温度传感器论文十篇

温度传感器论文篇1

关键词：HMP45D，温湿度传感器，原理，维护

 

引言

HMP45D温湿度传感器是芬兰VAISALA公司开发的具有HUMICAP技术的新一代聚合物薄膜电容传感器，目前大连周水子国际机场空管气象部门已投入业务运行的自动气象站[1]，均采用该传感器。论文范文，。由于该传感器的测量部分总是要和空气中的灰尘和化学物质接触，从而使传感器在某些环境中产生漂移。论文范文，。而仪器的电气参数会随时间的推移、温度变化及机械冲击产生变化，因此传感器需要进行定期维护和校准。

1.HMP45D温湿度传感器的结构

HMP45D温湿度传感器应安装在其中心点离地面1.5米处。其中，温度传感器是铂电阻温度传感器，湿度传感器是湿敏电容湿度传感器[2]，即HMP45D是将铂电阻温度传感器与湿敏电容湿度传感器制作成为一体的温湿度传感器，如图1所示。

图1 HMP45D温湿度传感器外型图

2.HMP45D温湿度传感器的工作原理

2．1 温度传感器工作原理

HMP45D温湿度传感器的测温元件是铂电阻传感器Pt100，其结构如图2。铂电阻温度传

感器是利用其电阻随温度变化的原理制成的。标准铂电阻的复现可达万分之几摄氏度的精确度，在-259.34～+630.74范围内可作为标准仪器。铂电阻材料具有如下特点：温度系数较大，即灵敏度较大；电阻率交大，易于绕制高阻值的元件；性能稳定，材料易于提纯；测温精度高，复现性好[3]。

图2 铂电阻温度传感器结构图

由于铂电阻具有阻值随温度改变的特性，所以自动气象站中采集器是利用四线制恒流源供电方式及线性化电路，将传感器电阻值的变化转化为电压值的变化对温度进行测量[4]。铂电阻在0℃时的电阻值R0是100Ω，以0℃作为基点温度，在温度t时的电阻值Rt为

(1)

式中：α，β为系数，经标定可以求出其值。由恒流源提供恒定电流I0流经铂电阻Rt，电压I0Rt通过电压引线传送给测量电路，只要测量电路的输入阻抗足够大，流经引线的电流将非常小，引线的电阻影响可忽略不计。所以，自动气象站温度传感器电缆的长短与阻值大小对测量值的影响可忽略不计。论文范文，。测量电压的电路采用A/D转换器方式。

2．2 湿度传感器工作原理

HMP45D温湿度传感器的测湿元件是HUMICIP180高分子薄膜型湿敏电容，湿敏电容具有感湿特性的电介质，其介电常数随相对湿度的变化而变化，从而完成对湿度的测量。湿敏电容主要由湿敏电容和转换电路两部分组成，其结构如图3所示。它由上电极(upper electrode)、湿敏材料即高分子薄膜(thin-film polymer)、下电极(lower electrode)、玻璃衬底(glass substrate)几部分组成。

图3 湿敏电容传感器结构图

湿敏电容传感器上电极是一层多孔膜，能透过水汽；下电极为一对电极，引线由下电极引出；基板是玻璃。整个传感器由两个小电容器串联组成。湿敏材料是一种高分子聚合物，它的介电常数随着环境的相对湿度变化而变化。当环境湿度发生变化时，湿敏元件的电容量随之发生改变，即当相对湿度增大时，湿敏电容量随之增大，反之减小，电容量通常在48～56pF。传感器的转换电路把湿敏电容变化量转换成电压量变化，对应于湿度0～100%RH的变化，传感器的输出呈0～1V的线性变化。由此，可以通过湿敏电容湿度传感器测得相对湿度。

3．HMP45D温湿度传感器的校准和维护

对HMP45D 传感器的维护，要注意定期清洁，对于温度传感器测量时要保证Pt100 铂电阻表面及管脚的清洁干燥。论文范文，。在清洗铂电阻时一定要将湿度传感器取下，使用酒精或异丙酮进行清洗。其具体步凑如下：

1） 旋开探头处黑色过滤器，过滤器内有一层薄薄的白色过滤网，旋出过滤网，用干净的小毛刷刷去过滤网上的灰尘，然后用蒸馏水分别将它们清洗干净。

2） 等保护罩和滤纸完全风干之后，将其安装到传感器上。然后再将传感器通过外转接盒连接到采集器上，再和湿度标准传感器一起放入恒湿盐湿度发生器进行对比。恒湿盐容器的温湿参数[4]如表1。

表1HMP45D校准前后数据对比

温度传感器论文篇2

关键词：STC89C51，多点温度测量，DS18B20

 

一、引言

在工农业生产和科学研究中，温度的测量和控制有着非常重要的作用和广泛的应用。目前国内外新型的温度传感器正向数字化、智能化、网络化的方向迅速发展。多路温度检测方法有很多，传统方法多以热敏电阻和热电偶等元件，但都存在可靠性差、精度低、接线复杂的缺点。，STC89C51。

本文提出利用美国Dallas公司生产的DS18B20数字温度传感器和STC89C51单片机构成的多路测温系统，采用单总线的接线方式，单根总线可以挂接多个传感器，该系统接线简便，体积小，非常适合用于工农业生产及科研中。

二、DS18B20简介

美国Dallas公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

DS18B20测量温度范围为-55℃至+125℃,-10℃至+85℃范围内精度为±0.5℃。DS18B20包含一个独特的序号，多个DS18B20可以同时存在于一条总线。，STC89C51。，STC89C51。这使得只利用单片机的一个I/O端口就可以读取多个温度传感器的测量数据，从而完成多点温度的测量。

三、多点温度测量系统设计

1、硬件设计

本设计中以STC89C51单片机为核心控制元件，以DS18B20为温度传感器组成多点温度测量系统，系统硬件电路图如图1所示。

图1 多点温度测量系统硬件电路图

2、软件设计

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，主机在进入操作程序前必须逐一接入DSl8B20用读 ROM(33H)命令将该DS18B20的序列号读出并进行匹配。，STC89C51。

当主机需要对在同一总线的多个DSl8B20的某一个进行操作时，首先要发出匹配 ROM 命令(55H)， 紧接着主机提供 64 位序列(包括该DSl8B20 的 48 位序列号) ，之后对每个DS18B20进行读取温度操作，把所读取的温度显示在液晶屏上。，STC89C51。让用户能实时、方便的观看每个点的温度。其软件流程图以及部分程序如下图所示。，STC89C51。

