; 9、无线数据传输200米以上(视距) 接收器端主要功能罗列: 1、RS485数据传输接口,提供面向连接的服务,用于传输接收器 端的数据到PC,同时接收PC 发来的数据进行处理和转发;(附带RS485转433MHZ微波信号、RJ45接口、GPRS信号接口转换器) 2、大液晶显示器,面板上有翻屏按钮和设置按钮,可翻屏查看各 测点温度及电流值以及人工设置485地址等; 3、通过433MHz 无线模块与传感器端设备进行通信,构成星型网络,单个网络容量240 个传感器设备; 4、两路继电器输出,每路提供常开/常闭输出,即可远程控制,也可设置两路超限报警控制两路继电器输出,用于外接报警器或其它设备; 5、一路运行指示灯设备正常工作时周期性闪烁; 6、一路数据收发指示灯,当有数据收发时闪烁; 7、两路继电器状态指示灯,指示继电器当前的状态; 8、设备地址可以远程及本地设置; 9、蜂鸣器报警 10、220V电源供电,带12V电源输出接口 第3 页 3. 接收器外部接口需求 3.1 用户界面

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拉曼测温技术

拉曼测温技术

Raman 光谱测温 Raman信号与物质极化率有关,温度改变引起极化率的变化从而改变Raman信号,可以根据Raman信号的变化进行温度的检测以及传热的分析。Raman测温的方法主要包括:Raman强度测温,Raman频率测温和Raman半高宽测温。当前对于材料的Raman测温研究主要是硅、碳纳米管、石墨烯、金刚石等。[1] 1 Raman强度测温 原理:能级上的粒子数在平衡时遵从Boltzmann分布,在平衡态下N个全同粒子分布在其单粒子任一可及能级εi(i=1,2,3,…,为单粒子能级的标号)上最可几粒子数n i由下式确定:n i=N q ωi exp?(?εi/kT)式中:ωi为能级εi的简并度;k为Boltzmann常数;T为热力学温度;q为单粒子配分函数。Strokes散射和Anti-Strokes散射分别对应于低能级到高能级的跃迁或高能级到低能级的跃迁。Raman散射的Strokes线的光强I S和Anti-strokes光强I AS分别为: I S∝1/[1?exp?(??ωk/k B T)] I S∝1/[exp(+?ωk/k B T)?1] 式中:k B是Boltzmann常数,T是绝对温度,?是约化Planck常量。两者的强度比为: I k,S/I k,AS∝exp?(?ωk/k B T) 可以通过测量Strokes峰和Anti-Strokes峰的比值来计算材料的温度。[2] 国内:黄福敏[3]研究了碳纳米管拉曼光谱的温度效应。根据碳纳米管性质的不同,选取D模,G模,E2g模,D*模信号中的几种,通过测量Strokes峰和Anti-Strokes峰的比值计算温度后平均化。实验结果显示各模分辨计算的温度之间误差小于50K,同时观察到拉曼位移随温度存在线性变化的现象。俞帆[4~6] 等对Sr(NO3)2,CCl4,单晶硅等材料的温度进行了测量。测温基于公式:T=hv i k B ? ln[I S I AS ?(v+v i v?v i ) 4 ]式中:v,v i分别是激励激光频率和拉曼散射频移。通过筛选合 适的测温散射带和测温介质,可以提高测量精度,减少激光致热的影响。20oC

分布式光纤测温系统

分布式光纤温度监测系统 型号:CTM 4000 德国技术 激光器15年免维护 产 品 样 本 (2006版) 国内主要用户:北京电力公司杭州电力公司厦门电业局 宁波电力公司连云港核电站 北京兴迪仪器有限责任公司

