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溫度傳感器論文范文1
關鍵詞：亮度；人眼仿真；傳感器；背光源；測量；LX1970
1主要特點
目前，筆記本電腦、個人數字助理（PersonalDigi-talAssistant，簡稱PDA）、平板電視和手機均采用液晶顯示器（LCD）。但LCD本身并不發光，它只反射或透射外界光線。為便于在光線較暗的環境中或夜間觀察屏幕，就必須給LCD加背光源以增強對比度。利用可見光亮度傳感器就可根據環境亮度來自動調節背光源（一般為白色發光二極管）的亮度，這樣不僅能獲得最佳顯示效果，還能降低背光源的功耗。
圖1
美國微型半導體（Microsemi）公司推出了一種能實現人眼仿真的集成化可見光亮度傳感器LX1970，利用該器件可構成平板顯示器的亮度監控系統。此外，它還可用做戶外照明燈（例如路燈）控制器，以使照明燈能在黃昏時自動開啟，清晨時自動關閉。
LX1970型可見光亮度傳感器的性能特點如下：
內含PIN型光電二極管、高增益放大器和兩個互補式電流輸出端該光電二極管陣列的光譜特性及靈敏度都與人眼十分相似，因而能代替人眼去感受環境亮度的明暗程度，并將接收到的可見光轉換成電流信號，進而對背光源的亮度進行控制。
峰值發光波長為520nm，電流靈敏度為0．38μA／lx，暗電流為10nA。
非線性誤差小，重復性好。兩個互補輸出端的電流不對稱度僅為±0．5％，可任選一端作為輸出。
電路簡單，價格低廉，使用方便。無須使用濾光片即可有效衰減紫外光及紅外光。
微功耗，低壓供電。采用2～5．5V電源，電源電流可低至85μA（典型值）。工作溫度范圍為－40℃～＋85℃。其外形尺寸僅為2．95mm×3mm×1mm。
2LX1970的工作原理
LX1970采用MSOP－8表貼塑料封裝，其引腳排列和內部框圖如圖1所示。
LX1970芯片正面有一個面積為0．369mm2的受光區。UDD和USS分別接電源的正、負極。SNK為電流接收器的引出端，SRC為輸出電流源的引出端。其余NC均為空腳。芯片工作時由光電二極管產生的光電流經過高增益放大器送至兩個電流輸出端，其中一個是電流吸收器的引腳SNK，另一個是輸出電流源的引腳SRC，二者的電流分別為ISNK和ISRC。其中ISNK為灌入芯片中的電流，簡稱灌電流。這兩種電流信號通過R1、R2可分別轉換成電壓信號USNK、USRC。改變R1（或R2）的電阻值可調整電壓增益，電阻值允許范圍是10kΩ～50kΩ。C1和C2為濾波電容，可用來決定傳感器的響應時間。輸出USNK與環境亮度成反比，USRC與環境亮度成正比，二者呈互補輸出特性，可任選一路信號作為輸出電壓UO。
LX1970的相對靈敏度與波長的響應曲線如圖2中的粗線所示，細線是人眼的響應曲線（峰值波長為550nm）。由圖可見，LX1970接收光的波段與人眼非常相近，并且也象人眼一樣靈敏。其峰值波長λP為520nm，波段大約為350nm～800nm，能覆蓋整個可見光波段（400nm～700nm），而紫外光波段（＜400nm和紅外光波段（＞700nm）都很窄，這表明它對可見光的接收靈敏度最高。LX1970在峰值波長為520nm時的靈敏度K為0．38μA／lx，即照度每變化1lx（勒克斯），輸出電流變化0．38μA。將照度轉換成亮度L（其單位是cd／m2）時，可假定光線照射在一個能滿足全反射條件的理想平面上，然后根據1lx＝0．314cd／m2進行轉換即可得到亮度值。通常，可用實驗的方法來測定亮度與照度的比例系數。
3LX1970的典型應用
3．1白光亮度測量電路
測量白光亮度的電路如圖3所示。該電路在工作時先由RCC、電流源和白光LED組成的光源發射出可見光，再由LX1970接收該可見光并轉換成電流信號。接下來在SNK端、SRC端各串聯一塊微安表以分別測量光電流ISNK和ISRC，這樣微安表的讀數值就反映了亮度的高低。
3．2LCD背光源亮度自動控制電路