⑴软件流程设计

温度传感器论文篇3

【关键词】变压器；油温

1.引言

随着计算机和通信技术的快速发展，人们能够更加方便的得到信息，读取信息，这给人们生活带来了方方面面的变化，变压器作为是电力系统网络中重要的设备，它的发明为远距离配送电提供了重要保证。变压器使用的油是保证变压器减少老化的重要成分，油因为天气环境或者内部所含量发生了变化，油会出现多种变化，最后影响变压器的使用寿命。并且变压器经过长时间运行，产生许多问题跟油质有比较大的关系，变压器里充满了油，起着绝缘和冷却作用，通过对流循环保证变压器的各部分工作稳定，大部分变压器老化是由于热故障造成的，由于油引起的故障，也占一大方面，传统的人工方法观察，不太及时，智能信息处理现在发展很快，取得了很好的效果。最近几年传感器技术得到飞快发展，并且得到了许多成功的应用，温度传感器可以根据不同的温度选择不同标准的传感器，而且效果不错。通过分析变压器油路结构和变压器基本工作原理后，讨论利用设置温度传感器来进行多个变压器油温检测。对于变压器的油温进行测量，变压器参数都有一定的指标，如果超过或低于这个指标，温度过高会影响变压器的老化，油质变坏，变压器老化加快，利用传感器油温检测油温并传送到监控终端及时显示，便于分析[1]。所以研究使用传感器进行变压器油温温度检测具有重要意义。通常的信息处理方法步骤如图1所示。

先通过收集信息，然后把信息使用各种方法进行处理，最后通过计算机分析信息，再把分析的信息进行备份打印。

2.基本概念

2.1 变压器基本原理

变压器是一个静态的电气设备，根据电磁感应原理，变压器是在绕组之间的电路中来转换能量，当变压器一侧的绕组通过电流时，那么，就会产生磁场，在闭合的电路中产生一个变化的磁通量，使得在变压器中有变化的磁通量，通过这个变化的磁通量在次级线圈中产生变化的电动势，这样电路中就会有电流通过带动负载发热、发光。因此，变压器是电力系统中重要的电力装置[2]。

2.2 传感器测温基本原理

通常测温元件有压力温度计、热电偶、热电阻、热敏电阻。、压力式温度计根据压力和温度之间的变化来进行测量的，温度范围可达-100～600，它结构简单，具有防爆等特点。热电偶温度传感器基于塞贝克热电动势效应，是两种不同的导体两端构成回路，形成温差电动势而合成的。其测量温度可达-200～1600。热电阻基本原理是基于使用金属导体电阻值伴随着温度的改变来进行温度的测量，性能稳定、精度高、其测量温度，测量温度-200～500度。热敏电阻是由电阻值随着温度而显著变化的半导体电阻材料组成[3，4]。

3.变压器油温检测

变压器由铁芯、绕组、绝缘套管、分接开关、油箱、和冷却部分等组成，变压器的各部分之间起着相互绝缘的作用。变压器油起着绝缘和冷却作用，在变压器运行当中起着非常重要的作用，其基本来源是矿物油，里面含有许多化学成分，当与空气接触时，会被氧化，油作为矿物油有其许多化学性质，如、油的比重、粘度、凝固点、闪点、灰分、硫含量、油的颜色等。这些性质带给了油的不稳定性。当变压器正常工作一段时间后，变压器油的大部分性质会转化，油会变质，这样会严重影响变压器的工作状况，会加速变压器的老化，所以做及时的了解变压器的信息显得非常重要[5]。当变压器正常运行时，铁芯和绕组产生损耗使得其他部位温度升高，利用油的循环和对流把铁芯和绕组损耗而产生的热传递散热片，在传送到外面环境中，当散热与发热温度趋于平衡时，变压器温度处于稳定。传感器信息技术在军事、工业控制、医疗等多领域起着重要的作用，变压器油温温度升高对于变压器的使用寿命有着重要的影响，使用传感器获得检测信息，再通过通信线路传到电脑，利用计算机分析油温度升高的原因，再去做相应的处理。这样各部分的油温会清晰出现在计算机上。变压器油温检测在变压器使用年限中有着重要的作用，变压器的老化受到变压器油温的影响，根据变压器的组成结构和油循环情况和传感器基本原理，本文基本思想是使用传感器测量变压器的的油温，然后把采集的温度进行前后对比分析，获得精确的温度来进行判断变压器的异常情况。信息技术发展很快，变压器在高温下长时间运行，会减少变压器的使用寿命，绕组温度每升高8度，变压器使用年限缩短一半，想使得变压器其使用寿命延长，就必须保持油的温度在一定的温度内[6]。传感器油温检测结如图2所示。

多个变压器设置监测点，每个变压器油路上面有个测温传感器组成，利用传感器采集温度信息，再把温度信息进行处理传输，最后使用计算机来分析数据、备份数据。

4.展望

传感器检测技术在设备故障中有着重要的作用，变压器的油温检测一直也是研究的热点。通过油温的变化可以更好的了解变压器绕组和铁芯的温度变化情况，因为一旦变压器的油温升高时间过长，变压器的绝缘会很大程度上受损，变压器的绕组绝缘会被击穿，会使得绕组烧坏，变压器不能正常工作。所以需要对于变压器油温进行检测，利用一些新的方法来对于油温进行观察，还有通过无线的方法进行非接触式油温检测。在变压器使用检测方面有着一定好处。本文首先研究了计算机信息技术发展的现状，通过分析了传感器和变压器的基本结构原理，讨论了油温升高的影响因素，通过在变压器设置传感器进行测量，这样以便能更准确、更方便测出油温信息，通过这些信息来感知绕组信息，使用传感器采集再把采集的信息进行处理，这种方式对变压器油温检测会有大的提高。

参考文献

[1]董其国.电力变压器故障与诊断[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]国智文.配电变压器实用技术[M].北京：中国电力出版社，2011.

[3]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统[M].北京：中国电力出版社，2004.

[4]郑华耀.检测技术[M].北京：机械工业出版社，2010.

[5]徐士高.变压器油问题[M].北京：电力工业出版社，1956.

[6]（苏）布里亚诺夫（Б.П.Буръянов）；董伯实译.变压器油[M].北京：电力工业出版社，1957.

作者简介：

温度传感器论文篇4

【关键词】两缸两冲程小型发动机；电控单元；ECU；控制策略

0 引言

两缸两冲程小型发动机结构简单、体积小重量轻、并且升功率显著高于四冲程发动机，由于有着以上优点，被广泛应用于小型摩托车、航模甚至是小型的发电设备上。[1]本文对两缸两冲程小型发动机的控制原理、系统构成及系统设计要求进行了研究，在此之上提出了一种适用于该类发动机的控制策略，以及相应的控制单元ECU的设计方法。[2]

1 控制系统的基本结构和设计

控制系统由传感器、控制器ECU和执行器三个部分组成。空气经过节气门进入进气道，燃油经喷油嘴喷射进入进气道，跟新鲜空气混合后进入气缸。在气缸内经火花塞点火燃烧，废气由排气管排出发动机。[3-5]

1.1 传感器

本文设计的电控系统所用的传感器主要有：发动机曲轴位置传感器、节气门位置传感器、进气温度压力传感器和排气氧传感器。

1）发动机曲轴位置传感器

该传感器主要有磁电式和霍尔式两种，本文采用磁电式。曲轴前端安装有特定齿数的齿，齿的边缘安装传感器。当齿旋转时候，传感器端即可产生相应位置的脉冲信号，使用整形电路对该脉冲电路进行整形成为矩形波，当发动机转速高时，矩形波的波幅较窄，当发动机转速低时候，矩形波的波幅较宽。ECU依次来计算发动机的转速。