目录 1 应用领域 2 测量原理 2.1 拉曼散射 2.2 测量原理 3 系统组成 4 系统整体性能和特点 5 系统技术规范 5.1 系统主要技术参数 5.2 控制器 OTS 5.2.1 主机 5.2.2 电气参数 5.2.3 光的连接器 5.3 感温光缆 5.3.1 外敷设式光缆 5.3.2 内嵌式光缆 6 多路光纤转换开关(可选件) 7 中文操作软件 CHARON_02 增强版 8 系统网络(可选件) 9 计算机和打印机 10 安装附件 11 国内电力行业用户典型应用举例

分布式光纤温度监测系统 型号:CTM 4000 目前,在很多场合下,温度已成为非常关键的因素,许多物理特性的变化都直接反映在温度的升降上,因此对温度的监测的意义越来越大。随着光纤应用技术的发展,基于拉曼散射原理的分布式光纤测温系统是目前世界上最先进、最有效的连续分布式温度监测系统。 CTM4000型分布式光纤温度监测系统,由北京兴迪仪器有限责任公司引进德国先进核心技术成套生产,并提供整套系统的安装,调试和售后服务。已得到国内用户的广泛认可。截止到2005年底,已经应用在北京电力公司220kV电缆,回路长9.7公里,杭州电力局12 根220KV电缆,厦门电业局10/110/220kV电缆,宁波电力局220 kV电缆,连云港核电站220KV电缆的温度监测上。同时向厦门电业局提供电缆载流量计算软件,实时提供电缆的负荷率和载流量预测。 在中国的高速公路隧道,过江隧道,办公大楼防火等领域也有50多套正在使用中。在全世界范围内共有约2500套系统投入使用。 1 应用领域 1) 电力电缆温度监测 电力电缆的在线实时温度监测,具有重大现实意义: 运行状态监测,有效监测电缆在不同负载下 的发热状态,积累历史数据; 载流量分析,可以保证在不超过电缆的允许 运行温度的情况下,最大地发挥电缆的传输 能力,降低运行成本; 老化监测,发现电缆上的局部过热点。及时采取降温措施,延缓电缆老化速度; 实时故障监测,发现电缆运行过程中的外力破坏; 电缆沟内火情监测与报警;

开关柜无线测温系统

开关柜无线测温系统 一、概述 电力传输系统中,高压开关柜作为其中的核心枢纽部分,起着关键性的作用,如何确保高压开关柜的正常运行是电网里面的一个相当重要课题。 开关柜内部众多的接触点会由于长期的使用导致高温氧化腐蚀、螺栓松动等原因造成接触电阻的增加,从而引起设备的过热、更甚至出现严重事故,因此实行设备运行的温度在线监测是很有必要的。 二、YC无线测温系统描述 YC无线测温系统专门设计用于高压设备的温度在线检测,采用高性价比的无线传输方式。YC系列的开关柜无线测温装置采用无线电传输温度信号,传感器安装在高压设备的最容易产生高温造成事故的螺栓接触点上,并且与接收装置之间无电气连接。在保证开关柜的原运行环境下,提供一种实时、高效、安全可靠的温度在线检测方法。

特征: ★ 采用超外差射频无线技术,工作在315MHz频段;ZigBee模式,工作在915MHz频段★ 直接序列扩频(DSSS),抗干扰能力更强 ★ 温度传感器一体化结构 ★ 自动传感器识别、无连线、安装简便 ★ 高达65535个无线传感器编址 ★ 极低的传感器耗电,电池寿命:>5年 ★具有低功耗、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。

三、采用上位计算机实现集中温度监测 YC-12无线式温度监测仪,具有一个的RS-485接口,在无中继器的情况下,高达128个监测仪可组成一个测量网络,由上位计算机在线监测个仪器测量的温度。如图: 四、无线温度传感器在室外母线及开关柜测温中的应用

无线温度传感器设计用于室外母线接头和开关接点的温度监测,可用于以下设备的温度测量: ★ 高压开关柜动静触头 ★ 高压电缆接头 ★ 箱式变电站 ★ 高压母线接头 如图:

智能温度测量仪课程设计

智 能 温 度 测 量 仪 课 程 设 计 报 告 专业:电气工程及其自动化 班级:10级电气1班 姓名:柴冬 学号:14894029 Pt100温度传感器 温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类,前者是让温度传感器直接与待测物体接触,而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离,检测从待测物体放射出的红外线,达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中,相比运用多的是接触式传感器,非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用,目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器,其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类,前者简称热电阻,后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等,它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等,常用的热电阻如PT100、PT1000等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器,如DALLAS公司DS18B20,MAXIM公司的MAX6576、MAX6577,ADI公司的AD7416等,

这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单,如DS18B20该温度传感器为单总线技术,MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出,一个为周期输出,其本质均为数字输出,而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线,这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便,但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄,一般只有-55~+125℃,而且温度的测量精度都不高,好的才±0.5℃,一般有±2℃左右,因此在高精度的场合不太满足用户的需要。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器,它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等,各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。 非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低,这种测温方法可避免与高温被测体接触,测温不破坏温度场,测温范围宽,精度高,反应速度快,既可测近距离小目标的温度,又可测远距离大面积目标的温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵,二是非接触式温度传感器的输出同样存在非线性的问题,而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。 本设计的要求是采用“PT100”热电阻,测温范围是-200~+600℃,精度0.5%,具体的型号选为WZP型铂电阻。 AT89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 LCD显示器 液晶显示器是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和CRT 显示器相比,LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗,当色彩不变时,液晶也保持不变,这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器,刷新率不高但图像也很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光,所以它做到了真正的完全平面。

基于DS18B20的多点温度测量系统设计

一、绪论 1.1 课题来源 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量,也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量,是国际单位制七个基本量之一,同时它也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境温度息息相关,物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中,在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测,并根据实际的要求对环境温度进行控制。比如,发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内;许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行。炼油过程中,原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品;没有合适的温度环境,许多电子设备不能正常工作,粮仓的储粮就会变质霉烂,酒类的品质就没有保障。可见,研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。 随着现代计算机和自动化技术的发展,作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件,温度传感器的作用日益突出,成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具,其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。 本设计要求系统测量的温度的点数为4个,测量精度为0.5℃,测温范围为-20℃~+80℃。采用液晶显示温度值和路数,显示格式为:温度的符号位,整数部分,小数部分,最后一位显示℃。显示数据每一秒刷新一次。 1.2 课题研究的意义 21世纪科学技术的发展日新月异,科技的进步带动了测量技术的发展,现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化,我们已经进入了高速发展的信息时代,测量技术也成为当今科技的主流之一,被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计,其目的在于: (1)掌握数字温度传感器DS18B20的原理、性能、使用特点和方法,利用C51对系统进行编程。

温度检测系统设计报告.(DOC)

计算机硬件(嵌入式)综合实践 设计报告 温度检测系统设计与制作

一.系统概述 1. 设计内容 本设计主要从硬件和软件部分介绍了单片机温度控制系统的设计思路,简单说明如何实现对温度的控制,并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节,该系统主要以AT89S52单片机为核心, 同时利用DS18B20温度传感器采集温度,采用4位LED 显示管实施信息显示。 AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容,是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分,该系统对温度进行实时采集与检测。本设计介绍的单片机自动控制系统的主要内容包括:系统概述、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、部分软件设计及主要技术性能参数。 2. 元器件选择 单片机AT89S52:1个 22uF电容:2个 电阻:1个 万能板:1个 杜邦线:若干 单排排针:若干

DS18B20温度传感器:2个 4位LED显示管:1个 二.软件功能设计及程序代码 1.总体系统设计思想框图如下: 单片机应用 软件调试 软件编程 系统测试和调试 系统集成 硬件调试 选择单片机芯片 定义系统性能指标 硬件设计 2.主程序流程图 3.DS18B20数据采集流程图