當環境亮度明顯變暗時，LX1970能自動開啟LCD的背光源以使白色LED發光。其亮度自動控制電路如圖4所示。圖中電阻R1和R2用于設定控制亮度的最小值與最大值。改變電容器C的容值可調整響應時間并能濾除50Hz電網干擾。LX1970采用＋3．3V～＋5V電源。若只使用SRC端，則SNK端應懸空。假定需用0．25V～1．25V的輸出電壓來驅動白光LED，0．25V代表LED的亮度最小值，1．25V代表亮度最大值那么，可由下式確定R1與R2的比例關系
R1＝[(3／0．25）－1]R2＝11R2
可根據LX1970在給定亮度下的輸出電流最大值（ISRCmax）來計算R2值。實際上在ISRCmax為50μA時R2為25kΩ，這樣代入上式即可得到275kΩ的R1值。
3．3LX1970評估板的設計
利用LX1970評估板（EvaluationBoard）不僅能檢查出LX1970的質量好壞，還可對LCD背光源亮度控制電路進行各種實驗，以便為開發新產品提供依據。此外，評估板上的元器件布局以及印制電路的設計也具有參考價值。LX1970的評估板電路如圖5所示。它具有以下特點：
第一，可利用一個轉盤（上面開著7個不同孔徑的小孔）來改變LX1970入射光窗口的大小，轉盤與傳感器一同裝在機殼內；
第二，通過電位器RP1～RP3調整放大器的增益，再經過LX1970驅動兩只白色發光二極管（LED1、LED2）發光，以實現亮度調節，從而適應不同的環境亮度條件；
第三，分別改變跳線器J1～J4的接線方式，以對不同電路進行隔離或偏置；
第四，該電路有4個可選擇的控制端口，包括SRC的分壓二極管引出端口（A）、SRC的電壓調整端口（B）、SRC的固定電壓端口（C）和SNK的電壓調整端口（D）。此外，還有兩個輸出端（SRC、SNK）其中，端口A為下拉端（經外部電位器接地，可代替LX1970手動調整亮度）。端口B、C、D均為上拉端（經外部電路接正電源或其它正電壓）。端口B和端口C用于設置最低輸出電壓（將RP1調至最?。┗蛘{節SRC端的輸出。端口D用來設置最高輸出電壓（將RP2調至最大）或調節SNK端的輸出。
溫度傳感器論文范文2
關鍵詞：煤礦火災，光纖光柵，預測預報，本質安全，準分布式測溫
1.引言隨著我國煤礦采掘機械化和電氣化程度的提高，外因火災發生的比例也逐年增高。低壓電纜著火、礦用變壓器著火、架線電車電弧引燃木支護棚著火等電氣火災事故也時有發生，而且礦井中環境復雜，電氣設備眾多，一旦發生火災，后果將不堪設想，具有很大的危險性。今年以來，全國煤礦已發生4起重大以上事故，其中3起為火災事故。除“3.15”事故外，湖南省湘潭市湘潭縣立勝煤礦“1.5”特別重大火災事故，造成34人死亡和下落不明；江西省新余市廟上煤礦“1.8”重大火災事故，造成12人死亡。論文大全。這3起火災事故，都是因電纜及設備（移動空壓機）著火引燃木支護而發生的火災事故。
目前，礦井內采用的火災檢測設備還很少，而且大部分還是采用基于電信號傳感器的測溫系統。其中紅外測溫為非接觸測量，易受環境及周圍電磁場干擾，且需人工操作，無法實現在線測量，效率低下；電子溫度傳感器易受電磁干擾，機械的溫度傳感器受環境的影響也比較大，以上幾種檢測方法的測量效果都不是很理想。因此開發一種大容量分布式在線實時溫度監測系統，來監測煤礦高耗能大型機電設備和電纜運行溫度已成為當務之急。
光纖光柵溫度在線監測系統是一種全新的在線溫度監測報警系統，具有防爆、防燃、抗腐蝕、抗電磁干擾，在有害環境中使用安全，實現實時快速準分布式測溫并定位，具有程控報警電平等特點。系統本身具有自檢測、自標定和自校正功能，是光機電、計算機一體化技術。采用光纖光柵溫度檢測技術進行煤礦各種設備的溫度實時在線檢測，充分利用光纖光柵傳感系統的大容量、分布式特性將是一種十分可行的方案。