2）节气门位置传感器

节气门位置传感器向ECU提供进气道节气门的角度位置，该数据是计算发动机的进气量、负荷和驾驶意图的重要参数。

节气门通常分为电子式和拉线式两种，本文采用的是自行研究开发的主动驱动式电子节气门，图1是该节气门的结构示意图。[6]ECU通过CAN总线连接该节气门部件，控制电路获取信号后驱动直流电机转动，电机的扭矩通过齿轮组带动蝶阀转动。蝶阀轴顶端安装有霍尔传感器，当蝶阀转动时，该传感器会感应到该变化，转换成跟角度相应的模拟信号，并将该信号传递给控制单元ECU。

3）进气温度压力传感器

本文采用的是温度压力一体是传感器，具有体积小重量轻的优点，尤其适合小型发动机使用。该传感器安装在进气系统的过渡管路上。

4）氧传感器

氧传感器安装在发动机的排气管中，用于测量发动机尾气中的氧含量。使用该传感器进行喷油的闭环控制，可以精确控制喷油量达到理论空燃比。

1.2 电控单元ECU

发动机电子控制单元ECU是整个电控系统的核心部分，它在发动机运转过程中接收传感器信号，并进行处理计算后向执行器发出控制信号，执行器按照ECU的控制意图进行工作。

图2是本文使用的控制器的构成图，图中左侧是上文描述的传感器，其中曲轴位置传感器是整形后的矩形波，连接至ECU的Timer管脚，ECU通过边沿触发中断来进行信号分析和计算。其他三个传感器的信号均为AD信号。控制器的右侧是点火、喷油和氧传感器加热器这三个执行器。

1.3 执行器

本文的执行器主要有喷油器、点火线路和氧传感器加热器三个部分。

1）喷油器

喷油器是一种电磁开关装置，由发动机控制单元ECU发出PWM波形，经过放大后驱动电路来控制喷油器的开启和关闭，通过喷油脉宽即PWM波形的幅度来控制电磁阀的打开和关闭之间的时间，进而控制喷油量。通过喷油正时来控制电磁阀打开的时机，进而控制喷油提前角。

2）点火线路

点火线路由点火线圈和火花塞两个部分组成，控制单元ECU通过Timer管脚发出PWM波形，进而控制初级线圈导通，最终达到控制点火的提前角和和点火能量效果。

3）氧传感器加热器

本文选用的氧传感器LSU4.9的工作温度在750℃附近，偏离这一工作点，会直接导致测量偏差，进而引起喷油量计算的不正确，导致发动机工作异常。因此有必要对氧传感器进行温度控制。

图3是氧传感器的温度控制图，把传感器上的温度和要求温度一起导入ECU，经过PID计算计算后，输出PWM信号，该信号经放大电路放大后引入加热丝，进而引起氧传感器的稳定变化，达到闭环控制的效果。

2 控制策略研究

图4是本文所采用的系统控策略，整个控制系统分为7个计算模块，分别是转速计算、点火提前角计算、点火脉宽计算、喷油提前角计算、喷油脉宽计算、点火控制计算和喷油控制计算。以下分别加以叙述：

1）转速计算

该计算任务是中断任务，当ECU捕捉到脉冲边沿，发生中断任务，计算相邻的脉冲波形的间隔，加以滤波，即可获得当前发动机的转速。

2）点火提前角计算

该任务是定时任务，每隔10ms计算一次。点火提前角以发动机转速作为计算参数。当低转速时，输出较小的点火提前角，当高转速时输出较大的点火提前角。

3）点火脉宽计算

点火脉宽以进气温度和进气压力作为计算参数。当进气温度低进气压力高时，适当提高点火时间，当进气温度高进气压力低时，适当降低点火时间。

4）喷油提前角计算

喷油提前角以转速作为计算参数。当低转速时，输出较小的喷油提前角，当搞转速时，输出较大的喷油提前角。

5）喷油脉宽计算

喷油脉宽以废气氧含量、进气压力、发动机转速和节气门位置为计算参数。其中进气压力和发动机转速设计为一张三维表，进气压力越高转速越高，说明发动机负荷越高，此时应加大喷油脉宽，进气压力越低转速越低，说明发动机负荷越低，此时应减小喷油脉宽。废气氧含量对以上计算结果进行修正，让空燃比保持在理论空燃比附近，达到节能减排的效果。节气门位置对以上计算结果进行二次修正，以达到较好的操纵性能。

6）点火控制任务

该任务是实时中断任务，发生在上止点时刻。当ECU通过曲轴相位传感器的信号判断出发动机处于上止点时，发生该任务。在该任务中，ECU把点火提前角的计算结果进行转化设置在Timer寄存器中开始计时，以达到在点火提前角达到的达到的时刻计时完成，发生点火中断，继而发出指定点火脉宽的PWM波形。该波形经放大后驱动点火线路打火。

7）喷油控制任务

该任务跟点火控制任务基本类似。

3 结论

本文主要介绍了两缸两冲程活塞小型发动机电控系统的控制器ECU和控制策略的设计方法。依次方法设计出了一款满足该领域使用要求的高度集成化的控制器，该控制器层次简洁、清晰，模块之间相互独立，提高了系统的可靠性。经试验验证，完全达到了对该类型小型发动机的实时性和精度的控制要求。

【参考文献】

[1]黄建，曹占国.小型二冲程航空汽油机电控系统研究[J].小型内燃机与摩托车，2012，2.

[2]马二林.FAI二冲程缸内直接喷射航空用打洞机的研究[D].天津大学，2013.

[3]姜学敏.某型发动机电控燃油喷射技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2013.

[4]杨时威.基于XCP协议车用标定系统的研发[C]//中国内燃机学会第四届青年学术年会论文集，2006.

温度传感器论文篇5

【关键词】激光器;温度传感器;蜂鸣报警;单片机;温度监测

1.引言

本文研制了一种基于单片机微处理器控制的温度监测与报警系统，属于小型温控仪，用于实验室半导体激光器的温度监测。系统采用了以单片机为核心，通过温度传感器对激光器温度进行实时监测，并在超过预试温度时，蜂鸣器进行报警。

2.设计总体方案

本设计要实现的功能是：实时显示当前激光器的温度，并且允许用户设定温度阈值，当激光器温度超过阈值时，系统会以蜂鸣器蜂鸣的方式进行报警提示。

依据功能设定，本系统主要分为三个模块：温度采集模块，数据处理模块，用户交换模块。

其中温度采集模块使用的是DSl8B20型单线智能温度传感器，它具有体积小，接口方便，传输距离远等优点。

数据处理模块使用的是AT89C51单片机，其完成温度数据的采集，运算和逻辑控制的功能。

用户交换模块主要有按键和蜂鸣器构成。其中按键用于用户设定温度阈值，蜂鸣器用于提醒用户。

单片机作为主控制器，主要负责处理有温度传感器送来数据，并把处理好的数据送向显示器模块，温度传感器主要用来采集激光器的温度，并把采集到的数据送回单片机，按键电路主要是用来完成单片机复位操作和温度初始值的设定，蜂鸣器电路就是三极管来实现的，用来判断激光器温度是否超出设定数值，显示电路主要用来显示当前温度。