4.程序代码 ①、温度记录仪 #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> bit rec_flag=0;.",1); display(l2," ",1); eeprom_format(); display(l1,"Format Successed",1); longdelay(3); break; } if(ser_rec=='N') break; if(autobac_tim>10) break; } autobac_tim=0; break; case 'D':",1); display(l2," ",1); RDTP=512;",1); display(l2," ",1);

30公里远程分布光纤拉曼温度传感器系统

度传感器系统? 彪1 Insoo S.KIM 2 (1 中国计量) 摘 要 本文讨论了分布光纤拉曼温度传感器系统发展的现状。釆用先进的鉺光纤脉冲激光器作为光源,测温范围:0-100°C (可扩展),温度测量不确定度:±2°C,温度分辨率:0.1°C ,测量时间:432秒,空间分辨率:4m 。 反射技术 111U Xiandong 1 WU Xiaobiao 1, Insoo S.KIM 2 f Metrology, Hangzhou 310034; 2. Information & Optics Optical Technology Research Group, Korea Electrotechnology Research Institute, Seoul, 437-808, Korea) distributed optical fiber Raman temperature sensor (DOFRTS) system that use the Er pulse laser as source has been made, it use new measurin g temperature principle of optical fiber amplified anti-Stokes Raman spontaneous scattering. In the s are im Key amplifica no 光纤中光的传播速度和背向光回波的时间,对所测量温度点的定位,它是光纤激光拉曼温度雷达。 电、抗射频和电磁干优,防燃、防爆、抗腐蚀、耐高电压和强电磁场、耐电离辐射,能在有害环境中安全运行是实用的“本安”型传感器。分布式光纤传感器系统在八十年出现,十多年来,技术日趋成熟,国内外研制了产品并开始应用于煤矿、隧道的温度报警、火灾防;油库、油轮、危险品仑库、冷库、大型货轮、军火库等温度报警;各种大、中型变压器、发电机组的度分布测量,热保护和故障诊断;地下和架空高压电力电缆的热检测与监控;火力发电所的配管温度、热系统的管道、输油管道的热点检测;化工原料、照相材料及油科生产过程在线动态检测;高层建筑、 30公里远程分布光纤拉曼温张在宣1 王剑锋1 刘红林1 余向东1吴孝学院,光电子技术研究所,杭州310034; 2. 韩国电气技术研究院,汉城研制了30公里远程分布光纤拉曼温度传感器系统,采用了新的光纤放大的反斯托克斯背向拉曼自发散射测温原理,采用1550nm 掺鉺光纤激光器作为抽运源和高速瞬态波形采样技术,累加平均等信号处理技术,提高了信噪比,解决了弱信号检测问题。采用了智能化恒温技术,使主要元器件在恒温条件下工作,解决了工程应用中环境的造应性。远程分布光纤拉曼温度传感器系统的主要技术指标如下: 光纤长度:31公里,关鍵词 光纤传感器, 分布光纤温度传感器, 背向拉曼散射, 光纤放大的反斯托克斯拉曼自发散射,光时域30km long distance distributed optical fiber Raman temperature sensor system ZHANG Zaixuan , WANG Jianfeng , LIU Honglin Y (1. Institute of Optoeelctronics Technology, China Institute o Abstract The progress condition of the of DOFRTS system is got out in the paper. A 30km long range ystem, 1550nm erbium-doped optical fiber laser, high speed data acquisition card and signal processing technique are used. By using these technique, the problem of weak signal detection is resolved and signal to noise ratio is increased. All components of system are put into an intellectualized constant temperature box and work in constant temperature condition. Stability and environment adaptability proved. By appraisal, performance of the system is listed as follows:length of single mode fiber: 31km, temperature rang:0-100°C (can be expanded) ,temperature measuring uncertainty:±2°C, temperature resolution:0.1°C, measurement time:432s, spatial resolution :4m. words Optical fiber sensors, distributed optical fiber temperature sensors, Raman backscattering, optical fiber,tion of anti-Stokes Raman spontaneous scattering, optical time domain reflection.(OTDR )tech logy. 1 引 言 分布光纤温度传感器系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统(DOFRTS),在系统中光纤 既是传输媒体也是传感媒体。利用光纤的拉曼光谱温度效应[1,2],光纤所处空间各点温度场调制了光纤中传 输的拉曼光散射波,经解调后,将空间温度场的信息实时显示出来。它是一个光纤测量网络;利用光纤的光时域反射(Optical time domain reflection 简称OTDR)技术,由在DOFRPTS 系统中的检测光纤不带代中期治温供 自:浙江省重点科研项目(011101981)资助; 韩国科学技术部韩中光技术研究中心基金项目资助 者简介:张在宣(1936-), 男,教授,中国计量学院光电子技术研究所所长,中国光学学会理事,中国计量测试学会理事。主要事分布光纤拉曼温度传感器和激光光谱测量研究。E-mail:zhangzx@https://www.360docs.net/doc/9011771159.html, ? 基金项作从

