基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀的制作方法
【專利摘要】一種基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，包括依次相互連接的溫度采集電路、溫度測試儀、交換機，溫度測試儀通過網(wǎng)口與交換機連接，交換機通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶通信連接；所述溫度測試儀包括溫度處理單元及ARM控制器，ARM控制器的輸入端設(shè)置兩個串口，每一串口連接一路溫度處理單元及一路溫度采集電路，所述溫度處理單元包括依次相互連接的信號處理電路和微控制器，信號處理電路的輸入端連接溫度采集電路的輸出端，微處理器的輸出端連接ARM控制器的輸入端。本實用新型測量溫度準確率高、分辨率高，且具有自校正功能，測量通道數(shù)為12通道，能通過互聯(lián)網(wǎng)連接實現(xiàn)大規(guī)模和遠程測量應(yīng)用；結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。
【專利說明】基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及溫度測量儀技術(shù)，特別是涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀。

【背景技術(shù)】
[0002]目前很多溫度測量儀具有精度不高，校正復(fù)雜，測量通道數(shù)少，連網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用難等缺點。
[0003]例如專利號為201310175536.2，專利名稱為分布式無線溫濕度測量儀及采用該測量儀測量溫濕度的方法公開了如下技術(shù)方案:包括主控制單元和η個子控制單元，主控制單元的控制一號射頻收發(fā)電路向子控制單元發(fā)送控制信號并接收子控制單元發(fā)送的溫濕度數(shù)據(jù)，報警電路進行報警，液晶顯示電路對子控制單元的溫濕度及歷史溫濕度進行顯示，每個子控制單元的子控制器電路控制二號射頻收發(fā)電路接收控制信號并向主控制單元發(fā)送溫濕度信息，溫濕度采集電路將采集的溫濕度信號傳給子控制器電路，經(jīng)二號射頻收發(fā)電路發(fā)送至主控制單元。但該技術(shù)存在精度不高，校正復(fù)雜問題，同時，制造維護成本高和不能遠距離大規(guī)模使用。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，提高測量精度，校正簡單，能增加測量通道數(shù)，適用于大規(guī)模應(yīng)用的聯(lián)網(wǎng)。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，包括依次相互連接的溫度采集電路、溫度測試儀、交換機，溫度測試儀通過網(wǎng)口與交換機連接，交換機通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶通信連接；
[0007]所述溫度測試儀包括溫度處理單元及ARM控制器，ARM控制器的輸入端設(shè)置兩個串口，每一串口連接一路溫度處理單元及一路溫度采集電路，所述溫度處理單元包括依次相互連接的信號處理電路和微控制器，信號處理電路的輸入端連接溫度采集電路的輸出端，微處理器的輸出端連接ARM控制器的輸入端；ARM控制器與交換機通過互聯(lián)網(wǎng)相互連接。
[0008]較佳地，所述溫度采集電路包括6個溫度傳感器、2個標準電阻及一恒流源；所述恒流源、2個標準電阻及6個溫度傳感器串聯(lián)在同一回路中，恒流源、2個標準電阻及6個溫度傳感器的電流大小一致，由恒流源控制。
[0009]較佳地，所述2個標準電阻及6個溫度傳感器的輸出端分別連接8路模擬選擇器的輸入端，通過8路模擬選擇器的輸入端進行八選一輸出。
[0010]較佳地，所述8路模擬選擇器的輸出端連接信號處理電路的輸入端。
[0011]較佳地，所述信號處理電路包括信號放大調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，信號放大調(diào)理電路的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端。
[0012]較佳地，所述信號放大調(diào)理電路包括兩級放大器IC5、IC4，放大器IC5的正負輸入端端分別連接8路模擬選擇器的輸出端，放大器IC5的輸出端連接放大器IC4的正輸入端，放大器IC4的負輸入端連接精密帶隙基準電壓源ADR03，放大器IC4的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端。
[0013]較佳地，所述微控制器為單片機P89LPC935。
[0014]較佳地，所述ARM控制器包括STM32F103主控器和DM9000芯片。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:測量溫度準確率高、分辨率高，且具有自校正功能，測量通道數(shù)為12通道，能通過互聯(lián)網(wǎng)連接實現(xiàn)大規(guī)模測量應(yīng)用；結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖一；
[0017]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖二；
[0018]圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖三；