3.温度监测与报警系统各功能的硬件设计

单片机是整个系统的控制中枢，它指挥器件的协调工作，从而完成特定的功能。每一个模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。本系统主要硬件包括电源电路，蜂鸣器电路，LED显示电路以及温度传感器电路。

3.1 主控制电路和测温时控制电路

本次硬件的核心就是AT89C51，其他电路都是围绕他所设计的，温度传感器DS18B20接单片机AT89C51的P2.3口。显示器LED与74LC373相连接到单片机AT89C51的P1.0口至P1.7口，蜂鸣电路接单片机AT89C51的P3.3口，当温度高于预设值时蜂鸣器蜂鸣报警，增加单片机的输出能力，增加单片机的输出电流，故使用电阻来完成。具体原理图如图1所示。

图1 系统电路原理图

图2 传感器电路图

3.2 主要模块的电路

3.2.1 单片机最小系统电路图

单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路.

复位电路：由电容串联电阻构成，当系统一上电，RST脚将会出现高电平。这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。适当组合RC的取值可以保证可靠的复位。

晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合）/12MHz（产生精确的us级时歇，方便定时操作）。

3.2.2 蜂鸣器报警电路

本设计采用蜂鸣音报警电路，蜂鸣器的额定电流≤30mA。而对于AT89C51单片机，P3口的灌电流为15mA，由此可见，紧靠单片机的P3口电流是不能驱动蜂鸣的，必须使用晶体管放大电路，为了单片机功率更小，所以使用PNP型晶体管，当激光器的温度超度预设值时，基极变为低电平，蜂鸣器工作。

3.2.3 显示电路

本文采用的是共阴极数码管，因而各数码管的公共极接电源GND，要显示某字段则相应的移位寄存器74HC373的输出线必须是高电平。P0口接8个按键，分别编号为KEY1--KEY8。当某个按键按下时。某个数就显示在数码管上。

3.2.4 传感器电路

在本设计中采用的是DS18B20数字温度传感器，其接线方便，封装成后可应用于多种场合。具体电路图如图2所示。

4.仿真与调试

本次设计的所有仿真都在Proteus里完成，这些仿真包括阈值的设置，蜂鸣器的实现与数码管的显示。在本次设计中，这些仿真都得以实现，系统电路原理图如图3所示。

图3 系统电路原理图

5.结论

本次设计是基于单片机的温度设计，包括硬件部分和软件部分两部分。在论文完成过程中，先从软件部分开始设计出整个流程图，然后才开始硬件电路的设计。但是在软件设计过程中，由于一些客观原因存在，硬件电路不是很美观，一些电容和电阻设计的有点出入，但整体不影响实验结果。在仿真时，学习了Proteus ISIS和Keil Vision3的基本知识，通过此软件对电路的仿真，基本上完成了论文的设计目的。

参考文献

[1]周瑜，丁永奎，倪文俊，谭莉，等.半导体激光器的高精度温控仪[J].量子电子学报，2003，20（4）：431-434.

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[3]陈梁，刘春霞.大功率激光二极管的精密恒温制冷系统[J].激光与红外，1999，29（4）：249-252.

[4]张慧平，戴波，杨薇.现代控制理论在过程工业中的应用和发展[J].北京石油化工学院学报，2006，14（3）：56-61.

[5]程继兴，刘霞.看门狗技术在单片机应用系统中抗干扰[J].电子测量技术，2005（1）：29-30.

温度传感器论文篇6

关键词:半导体 温度传感器

一、温度传感器原理

温度是一个基本的物理量,自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。在半导体技术的支持下,相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

1、接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。

2、非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。 非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制,因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温,主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展,辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展,700℃以下直至常温都已采用,且分辨率很高。

二、智能温度传感器发展的新趋势

进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

1、提高测温精度和分辨力 在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到1℃。目前,国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是9~12位A/D转换器,分辨力一般可达0.5~0.0625℃。

2、增加测试功能 新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。对某些智能温度传感器而言,主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率,分辨力及最大转换时间。 智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。

3、可靠性及安全性设计 传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其噪声容限低,抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度传感器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D转换器,它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号,再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术,来提高有效分辨力。Σ-Δ式A/D转换器不仅能滤除量化噪声,而且对元件的精度要求低。

三、半导体温度传感器测温原理及其关键技术

硅基IC电路中,可实现温度传感功能的元器件主要有集成电阻器、二极管、双极晶体管、MOS晶体管。当然,还有各种利用MEMS工艺制造的热敏电阻器、热电偶等,但目前基本上还与CMOS工艺不兼容。

1、双极晶体管温度传感器

二极管的电流包括扩散电流和耗尽层、表面层里的产生复合电流,后者在双极晶体管的基极互相抵消,所以,正向偏置的双极晶体管的集电极电流IC基本上都是纯扩散电流,若利用高精度电流源,令2个匹配晶体管的集电极电流相同,ΔVBE将和绝对温度成正比。但这样得到的温度电压曲线起点是绝对零度,对于-50～150℃的测温范围,电压输出不是0～5V,对于后端A/D来说,需要额外的电平移动电路。通过构造Vf=aVptat-VBE1和Vref=VBE1+aVptat可以得到任意的过零点TZ以及几乎不随温度变化的恒压源。采用BJT的优点是低成本、长期稳定性、高灵敏度、可预测性较高,以及相关温度的时间非依赖性。缺点是受自生成熟、工艺容差的影响,以及热循环后信号有小漂移和小数量级的非线性。为了工艺兼容,需要采用寄生三极管技术实现,主要有2种结构:纵向双极晶体管,横向双极晶体管。

2、CMOS温度传感器

利用CMOS构建温度传感器一般有2种途径。其一是利用MOS管的亚阈值区构造MOS管的PTAT,灵敏度可达1.32mV/℃,但对偏置源的依赖有100mV/V,且高温下会产生漏电,因对阈值电压VT依赖大,在高性能要求时,必须有大范围的微调和校准,不具备长期稳定性;另一途径是通过强反型状态下,MOS管的载流子迁移率μ与VT和温度的关系加以测量。基于此有5种设计方案:即只基于μ随温度的改变;只基于VT随温度的改变;同时考虑VT和μ2个变量;利用MOS器件的零温度系数点,以及利用逻辑门延时随温度增加的原理来构建的数字环振。CMOS温度传感器和基于寄生BJT的温度传感器相比的主要优势在于模型精确,受封装影响小,在AC电源下衬底漏电小,且占用芯片面积小等优势,但其主要的缺点是受工艺波动的影响要大于后者,所以,产业界目前仍普遍采用CVBT技术。

3、半导体温度传感器

输出方式采用模拟输出的温度传感器需要外加线性化电路及校准,因此,会使成本增加。而数字化接口或频率输出能使性能更可靠,即使在量产时仍能保持其精确度。频率输出通常采用的方法是做一个环形振荡器或张驰振荡器。前者会受VDD变化的影响,而后者理论上与VDD无关。两者都基于相同的原理,通过对电容器的充放电产生振荡,充放电电流来源于某个温度敏感元件。为了数字接口输出,有通过片上计数器实现,其主要缺点是面积大;另一种方案是采用片上集成A/D,然后,通过I2C等总线协议输出。