分布式光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统原理 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种:基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟,且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 分布式光纤测温 一、引言 随着我国经济的发展,电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展,一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析?如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析?这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻 式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温,无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量,实现了运行设备的实时在线监测,有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中,这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。 二、分布式光纤测温的基本原理 1. 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种:基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布 里渊散射。目前发展比较成熟,且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 (一)光时域反射(OTDR)原理 当激光脉冲在光纤中传输时,由于光纤中存在折射率的微观不均匀性,会产生散射。在时域里,入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为t,激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L,其中v为光在光纤中的传播速度、C为真空中的光速,n为光纤折射率。在测得时刻t时,就可求得距光源L处的距离。 (二)光纤的后向拉曼散射温度效应 当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时,这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞,故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射,反射中有一小部分的反射光,其方向正好与入射光的方向相反(亦可称为后向)。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点光纤所处的环境温度)越高,反射光的强度也越大。利用这个现象,若能测出后向反射光的强度,就可以计算出反射点的温度,这就是利用光纤测量温度的基本原理。 如用公式来表达:当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用,会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射,其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的。如果一部分光能转换成热振动,那么将发出一个比光源波长长的光,称为斯托克斯光;如果一部分热振动转换为光能,

基于物联网的无线温度监控系统

西安邮电大学 专业课程设计报告书 系部名称:光电子技术系 学生姓名: 专业名称: 班级:光电 实习时间:2013年6月3日至2013年6月14日

基于物联网的无线温度监控系统 【一】项目需求分析 承温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系,同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数,例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高,人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响,所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。温度是物联系统中一个十分重要的物理量,对它的测量与控制有十分重要的意义。随着各类物联网的监控日益改善,各类器件的温度控制有了更高的要求,为了满足人们对温度监控与控制,本文设计了物联网家居系统中基于单片机的无线温度监控系统。随着信息科学与微电子技术的发展,温度的监控可以利用现代技术使其实现自动化和智能化。本次设计要求利用单片机及zibbee无线传输模块实现无线温度监测系统,实现温控范围调节及其超温范围报警 【二】实施方案及本人担的工作 1 .系统总体方案描述 系统设计分为2个部分,第一个部分实现温度的检测、显示和发送,第二个部分为数据的接收和显示。第一个设计模块中,利用单片机STC89C52控制温度传感器DS18B20定点检测和处理温度数据,并将当前温度显示在数码管上,接着单片机将采集的温度数据发送给单片机,再通过单片机控制,并将对接收到的温度数据进行一定的转换和处理,然后存放在寄存器中,等待下一步处理,再经过无线发送无线zigbee模块将显示的数据打包发送给第二个模块。第二个设计模块中,同样利用STC89C52单片机作为控制主体,先控制zigbee无线接收模块接收第一个模块发送的数据,然后将接收到数据在上位机上显示,整个过程就是这样。 2. 系统硬件构成 系统硬件方面主要由单片机最小系统,温度传感器DS18B20,4位共阳极数码管,还有zigbee无线收发模块,上位机显示模块组成,目的在于实现温度的准确检测和无线收发所检测的温度数据。 3.单片机最小系统设计 单片机最小系统的设计主要有五个部分组成,电源电路,复位电路,晶振电路,串口电路和控制主体的STC89C52单片机。 电源电路由一个六脚的按键开关,一个1K的电阻,一个10uF的极性电容和一个显示电路供电状态的发光二极管组成。开关为了适应各种情况下能够方便供电,开关外接有一个USB接口和一个DC-5V的标准电源接口作为供电设备使用。除此之外还设计了一个外接电源接口。电源电路如图2所示。