[0019]圖4為本實用新型的信號放大調(diào)理電路原理圖。

【具體實施方式】
[0020]本實用新型的主旨在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，針對目前很多溫度測量儀具有精度不高，校正復(fù)雜，測量通道數(shù)少，連網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用難等缺點。本發(fā)明設(shè)計一款O?30°C范圍，準確度為±0.2°C，分辨率為0.05°C溫度，具有自校正功能，測量通道數(shù)為12通道，且能通過互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)大規(guī)模測量應(yīng)用等優(yōu)點。
[0021]下面結(jié)合實施例參照附圖進行詳細說明，以便對本實用新型的技術(shù)特征及優(yōu)點進行更深入的詮釋。
[0022]如圖1所示，一種基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，包括依次相互連接的溫度采集電路、溫度測試儀、交換機，溫度測試儀通過網(wǎng)口與交換機連接，交換機通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶通信連接。圖1為基于網(wǎng)絡(luò)的分布式溫度測量的應(yīng)用圖例，每臺溫度測量儀可連接12個溫度傳感器(PT100的溫度傳感器)，每臺溫度測量儀(圖中只繪制了 2臺)通過以太網(wǎng)口接口連到交換機中，交換機連接到外部互聯(lián)網(wǎng)，用戶只要聯(lián)接上互聯(lián)網(wǎng)就能查看到溫度傳感器的溫度，實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的分布式溫度測量。
[0023]如圖2所示，作為本實用新型的較佳實施例，本實用新型所述溫度測試裝置(溫度測試儀)包括溫度處理單元及ARM控制器，ARM控制器的輸入端設(shè)置兩個串口，每一串口連接一路溫度處理單元及一路溫度采集電路，所述溫度處理單元包括依次相互連接的信號處理電路和微控制器，信號處理電路的輸入端連接溫度采集電路的輸出端，微處理器的輸出端連接ARM控制器的輸入端；ARM控制器與交換機通過互聯(lián)網(wǎng)相互連接。
[0024]所述溫度采集電路包括6個溫度傳感器、2個標準電阻及一恒流源；所述恒流源、2個標準電阻及6個溫度傳感器串聯(lián)在同一回路中，恒流源、2個標準電阻及6個溫度傳感器的電流大小一致，由恒流源控制。
[0025]溫度測試儀的采集前端分兩個完全相同的溫度采集部分，這兩部分都通過串口與ARM控制器相連，然后由ARM控制器完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。
[0026]兩個完全相同的溫度采集前端分3部分，先是6個溫度傳感器，溫度傳感器將溫度變量轉(zhuǎn)換為電阻變量，然后在恒流電路中變?yōu)殡妷盒盘枴Ｅc溫度一一對應(yīng)的電壓信號需要信號處理電路的處理包括放大調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后變?yōu)閿?shù)字信號傳輸給微控制器。微控制器的功能是輪流采集6個溫度傳感器的信號，并計算轉(zhuǎn)化為溫度值，然后將6路的溫度數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送出去，每秒鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)。整個溫度采集前端相當(dāng)于2個獨立的溫度采集系統(tǒng)，上電后就自動采集溫度并通過串口輸出溫度數(shù)據(jù)。
[0027]ARM控制器是系統(tǒng)控制核心，一方面從2個串口接收12路的溫度數(shù)據(jù)并緩存起來，另一方面負責(zé)連接網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)WEB服務(wù)器功能，同時也可能將數(shù)據(jù)上傳到用戶設(shè)定的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，供用戶集中查看。
[0028]如圖3所示，所述2個標準電阻及6個溫度傳感器的輸出端分別連接8路模擬選擇器的輸入端，通過8路模擬選擇器的輸入端進行八選一輸出。所述8路模擬選擇器的輸出端連接信號處理電路的輸入端。
[0029]恒流源、2個標準電阻和6個溫度傳感器電阻串聯(lián)在同一回路中，即流過2個標準電阻和6個溫度傳感器電阻的電流大小是完全一樣的，都由恒流源控制，恒流源采用TL431設(shè)計1mA的恒流源。因為需要測試的溫度范圍為O?30°C，那么2個標準電阻和6個溫度傳感器電阻都在100?120歐以內(nèi)，即在1mA的恒流中產(chǎn)生的壓降為0.1V?0.12V。本實用新型所選用的溫度傳感器為PT100，PT100是鉬電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變。當(dāng)PtlOO在O攝氏度的時候它的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長的。