结论

温度传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。该领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,随着新一代温度传感器的开发和产业化,竞争也将变得日益激烈。

参考文献

缪家鼎, 徐文娟, 牟同升. 光电技术. 杭州: 浙江大学出版社

温度传感器论文篇7

【关键词】AT89C52 蓄电池 DS18B20 通讯电路 Labview

温度是工农业生产，科学研究和生活领域中一个非常重要的物理参数，目前对温度的测量已有许多方法，可以将其分为两类：一种是传统的接触式测量通过原始的玻璃管，热电阻和热电偶等等；另一种是目前流行的非接触式测量通过红外测温。然而非接触式测温只在医学领域得到应用，其应用最广的还是传统的测温方法，随着信息技术的迅猛发展，属于信息技术的前沿尖端产品传感器也朝着单片集成化，智能网络化和单片系统化迅速发展，尤其是被广泛用于工农生产，科学研究和生活等领域的温度传感器，其数量和发展速度高居各传感器之首。本文将介绍由DALLAS公司生产的DS18B20数字温度传感器以及它的设计。

1 系统总体设计

本系统是基于单片机的对蓄电池的温度检测系统设计，由DS18B20温度传感器和A/D转换器TLC1549分别完成对温度和电压的检测，电源电路实现为单片机提供稳定的电压，同时。单片机对温度和电压信号的数据进行采集并处理，控制LCD显示器来显示采集的温度，如果检测到的温度超过了单片机设定的上限值或者下限值，那么与单片机相连接的声光报警电路就会发出报警信号。本系统采用了RS-232通讯标准，实现了与上位机的通讯，将采集到的温度电压信号传送到PC机上进行显示，做到简单明了化。蓄电池温度检测系统的总体设计方案如图1所示。

2 电路设计

2.1 DS18B20的接口电路

DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器，它使用1-Wire（单线）接口，这种总线只需要一条I/0线进行数据传输，这种集成化的智能温度传感器与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，然后通过串行通信方式输出。DS18B20具有微型化，低功耗，高性能，抗扰能力强，易于与微处理器接口等优点适合用于各种温度测控系统。

DS18B20与微处理器的连接有两种方式，可以采用寄生电源方式，其VCC和GND端均接地；也可采用如本图所示的外接电源方式，其中VCC端用+3V～+5.5V电源供电。

在本设计中我们采用的是外接电源的工作方式。利用单片机的P20-P25引脚与DS18B20相连接，其电路如图2所示。

2.2 电压检测电路设计

测量电路输出信号是模拟信号，要经过A/D转换才能送到单片机进行处理。TLCl549是串行方式输出数据，它与单片机的接口电路如图3所示。

单片机的P0.3口与I/O CLOCK输入相连，它来控制I/O时钟；P0.4口与A/D转换结果输出相连，它将A/D转换结构输入到单片机里；P0.5口选相连，它来控制A/D转换器的选通。

2.3 RS-232通讯电路

在本文研究的检测系统中，计算机与上位机的通信就是通过RS-232总线来完成的。MAX232需要4个电解电容C1、C2、C3、C4 ，是内部电源转换所需电容，其取值均为1μF/25V。宜选用钽电容并且应尽量靠近芯片，C5为0.1μF的去耦电容。单片机与MAX232的串行通信接口电路如图4所示。

3 软件程序设计

软件设计采用模块化的方法，主要有主程序、键盘扫描以及按键处理程序、温度检测程序、电压检测、液晶显示程序、温度报警程序。开始时首先开定时器中断T0和外部中断INT0，LCD显示基本的画面，紧接着采集温度和电压，然后判断各个标志位进行相应的函数调用。

3.1 温度检测程序设计

温度检测部分主要是由以下几个部分构成：单片机和温度采集部分。其中单片机部分我们采用的是AT89C51，它是整个检测系统的控制中心，我们将AT89C51的P2.0脚与DS18B20相连接，采用的是外接电源工作方式。温度检测的流程如图5所示。

3.2 电压检测程序

在芯片选择CS无效情况下，TLCl549的最初被禁止且DATA OUT处于高阻状态。当串行接口把CS拉至有效时，转换时序开始允许I/O CLOCK工作，并使DATA OUT脱离高阻状态，串行接口然后把I/O CLOCK序列提供给I/O CLOCK，并从DATA OUT接收前次转换的结果。I/O CLOCK从单片机接口接收长度在10和16个时钟之间的输入序列。开始10个I/O时钟提供采样模拟输入的控制时序。在CS下降沿前次转换的MSB出现在DATA OUT端。10位数据通过DATA OUT被发送到单片机的接口。为了开始转换，最少需要10个时钟脉冲。如果I/O CLOCK传送大于10个时钟长度，那么在10个时钟的下降沿内部逻辑把DATA OUT拉至低电平，以确保其余位的值为零。在正常进行的转换周期内，规定时间内CS端高电平至低电平的跳变可终止该周期，器件返回初始状态输出数据寄存器的内容保持为前次转换结果。A/D转换的程序流程图如图6所示。

3.3 液晶显示程序设计

向液晶控制器送数据，显示所测的和所设置的数据。在编程时需经历LCD初始化编程和LCD显示编程两个过程。在LCD初始化流程设计时，首先是上电复位，延时大于40s以后进行功能设定，所选用的是8位接口控制字和基本指令级，中间插入延时。接着打开显示设置，选择整体显示开，游标显示关和正常显示。然后清除屏幕显示，选择设定DDRAM的地址计数器为00H；更新设置进入设定点将I/D设为1和游标右移AC加1。最后进入设定点控制字，选择游标右移，地址计数器加1。

4 图形化编程语言LabVIEW

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench实验室虚拟仪器工程平台）是一种图形化的编程语言（G语言）。LabVIEW程序包括三部分：前面板、框图程序和图标/接口部件。前面板模拟真实仪器的前面板，用于设置输入数据和观察输出量。输入量称为Controls，输出量称为Indicators。用户可以使用多种图标，如旋钮、开关、按钮、图表、文本框、图形等，使前面板直观易懂。

与传统的文本式程序设计一样，LabVIEW也有控制流程图功能执行的部分，它们包括sequence、case statement、for loop、while loop结构，它们被图形化地描述成边界结构，像在传统的线形化程序设计中可以插入代码段一样，可以把图标放在LabVIEW图形结构的界限内部。

5 结论

论文主要研究内容是DS18B20温度传感器检测问题，对蓄电池环境温度和电压进行实时检测和报警的设计，在论文的最后引入液晶显示模块，将采集到的数据送到LCD上，并将检测到的数据跟设定的上下限值显示出来，做到一目了然。

参考文献

[1]李广弟等.单片机基础[M].北京航空航天出版社，2001.

[2]刘宝元等.基于单片机的温湿度监控系统设计[J].中国科技核心期刊，2009.12（3）：4-6.