基于智能传感器的分布式现代测温系统

现代测试技术大作业 题目:基于智能传感器的分布式现代测温系统姓名:俞晓星 学院:机电工程学院 专业:测控技术与仪器 班级: 学号: 指导教师:顾小军 教务处制 2011年12月20 日

目录 摘要 (3) 引言 (3) 一、背景及研究意义 (4) 1.1温度传感器的发展状况 (4) 1.2智能传感器的实现途径 (5) 1.2.1 软件化 (5) 1.2.2集成化 (5) 1.2.3 采用新的检测原理和结构实现信息处理的智能化 (5) 1.2.4 网络化 (6) 1.2.5 多传感器信息融合技术 (6) 1.3智能温度传感器的应用背景介绍 (6) 1.4选题背景和研究意义 (7) 二、方案设计与论证 (8) 2.1系统工作原理 (8) 2.11分布式温度采集系统 (8) 2.12无线发送/接收系统 (9) 2.13 上位机系统 (9) 2.2 系统软件设计 (10) 2.3 测试结果及结论 (11) 2.4 结论 (12) 参考文献 (12)

基于智能传感器的分布式现代测温系统 基于智能传感器的分布式现代测温系统 嘉兴学院俞晓星 摘要 分布式测量与控制系统正在从基于现场总线技术的软硬件平台,转向支持开 放的、标准化的技术解决方案。应用无线通信技术、Internet技术和标准智能传感器接口的测控系统可望形成下一代分布式测控系统的雏形。本文对应用无线通信技术、Internet技术和IEEE1451系列标准的分布式测控系统的设计与实现进行了深入系统的研究,并初步建立了一个分布式测控原型系统并简要介绍了该系统的工作原理及设计思想即通过各个不同的传感器终端节点监测温度的高低。在设计的监控系统中,基于LabWindows/CVI及VC环境开发了现代温度监测系统的演示软件,通过软件编程发送到上位机(PC机),并在PC机上用VB界面远程控制和显示测的温度值。该系统结构简单,抗干扰能力强,稳定可靠,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,可应用于仓库测温、楼宇空调控和生产过程监控等领域。较好的实现了传感器节点的系统集成及温度值的远程监控。与此同时本文对智能化测温系统的设计理念、系统结构、系统组装调试过程中所需注意的问题进行了较为详细的阐述。 【关键词】:温度传感器现场总线分布式单片机 前言 自18世纪工业革命以来,工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业,可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 温度是环境监测的重要参数,在一些特定的场合常常需要对温度进行监测。如高压蒸汽管道温度的监测,这些监测对企业的生产至关重要。但很多温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。为了能精确反应温度的空间分布情况,需要解决多点分布测量问题。已有资料表明利用数字化测温器件获取温度,可以克服传统分布式测温系统的一些缺点,如传输距离、放大电路产生的误差等。本文在此基础上采用智能温度传感器DSl8B20,设计一种应用于现代企业的分布式智能温度测量系统。设计DSl8B20与单片机之间通过IIC总线通信并实现PC机与单