2.煤礦機電設備引起火災的原因分析煤礦機電設備引起火災的原因是多種多樣的，主要火災是電器設備引起的火災和電纜火災，原因是：過載、短路、接觸不良、電弧火花、漏電等原因。這些火災起初可能致使電氣設備中的絕緣材料燃燒，接著火焰傳到巷道的支架、煤塵、瓦斯及礦內其它可燃材料上，這就發生礦井電氣火災。 煤礦機電設備火災主要是由于設備負荷過大引起的。大量高耗能的設備在煤礦中長期使用，不可避免引起設備負荷過大，將使設備達到使自己失去絕緣性能的危險溫度，隨著溫度的不斷積累，最后就常常引起電氣設備發火。如綜掘機、采煤機、刮板輸送機、皮帶機、絞車、主扇以及各類大功率設備等是煤礦企業廣泛使用的大型高檔設備，由于長期處于滿負荷工作狀態，因軸承損壞造成設備相應部位逐漸發熱而導致設備損壞，影響正常生產的事頻繁發生。
電纜火災主要是由于電纜接觸不良，或接地不好引起的。線路中個別部分接觸電阻的增加，主要是接觸不良的結果。實踐證明，井下電纜與電纜或者電纜與設備的連接部分（接頭）做得不好，往往是礦井巷道內因電流以產生火災最常見的原因。電纜工作尤其是過流、過載時，由于導體發熱會導致電纜溫度升高，如果電纜不具備良好的阻燃性能，極易引起電纜著火，在燃燒的同時可產生大量有毒有害氣體，造成礦工中毒窒息，還可能引起瓦斯煤塵爆炸。因此，電纜的阻燃性能對煤礦安全生產具有重要影響。
通過對機電設備引起火災原因的分析，可以看出機電設備等電氣火災大部分都伴隨著設備，電纜局部溫度的逐漸升高，是一個積累的過程，完全可以通過對易發生火災部位進行溫度檢測，根據溫度上升的趨勢來預測電氣設備和電纜的運行狀態，從而在故障點及時采取措施，防止火災的發生。
3.礦用準分布式光纖光柵溫度監測系統 3.1測溫原理光纖傳感技術是上世紀70年代末興起一種先進的多學科交叉技術。經過三十多年，特別是過去十幾年的發展，目前已經研制出兩千多種基于光纖的傳感器。光纖傳感器與常規的電子類傳感器相比有許多獨特之處[7]，主要優點包括：
1）以光作為傳感信號基本不受外界電磁場干擾，長期漂移小，測量精度高，因而可用來作長期可靠的連續在線檢測；
2）由于不帶電，因而適于在電力，煤礦，石油，天然氣及其它化工行業進行安全和生產狀態參數的監測；
3）由于采用光纖傳輸，可以超遠程監測；復用能力強，可實現對一線多點、兩維點陣或空間分布的連續監測；
光纖傳感器上述獨特優點，特別是一根光纖可以對多個點做多變量測量的能力，是電子類傳感器很難實現的。在具有強電干擾、高壓、易燃易爆等惡劣環境下，傳統的電子傳感器受到很多局限性。光纖光柵溫度監測儀所用溫度傳感器采用一種叫光纖布拉格光柵（FBG）的光學無源器件，是一種反射式光纖濾波器件，通常采用紫外線干涉條紋照射一段10mm長的裸光纖，在纖芯產生折射率周期調制，光波導內傳播的前向導模會與后向反射模式進行耦合，形成布拉格反射，即產生了一個窄帶的反射峰。論文大全。窄帶反射峰的中心波長稱為布拉格波長，研究表明：光纖光柵的空間折射率調制周期和纖芯的有效折射率均可引起光柵布拉格中心波長的改變。因此，通過一定的封裝設計，使外界溫度、應力和壓力的變化導致光柵中心波長發生改變，即可使FBG達到對其敏感的目的[3]。如圖2所示，光纖光柵中心波長和溫度有著非常好的線性關系。
圖1 光纖光柵結構圖
圖2 光纖光柵中心波長隨溫度變化曲線
3.2系統組成煤礦光纖機電設備狀態檢測系統主要包括信號解調模塊、光學擴展模塊，傳輸光纜和傳感器網絡。溫度傳感器由光纖光柵和連接光纜組成，溫度傳感器安裝在現場；信號解調模塊和計算機安裝在控制室內，溫度傳感器和控制室由傳輸光纜進行信號傳輸。光纖信號解調控制器通過標準通訊接口與計算機通訊，由計算機完成溫度的監控。
圖3光纖多點溫度傳感監測系統框圖
由信號解調模塊中光源發出的高能量光束通過光纜注入光纖光是那傳感器陣列，每個光纖光柵將反射特定的波長，這些波長與各個傳感器所測溫度成線性關系；這些波峰將由光纖信號解調模塊進行波長解調，然后根據設定的參數計算出每個傳感器的測量溫度值，所測溫度值和各種相關信息通過標準的通訊接口實時上傳給監控上位機，進行信號的顯示，故障診斷、事件記錄、報警控制等。
3.3 系統技術特征和主要技術參數1.系統的技術特征
光纖傳感器感知溫度和位置信息,完全不帶電，本質安全。傳感器分辨率高，測溫精確，響應時間短。傳感器可靠耐用，使用壽命長。
陣列復用，大容量，多點分布式測溫系統；一臺解調儀可帶幾百個傳感器，大范圍覆蓋測溫現場；節省費用。論文大全。