[3]王洪业.传感器技术[M].长沙：湖南科学技术出版社，1995.

[4]阎石编著.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998.

[5]刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计[M].北京：电子工业出版社，2003.

作者简介

李佳怡（1986-），女，吉林省吉林市人。硕士学位。现为吉林化工学院助教。研究方向为控制工程、控制理论与控制系统仿真。

温度传感器论文篇8

关键词 无线传感器网络；粮情测控；温度；湿度；传感器节点

中图分类号 F325.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）10-0339-02

作为一个农业大国，粮食生产和储备至关重要[1]。随着我国经济的快速发展和粮食储备的日益增加，大型粮食储备库的建设对粮情测控技术也提出了越来越高的要求。粮情监测是储备库中防止粮食霉烂、保质存放的重要环节。我国粮食生产、需求与储备量都很大，大量粮食在储备的过程中常因粮食湿度过大而升温发热，导致大量粮食腐烂变质，给国家带来巨大损失。基于无线传感器网络的粮情测控系统，不需要有线网络的支持，仓库安装简单方便，系统稳定可靠，可维护性好，可动态监测仓库粮情变化情况，为粮食的储藏安全提供了重要保障，粮库管理自动化与智能化水平得到提高。

1 粮情测控系统概述

利用电子技术和现代计算机技术对粮库粮食的物理储藏状态及其他质量影响因素进行检测、数据储存与分析，并对通风、冷却、熏蒸等储粮技术设施进行适时控制的系统即为粮情测控系统[2]。其可根据储备库中粮食的温湿度、虫情、入仓时间、品种、仓型、熏蒸记录等进行综合分析，实现仓内情况的动态管理，为科学安全储粮提供技术支持和科学决策。根据其系统功能，可分为粮情检测、粮情分析与粮情控制3个部分。

1.1 粮情检测

适宜的温度、湿度是保证粮食贮藏质量的2个基本条件，也是粮情检测的重要参数[3]。通过粮情检测，即将粮情传感器上感应到的温湿度变化情况通过分线器、测控分机、测控主机等反映到主控机房的计算机上，可使库房保管人员随时观测粮堆内的粮情变化，采取及时合理的处理措施，确保储粮安全。

1.2 粮情分析

根据当前情况及历史检测数据，借助粮情分析数学模型，自动确定粮温的正确走向及报警温度阈限，并提出相应的处理建议，对仓库保管人员预测及处理储藏过程中有可能发生的问题提供借鉴，克服了人为因素对分析结论的影响，对于辅助决策意义重大。

1.3 粮情控制

粮情控制包括机械通风、环流熏蒸、谷物冷却、生产过程控制。粮情测控系统是利用计算机、传感器、通信等现代电子技术对粮食储备中的粮情变化进行实时检测，并将数据传输、存储、分析预测报警、自动控制粮情设备运行的系统[4]。粮情测控系统要求具备以下功能：储藏物理量检测，具备检测温度、湿度指标功能；数据分析，能对检测的数据进行分类，按粮温、湿度等的变化规律，自动确定理论值，并与实测值进行差值、变化率、临界点的分析，并自动找出异常点和异常值；系统报警，系统可以根据人工设定的界限或根据温湿度变化规律模型分析得出报警点，通过屏幕显示报警和打印；通风控制，简易的可通过定温定湿控制，较先进的可按不同的通风目的，自动运算、判断和控制。

2 基于无线传感器网络的粮情测控系统设计

储粮的主要物理参数是粮食的温度、水分以及仓内空气的温度、湿度[5]。由于粮食储备库的特殊环境条件，粮食出入库时，传感器模块要拆卸和重新安装，仓库中存在有毒气体，容易腐蚀电子元器件，粮堆中损坏的传感器不容易更换。而目前应用于粮食储藏的粮食检测系统大多采用模拟温湿度传感器，布局大多为有线通信方式，如现场总线、集散控制总线等，布线繁琐，不利于系统布局变动和维护。而且需要在仓库布置大量的测温电缆，安装和拆卸繁杂，同时受到导线电阻和分布电容的影响，测量误差比较大。而基于无线传感器网络的粮情监测系统既降低了成本，而且布线简单，抗雷电干扰，功耗低，组网灵活，安置和维护简单，解决了之前有线方式及基于其他技术的无线网络中存在的问题[6]。无线传感器网络可以很好地避免传统粮食存储测控系统存在的弊端，具有智能健壮、方便灵活、成本较小等优点。基于无线传感器网络的粮情测控系统，在粮仓中均匀安置粮情参数无线传感器监测节点，粮情监测节点负责接收来自粮仓主控节点的数据采集指令，采集粮情参数，数据通过无线传感器节点发送到粮仓主控无线网关节点，具体分布如图1所示。

2.1 无线传感器网络简介

监测区域内随机分布的种类繁多的微型传感器组成了无线传感器网络，简称WSN。其工作原理是低功耗微型传感器节点通过无线通信方式迅速自行组网，并对监测区域内的各种微观环境信息进行感知、监测、采集、分析，最后将结果发送给观察者[7]。无线传感器网络已经被视为互联网之后的第二大广泛存在的网络，其作为信息获取的重要和常用的新技术，发展的越来越快，也越来越深入到农业生产的各个领域。

2.2 系统结构

为保证粮情数据实时、准确、稳定传输，需要建立一个稳定、合理的体系结构。在无线传感器网络中，维持良好的拓扑结构能够提高路由协议和MAC协议的效率，为网内数据处理、时间同步和定位等提供技术支持，有利于延长整个网络的寿命[8]。基于无线传感器网络的粮情测控系统是通过无线通讯信号将计算机、测控主机、测控分机、分线器和粮情传感器等连结起来构成的，其主要系统结构如图2所示。在粮库总控室内一台或几台计算机上进行检测，该计算机通过测控主机与现场检测传感器相连，或在粮库办公楼内某个计算机局域网的任意一台计算机上进行检测，将粮情检测系统当作一台网络服务设备。随着计算机技术的广泛应用，机械系统设计的理论、方法和手段也随之发生重大变革[9]。分布在粮仓中的无线温湿度、水分传感器对粮仓中的粮食各部位温度、粮仓内空间温度和湿度、粮仓外环境温度和湿度等基本粮情参数进行检测，也可对粮食水分、虫害、磷化氢气体浓度等扩充粮情参数进行检测。温湿度传感器接收粮情测控分机指令，直接输出数字化的仓房外环境温湿度和仓房内上部空间温湿度数据传送到分机进行处理。水分传感器通过开孔透气的探杆将传感器埋设在粮堆中，实时检测粮堆指定位置的温度、湿度和平衡水分，且检测值与粮堆深度、粮食密度以及粮食杂质无关。在该系统运行过程中，通过对检测结果的分析，判断粮仓内的粮食是否处于正常状态，对粮仓中的粮食各温度测点的温度值和升温趋势进行分析报警，并给出报警点的具置。一旦发现粮情异常，如遇高温天气时，自动通过风机降温通风。各设备之间采用无线的方式进行数据传输，相比于有线方案，传感器的安装位置不受环境因素制约，可按照实际需要，在无线信号的覆盖范围内任意位置部署，针对一些特殊环境下的监测点可灵活增减传感器的数量。