[0030]2個標準電阻和6個溫度傳感器電阻的電壓信號通過8路模擬選擇器(ADG507)進行8選I輸出(ADG507的8選I是由微控制器控制的)，ADG507的輸出送到由AD623組成的放大調(diào)理電路中，進行信號放大調(diào)理。因為ADG507輸出的信號大小為0.1V?0.12V。為了保證高精度的轉(zhuǎn)換，需要進行放大處理，由AD623放大11倍，變?yōu)镮V?1.2V，如果把此信號直接送到16位的AD轉(zhuǎn)換器的話，要會極大浪費了 AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換量程，所以還需要將IV?1.2V進行進一步的調(diào)理，即將此信號減去IV將會變?yōu)镺?0.2再進行12倍的放大，將變?yōu)镺?2.4V的信號，此信號送給O?2.5V量程的AD7715實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換將能實現(xiàn)最大精度的轉(zhuǎn)換。AD7715實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，供微控制器(P89LPC935)讀取數(shù)據(jù)。微控制器通過讀取到2個標準電阻和6個溫度傳感器的相應(yīng)電壓大小，進而得出6個溫度傳感器電阻的電阻值，最后計算出溫度值大小。并通過串口發(fā)送出去。
[0031]如圖4所示，所述信號處理電路包括信號放大調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，信號放大調(diào)理電路的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端。所述信號放大調(diào)理電路包括兩級放大器IC5、IC4，放大器IC5的正負輸入端端分別連接8路模擬選擇器的輸出端，放大器IC5的輸出端連接放大器IC4的正輸入端，放大器IC4的負輸入端連接精密帶隙基準電壓源ADR03，放大器IC4的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端。放大器IC5的正負輸入端分別連接8路模擬選擇器的輸出端，輸入DA、DB信號，經(jīng)過兩級放大調(diào)理處理。
[0032]本實用新型中，ARM控制器的主要功能是在兩串口中接收到從兩個微控制器發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)，并供WEB服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器中使用。同時提供了 WEB服務(wù)和上報數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)服務(wù)器中的功能。主要由STM32F103和DM9000芯片組成，STM32是32位的ARM主控器，DM9000為網(wǎng)絡(luò)芯片可提供10/100M自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接。
[0033]通過以上實施例中的技術(shù)方案對本實用新型進行清楚、完整的描述，顯然所描述的實施例為本實用新型一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，其特征在于: 包括依次相互連接的溫度采集電路、溫度測試儀、交換機，溫度測試儀通過網(wǎng)口與交換機連接，交換機通過互聯(lián)網(wǎng)與用戶通信連接； 所述溫度測試儀包括溫度處理單元及ARM控制器，ARM控制器的輸入端設(shè)置兩個串口，每一串口連接一路溫度處理單元及一路溫度采集電路，所述溫度處理單元包括依次相互連接的信號處理電路和微控制器，信號處理電路的輸入端連接溫度采集電路的輸出端，微處理器的輸出端連接ARM控制器的輸入端；ARM控制器與交換機通過互聯(lián)網(wǎng)相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，其特征在于:所述溫度采集電路包括6個溫度傳感器、2個標準電阻及一恒流源；所述恒流源、2個標準電阻及6個溫度傳感器串聯(lián)在同一回路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，其特征在于:所述2個標準電阻及6個溫度傳感器的輸出端分別連接8路模擬選擇器的輸入端，通過8路模擬選擇器的輸入端進行八選一輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，其特征在于:所述8路模擬選擇器的輸出端連接信號處理電路的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，其特征在于:所述信號處理電路包括信號放大調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，信號放大調(diào)理電路的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，其特征在于:所述信號放大調(diào)理電路包括兩級放大器IC5、IC4，放大器IC5的正負輸入端端分別連接8路模擬選擇器的輸出端，放大器IC5的輸出端連接放大器IC4的正輸入端,放大器IC4的負輸入端連接精密帶隙基準電壓源ADR03，放大器IC4的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，其特征在于:所述微控制器為單片機P89LPC935。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的基于網(wǎng)絡(luò)和自校正的分布式溫度測量儀，其特征在于:所述ARM控制器包括STM32F103主控器和DM9000芯片。
【文檔編號】G01K1/02GK204115915SQ201420625559
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】楊雷, 張志堅 申請人:東莞理工學(xué)院