无线测温系统的设计[文献综述].doc

1、 1 本科毕业设计 (论文 )文献综述 电子信息 工程 无线测温系统的设计 摘要 ：测温在生活中起着非常重要的作用，比如在医疗行业、农业等各种行业中都普遍使用。 本文介绍了测温的发展和前景，以及多种测量温度的方法，介绍了无线测温的优点，还有对各种方案的总结。本文最后介绍了 基于 nRF24l01 无线测温系统的设计，本设计方案介绍一种由 nRF24L01 型无线数据传输器和高精度的单总线数字温度传感器 DS18B20 组成的无线数据传输系统 1。 关键词： 无线；测温；温度传感器 1、 背景及意义 无线测温技术拥有许多有线测温技术达不到 的优点，无线测温在线监测系统组网灵活，使有线达不到的环境

2、变为可能，无线测温具有极高的安全性，等电位、单点、绝缘安装，没有任何连接导线，方便安装维护不降低电气设备的绝缘性能，在事故隐患产生时提前预警，有效的避免事故的发生，并且使用无线测温可以有效的节约人员，节约配置，提高工作效率，提高企业自动化监控水平 2。 2、 无线测温的发展 从测温发展的趋势来看，无线行业具有客观的发展前景，早期测温技术采用热电耦、半导体温度传感、感温电缆等技术，到之后的红外线测温技术，随着技术发展到了光纤测温，逐步发展到了现在无线测温 技术。无线测温技术的发展已经是行业趋势，并且有了较为成熟的应用，其市场前景非常的广阔，既具潜力，无线测温系统主要应用于电力、冶金、石油、化工、

3、企业等。 3、 多种测温方法的介绍 3.1 热电阻测温 热电阻由于在测量的灵敏度、线性度等诸多方面均优于热电偶 ，因此 ，热电阻 在中低温区得到了更广泛的应用 3。 热电阻测温原理：利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用的热电阻、有铂电阻和铜电阻。铂电阻在 0 630.74以内测温时， 电阻 Rt 与2 温度 t 的关系为： Rt=Ro (1+At+Bt2)，其中， Ro 是温度为 0时的电阻。铂电阻采用三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。 3.2 热电偶测温 热电偶是一种普遍使用

4、的测温传感器。由于它结构简单，几何尺寸很小，测量精度高，测试又很方便，所以在机床行业中常用于机床温度场、热源、切削温度的测定 4。热电偶测温原理：两种不同的导体或半导体组成闭合回路，当两接点分别置于两不同温度时，在回路中就会产生热电势，形成回路电流。这种现象就是热电效应。热电偶就是基于热电效应工作的。温度高 的接点就是工作端，将其置于被测温度场配以相应电路就可间接测得被测温度值。 3.3 数字温度传感器 所谓数字温度传感器就是：将敏感元件、 A/D 转换队员、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被测温度的数字信号。它的特点就是使用方便，但是他的响应速度较慢。 4、 无线测温方法介绍 随着测温

5、技术的发展，热电阻测温和热点偶测温等测温方法逐渐被无线测温所取代。无线测温是通过无线温度传感器的单片微处理器控制将被测设备温度由温度传感器转换成数字信号，再通过无线发射接收模块传递至读写器，通过微处理器将采集到的温度信息， 通过485 通讯模块上传到一台 PC 计算机 5。将多个传感电子标签分布在读写器的周围，在有效的通讯范围内可以随意添加、删除、移动测温终端。读写器则安装在控制中心，控制中心计算机软件实时监控每个点温度的变化，温度监测计算机从测温通讯终端采集各监测点的运行温度数据，在数据库中作长期保存，实时显示监测点的温度变化曲线，并进行分析，一旦发现温度过热、或急剧升温到设置报警温度立即报

6、警，实现足不出户掌握整个系统的发热状况。 4.1 基于 ZigBee 的无线温度采集系统 邓中华 6设计的基于 ZigBee的无线温度采集系统设计 工作原理 :带有传感器的终端节点分布在工业现场、仓库、建筑物等应用场所的各个角落 ,采集指定点温度信息 ,它们组成以协调器节点为中心的无线数据传输网络 ,并将采集到的温度信息传输给协调器节点 ;协调器节点管理所有与之相连的终端节点 ,并接收来自终端节点的温度信息 ,然后将收集到的所有终端节点的温度信息上报管理中心节点 ;管理中心节点对所获得的温度数据进行记录、显示 ;最后 ,针对不同的场合进行不同的反馈 ,从而采取相应的控制策略 ,或者报警 ,或者

7、对温度进行调控 ,确保设备温度在设定的温度区间 T 1 T 2 内 ,当温度值高于 T 2 时对设 备采取制冷操作 ,当温度值低于 T1 时对设备采取加热操作。 3 使用 ZigBee 技术的特点是低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠和安全。 4.2 基于 ARM 的温度采集与以太网传输系统 徐萍等人 7设计的基于 ARM 的温度采集与以太网传输系统：系统主要有数据采集部分 ,数据传输部分以及辅助调试部分 ,分别负责温度信号的采集 ,温度信息的传送 ,系统调试。系统主要器件有 :LPC2214、 DM9000、 LM235、 JTAG 和串口接口。其中 ,LPC2214 作为系统的核心芯片

8、 ,具有成本低、内部资源丰富的优点 ,负责进行模拟信号的处理 ;温度传感器 LM235 采集模拟信号 (电流信号 ),具有良好的线性性和精度 ;DM9000 控制以太网网络传输分 ;HR601680电压隔离器负责转换电压以符合以太网通信标准 ;JTAG 用于仿真调试 ;串口接口用于调试数据的正确采集 ,以及测试 DM9000 芯片的工作状况。整个系统还包括电源 (电压 )滤波模块 ,ARM系统复位模块 ,时钟电路等。 这个方案的特点是测量精度高、控制精度高、实时性高。以太网的特点是：该系统相对比较便宜且容易安装，直接利用每个工作站网卡上的 BNC-T 型连接器，就可以将电缆从一个工作站连接到另

9、一个工作站， 完成网络传输控制任务。 4.3 基于 nRF24L01 的无线温度采集系统 8 9 10 nRF24L01 是一款工业级内置硬件链路层协议的低成本无线收发器，可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信 ,多种低功率工作模式 11。该无线温度采集控制系统由手持端和采集控制端 2 个部分构成。手持端由触摸按键、段式液晶屏、射频模块、核心处理单元构成 ,用来进行人机交互和系统设置。采集控制端由射频模块、时钟芯片、温度采集、温度控制、核心处理单元组成 ,用来采集温度并响应手持端的各项设置系统结构如图 1 所示 nRF24L01 的特点有成本低、性能高、低功耗、噪声小等。 4 5、 总结

10、随着科学技术日新月异的发展，测温技术从原先的热电阻等有线测温技术已经逐渐被无线所取代，而且无线测温技术也在迅猛的发展，使测温技术拥有更高的性能，更加低廉的价格，更加容易操作，系统更加的简便。 参考文献 1 张明阳 ,郭唐永 .基于 CIP-51 单片机的温度采集系统 J.大地测量与地球重力学， 2007.6:109-110. 2 李辉 ,宋诗 ,周建江 .基于 ARM 和 nRF24L01 的无线数据传输系统 J.国外电子元器 件 ,2008(12):44-46. 3 徐英，王超，姜印平 . 热电阻测温电路设计 J. 工业仪表与自动化装置， 2000， 4:21-22. 4 朱国良，郑桢德 .

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