基于无线传感器网络的粮情测控系统，通过对粮食温度变化进行实时监测，采集到的温度数据以无线通信的形式，经无线传感器网络上传到远程服务器中，实现温度数据的实时跟踪与监测，提升了仓储粮食的管理水平。

2.3 系统特点

粮食收储单位大多位于较偏远地区。若采用传统的有线组网方式，大量使用的电缆会引入电磁干扰，从而降低信噪比[10]。而无线传感器网络是将数目繁多的温湿度传感器用无线自组织网络确定连接关系，从而组成结构化的网络。基于无线传感器网络的粮情测控系统，通过无线通讯方式实现仓与仓、仓与控制中心之间数据传输，系统软硬件之间兼容性非常好，可避免因通讯线路不畅或电脑损坏造成不能检测粮情的问题，无线网络传输系统设备抗干扰能力强，数据传输准确，造价低，无需电缆连接，省掉大量繁杂的电缆布线工作，大大提高粮库管理的灵活性，维护操作简单，不影响进出库、杀虫作业等工作，大大减少雷击的机会，抗干扰、抗雷击能力强，测量精度高，设备抗熏蒸效果好。设备间可自由互换，故障隔离效果好，如出现某一故障点，不影响其他设备正常工作，系统结构灵活多样，适合各种大、中、小型粮库，提高了系统的可靠性和稳定性。无线传感器网络（WSN）不但可以实现实时监测、感知和采集网络分布区域内监测对象信息，并对这些信息进行处理，而且可实时将信息通过无线的方式发送给用户[11]。这样减轻了管理人员的工作强度，加快了决策效率。

3 结语

粮食安全是关系国计民生的战略大事，科学保粮具有重要的社会意义与经济价值[12]。在我国粮食产量逐年递增的情况下，国家对于粮食品质和存储安全提出了越来越高的要求。在粮食流通环节中，存储管理是保证粮食安全的重要环节。基于无线传感器网络的粮情测控系统，能够根据粮食存储的实际要求，实现粮食温度的实时监测，达到粮食霉变的早期预防和科学保粮的目的。系统对采集到的大量温度数据进行汇总、统计与分析，既提升了粮食存储与管理的水平，又为今后探索粮食温度变化与季节、气候、存储工艺、粮食质量等诸多因素的关系打下了坚实的基础。

4 参考文献

[1] 徐春华，王晓宁.智能化粮情监控系统的设计与实现[J].安徽农业科学，2012，40（23）：11913-11914.

[2] 张炼冬，汪秉文.无线传感器网络在粮情测控系统中的应用[J].计算机工程与科学，2010，32（4）：114-118.

[3] 李敏，汪春，孟臣.数字化粮情检测智能温湿度传感器[J].农业机械学报，2005，36（4）：99-102.

[4] 陈中孝，蒋军胜.基于Web的粮情测控系统的设计及实现[J].现代电子技术，2012，35（12）：72-74.

[5] 滕召胜，蔡铁，王可宁，等.一种智能化粮情自动检测系统[J].农业工程学报，2001，17（4）：144-147.

[6] 岐世峰，李艳华.无线粮情监测管理系统的设计与实现[J].四川大学学报：自然科学版，2012，49（1）：75-79.

[7] 蔡镔，袁超，顿文涛，等.无线传感器网络在农业生产中的应用研究[J].江西农业学报，2010，22（9）：149-151.

[8] 顿文涛，毕庆生，惠向晖，等.无线传感器网络在数字农业中的应用[J].科技视界，2012（29）：123-124.

[9] 顿文涛，谷小青，王力斌，等.基于无线传感器网络的农业温室环境测控系统研究[J].现代农业科技，2013（5）：203-204.

[10] 赵文敏，琚春华，朱安定.粮情监测系统传感器网络的混合路由算法[J].传感技术学报，2010，23（3）：423-427.

温度传感器论文篇9

摘要：从2013年1月开始至6月份靖安县观测站仪器故障七次，地温数据故障就用五次，雷击造成地温故障二次、老鼠咬线、接触不良造成三次。

关键词：地温 故障 接触不良

引言

自动气象站建成以来，大大的提高了气象观测质量，降低了观测人员的劳动强度，但给系统维护人员带来新的问题，气象自动站仪器维护保障等问题，其中地温就是自动站维护项目之一。

一、CAWS600-B工作原理

自动气象站一般是通过微处理器进行实时控制和采集处理的。各个传感器的感应元件随着气象要素的变化，使得相应传感器输出的电量产生变化，这种变化由数据采集器所采集，并进行线性化和定标处理，实现工程量到要素量的转换；通过预处理后得出各个气象要素的实时值，可通过标准RS232通信口传送到主控微机中，并实时显示。在定时观测时刻，数据采集器中的观测数据通过标准RS232通信口传送到主控微机中进行计算处理后，并按统一的格式生成数据文件存储。同时可按规定生成各种气象报告电码，对观测数据资料进一步加工处理后，生成全月数据文件及全年数据文件，利用配备的打印机可打印出气象报表。

地温变送器( BS01 )

二、地温变送器工作原理

地温变送器是基于电子开关的多路分配器，可以把采集器的一路模拟端口扩展为N路端口，它接受采集器发来的控制信号，通过计数、延时、选通等逻辑控制电路，准确的将12路地温端口依次连通到采集器。（图1）

（图1）

三、地温故障现像

靖安县观测站浅层地温出现负-24.6度。

四、判断方法

1、检查CAWS600-B采信器。把气温1、2、3、4端依次插入通道地温18、19、20、21检测气象温是否正常。如果显示是负数。那么需要更换采集器，可能被雷击损坏。

2、反之如果气温正常。那么需要检则采集器到地温变送器那端线是否通路。首先把采集器18、19、20、21端线拆下，把18和19端、18和20、18和21端进行短接，然后在地温变送器那端相对应分别用电压表蜂鸣档测量18和19端、18和20、18和21端线是否通路。如果测量线路不是通路。那么及时检查采集器那端和变送器那端线路是否被老鼠咬线或接触不良，需重新连接。

3、假如采集器及线路没问题，那得检查地温传感器，将 15cm与5cm地温传感器两组4芯线路互换即15cm地温传感器4芯线接到5对应的地温板接口上,同时将5cm地温传感器 4芯 线 接 到 15cm对 应 的 地 温 板接口上结果 5cm地温 -24.6度，15CM显 示22.8度，为与人工观测值相当确定为 15CM地温传感器损坏。

五、地温传感器的维护

1、经常检查地表温度传感器和浅层地温传感器是否因大风、下雨等原因使地表土壤发生变化，若有，应及时对其正确归位，并注意传感器电缆。

2、浅层支架是否与地面齐平；0厘米地温传感器是否半埋半露。

3、每月对地温场进行松土、除草、平整；深层、浅层地温有明显下陷时应按规定调整；表层地温应与土层良好接触、半埋半露。清洁地温变送器盒，检查外露电缆有无破损。

六、结论

地温传感器出现最多问题，老鼠咬线、雷击造成采集器故障，我们应该在日常工作中，系统维护人员应该加强观测场仪器维护，做好地沟防鼠、雷电防护过程。这样大大减少仪器故障。