一种多点测温系统的设计

一种多点测温系统的设计 1 温度传感器DS18B20 介绍DALLAS 公司单线数字温度传感器DS18B20 是一种新的“一线器件”,它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而 且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新 概念。DS18B20 支持“一线总线”接口,测量温度范围为-55℃~+125℃,在- 10℃~+85℃范围内,精度为±0.5℃;通过编程可实现9~12 位的数字值读数方式;可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化为9 位和12 位的数字量。每个DS18B20 具有唯一的64 位长序列号,存放于DS18B20 内部ROM 只读存储器中。DS18B20 温度传感器的内部存储器包括1 个高速暂存RAM 和1 个非易失性的电可擦除E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结 构寄存器。暂存存储器包含了8 个连续字节,前2 字节为测得的温度信息,第 1 个字节为温度的低8 位,第 2 个字节为温度的高8 位。高8 位中,前4 位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”);第 3 个字节和第 4 个字节为TH、TL 的易失性 拷贝;第5 个字节是结构寄存器的易失性拷贝,此三个字节内容在每次上电复 位时被刷新;第6、7、8 个字节用于内部计算;第9 个字节为冗余检验字节。所以,读取温度信息字节中的内容,可以相应地转化为对应的温度值。表1 列 出了温度与温度字节间的对应关系。 2 系统硬件结构系统分为现场温度数据采集和上位监控PC 两部分。图1 为系统的结构图。需要指出的是,下位机可以脱离上位PC 机而独立工作。增加 上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分 采用8051 单片机作为中央处理器,在P1.0 口挂接10 个DS18B20 传感器,对10 个点的温度进行检测。非易失性RAM 用作系统温度采集及运行参数等的缓 冲区。上位PC 机通过RS485 通信接口与现场单片微处理器通信,对系统进行

HCWS高压无线测温系统

1. 概述 HCWS无线测温系统是专门设计用于高压带电体的运行温度实时监测,该系统采用前沿的无线组网技术设计,实现了高压带电体温度远距离遥测。本产品密封性能良好,室内外均可安全使用。系统具有低功耗、等电位测量、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。 2. 技术特点 (1) 采用2.4G 频段,工作在2400~2483.5MHz(ISM)频段。 (2) 直接序列扩频(DSSS),抗干扰能力更强。 (3) 温度传感器采用LTCC内置天线,体积最小。 (4) 极低的传感器耗电,电池寿命:> 5 年。 (5) 高达65535 个无线传感器编址。 (6) 自动传感器识别,无连线,安装简便。 (7) 传输距离:传感器与主机之间小于80米。 3. 高压开关柜射频无线测温系统结构 通过连续监测高压开关柜内触点或电缆接头的运行温度, 可确定触点和接头处的过热程度, 当发生超温或温度变化率越限时, 系统能够及时发出预警指示。 HCWS系统采用一台中心监测计算机,通过RS485工业总线,连接HCWS无线温度监测仪,每台HCWS都具有一个RS485接口,在无中继器的情况下,多达128个HCWS无线温度监测仪可组成一个无线遥测网络,每台HCWS无线温度监测仪相当于一个无线接入点,它可接入6‐18只无线温度传感器(户外空旷地域可以接入32到64只),系统的中心计算机在线监测所有HCWS无线温度监测仪所测量的温度。 4. 无线射频温度传感器 4.1 温度传感器工作原理 HCWS无线温度传感器用于测量高压带电物体表面的温度,如高压开关柜内的裸露触点、母线连接处、户外刀闸及变压器等的运行温度。无线温度传感器是由温度传感器、测量电路、单片机控制电路、无线调制接口和供电电路组成,如图4‐1 所示,传感器将温度信号通过2.4G无线网络发送到无线温度监测仪。 4.2 无线温度传感器性能指标 (1) 温度测量范围:‐55~+125。 (2) 精度:±0.5℃(‐20~+80℃)。

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