温度传感器论文篇10

关键词：设施农业；温室；无线传感器网络

中图分类号：TP212.9 文献标识码：A

温室是设施农业里较为重要的组成部分，目前，温室内不论是对环境的监测系统，还是操作控制系统都已经实现了自动化、机械化的目标，其杰出的高新技术能够将温室内作物所需要的温湿度、光照、水分与营养等环境参数时刻调配到适宜的状态。温室内种植的作物种类繁多，因此，自动机械化的系统在处理各种类型的对象时，最为关键的一步就是要准确无误的获取该类对象的信息。从我国目前的设施农业状况来看，温室并不具有竞争优势，不论是从温室本身的结构来说，还是从对环境的调控能力和控制系统技术来讲，都具有明显的不足之处，远远落后于其他国家。另外，我国在农业种植这方面，由于所种植的作物种类繁多且零散分布范围广阔，这就给我国布施农业设施带来了不利之处。

1 实例概述

该项目中温室内的监测系统主要由三大部分组建而成，首先是PC机控制器部分，其次是温室执行器部分，最后是无线传感器网络部分。在该次监测中，我们将单一的温室作为应用无线传感器网络技术的实验控制区。当无线传感器节点部分开始运作时，PC机控制器终端将会对其发出的数据进行收集。无线传感器收到命令并开始执行时，将会对温室内环境的各项数据进行实时监测并发出数据信息以供备份。图1为无线传感器网络温室环境监测系统。

图1 无线传感器网络温室环境监测系统

2 分析系统组成模块

2.1 传感器节点

无线传感器网络技术中最为重要的一个部分就是传感器节点，我们通常将节点划分为两种不同的类型，其一是网关节点，其二是终端节点。这两种类型的节点分别具有其自身的任务。

2.1.1 网关节点

网关节点具有3个方面的任务：感知传感器数据；能同步接收同一个网络终端节点传输的数据；可以利用3G或者GPRS网络将传感器获取的数据上传到英特网上。

2.1.2 终端节点

终端节点的任务主要是将传感器传送来的数据进行提取、储存并处理，最终转发，这些数据必需是与该终端节点相连的传感器传输的，否则无效。

无线传感器网络节点作为信息包的发起者和转发者具有传感、处理信号和无线通信的功能。本文中将传感器节点的系统设置为微型嵌入式，这种模式的传感器节点可以将收集到的各项数据分门别类的发送到网关，供其进行储存。网关与外部网络进行通信的方式并不是单一的，有多种通信方式供我们选择，常见的有因特网、卫星或者是GPRS/3G网络等。

2.2 数据处理模块

数据处理模块运行状况的好与坏关系到整个传感器节点的工作质量，可以说数据处理模块是传感器节点的核心部分，它在整个环节中起着配发任务、控制设备、数据收集整理传输等作用。我们从无线传感器网络的实际特点出发，深入研究适合整个网络的数据处理模块，根据研究结果来看，数据处理模块不仅需要具备一般单片机的基本性能，而且还应该具备以下特点：

2.2.1 高度的运行速度

运行速度的快慢决定了处理器处理信息能力的强与弱，这是影响网络与节点进行实时传输数据工作的关键因素。

2.2.2 较高的集成度

集成度越高，数据处理模块才能尽可能的集成更多节点的关键部位，外形尺寸的大小会制约集成度。

2.2.3 降低能源的消耗量

一般的处理器功能消耗再大，也会有能源进行持续补给，而无线传感器网络在运作时并不会有持续的能源进行补充。

2.2.4 降低成本

高成本的传感器会对网络化的布局造成影响，不利于传感器的普及。

2.2.5 具备足够多的I/O和扩展接口

传感器日益趋向多功能化，但是在应用初期就实现多功能化是不可能的，因此，目前我们需求的传感器系统需要具备强大的可扩展性。

2.3 数据采集模块

该项目在数据采集模块的选取上，通过深入了解市场上销售的各类传感器的精准度、消耗量以及供电性能等，并经过不断的比对，最终采用了新一代基于CMOSensTM技术的系统，这是瑞士一家知名公司所生产的，使用这种技术的系统能够更好的传感温室内环境的各项数据，既能免去复杂的调试，又能使用温湿度传感器SHT10来收集温室环境内温湿度的实时数据，SHT10温湿度传感器相较于一般的温湿度传感器来说，具有新型的全呼唤功能，更为先进、人性化。选用CMOSensTM技术的系统具有以下优点：耗能较低；体积小巧；高效的运转速度；强大的防干扰能力。

2.4 供电模块

本次实验所采用的系统中，各个模块所要求的供电电压均不高，只要供电电压在2.4～3.6V之间就足够系统进行正常的运作了，因此，在实验前期我们只需要选用两节5号的干电池就可以满足系统供电的要求了。以容量为15000mA/h的电池来说，温室内对温湿度和光照强度数据的采集工作一般每间隔2min就会运作1次，那么该容量的电池大概可以维持整整1a，因此，在这1a内我们不需要担心因为供电不足而引发的其他问题了。

3 系统软件设计

应用无线传感器网络技术的温室监控系统主要由两个系统组成：其一是收集数据的系统，其二则是实现无线控制的系统。温室内生长的作物有其自身的生理信息，我们通过数据收集系统来全方位采集作物的各项信息，通过无线网络将采集到的信息全部传输到汇聚的节点上，当汇聚节点接收到信息后会将所有信息进行融合整理的工作，之后再将数据传送给控制器，与此同时，控制器会向汇聚节点下达指令，通过汇聚节点将指令传送到传感器节点处。

4 应用层软件设计

本次实验在应用层软件的设计上采用了LabVIEW8.2的监控界面。这种设计便于我们使用图形甚至符号来编写程序。目前来说，将设备连接到计算机最为快捷流行的方式就是使用USB进行设备对接，本项目已经将USB连接技术应用到汇聚节点与PC机控制器的连接当中，完成连接的USB设备将会由函数和VISA USB VI一起来控制。PC机控制器需要通过USB连接将指令传送到汇聚节点上，经由汇聚节点转发，最终将指令下达给传感器节点，由传感器节点或者温室内的执行器来完成指令。一般来说，PC机控制器下达的指令有两种：一种是唤醒或者休眠传感器节点，另一种则是各种设备的开关量命令。

5 结语

无线传感器网络技术是近年来新兴的一种获取信息的技术，它会随着无线通信、传感器技术、信息处理技术等的发展而日益强大。将无线传感器网络技术应用到温室内，不仅能够打破传统有线监控系统的局限性和复杂性，而且相较于传统的温室监控系统来说，无线传感器网络技术具有安装简单且易进行技术维护等优势。

参考文献

[1] 吴金洪，丁飞，陈应春，等.现代温室无线数据采集系统的研究[J].计算机测量与控制，2007，15（3）：405-406.