由于全光信號傳輸，不受傳感器距離限制，最大傳感距離達10Km，是超遠程溫度檢測系統。
2.系統的主要技術參數：
測溫范圍：-10℃~+110℃；測溫精度：±1℃；溫度分辨率：0.1℃；溫度探測器響應時間：<5s；空間分辨率：根據現場情況；每通道最大傳感器點數：18個/通道；測量時間：<30s/16通道。
4.系統的應用為了解決大規模的煤礦機電設備安全監測問題，在某煤礦的地面110Kv變電所，-312水平中央變電所，地面洗煤廠配電室，井下高壓電纜中間接頭及地面110Kv變電所電纜間（電纜密集處）等位置，共安裝了近800個礦用光纖溫度傳感器。系統由一個監測儀和一個監控主機組成，所有傳感器通過一條多芯的光纜連接起來，結構非常簡潔。通過軟件我們可以方便觀測所監測位置的溫度狀態，對預防煤礦電氣火災提供了有力的技術基礎。
5.總結隨著我國煤礦采掘機械化和電氣化程度的提高，電氣火災成為煤礦火災的一個重要原因。通過對煤礦機電設備引起火災的原因的分析，認為實時檢測機電設備的溫度可以有效預測預報火災事故的發生。基于光纖溫度傳感器建立了一套煤礦火災實時在線監測系統，通過安裝煤礦光纖機電設備狀態檢測系統，對煤礦供電設備及高壓線路接點的溫度進行了實時在線監測，有效實現了煤礦供電設備安全狀態的監控和火災的預測預報，為煤礦安全生產提供了有力保障。這種方法的研究和應用對礦井火災監測預報具有重大的實用價值。
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溫度傳感器論文范文3
關鍵詞：保溫控制；TEC；DS18b20；多通道
中圖分類號：V443文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00
在現代，CCD相機在多領域被廣泛應用，成為人類獲取信息的主要工具之一。做為一種半導體集成器件，CCD相機對環境溫度變化非常敏感，環境溫度過高，引起光學和機械誤差將導致相機的視軸漂移和光學系統的波前畸變，造成影像模糊，嚴重破壞成像質量，而環境溫度過低直接會導致CCD相機不能工作。這就限制了其在一些溫度環境相對惡劣條件下的使用 。如產品環境模擬試驗，環境溫度低溫達到-40℃，高溫要60℃，這就要求CCD相機應具有較寬的工作溫度適應能力，通常有兩種方法，一是采用制造工藝，生產寬溫器件，二是采用保溫措施保證CCD器件的工作環境溫度，因后者的成本較前者低，被廣泛采用。據此文中設計了多通道CCD保溫儀，采用DS18b20為溫度傳感器和TEC半導體為制冷制熱器件，STC89c52為中心控制器件，可實現-50℃～+70℃較惡劣環境溫度下CCD相機正常過工作條件。
1系統總體結構
本次設計的測溫系統不僅要求能夠實現多通道同時測溫，而且測溫精度較高，圖1是保溫儀的系統硬件設計的總體框架。
1.1單片機控制系統
整個系統由STC89C52進行集中控制和管理。STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案 。
1.2單總線測溫系統
DS18b20是由美國DALLAS公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優點，可以直接將溫度轉化成串行數字信號供處理器處理 。
DS18b20獨特的單線接口方式，它與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18b20的雙向通信，并且支持多點組網功能，多個DS18b20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫，在使用中不需要任何元件，全部傳感器及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內，測量溫度范圍為-55℃―+125℃，可編程分辨率為9―12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃，在-10℃―+85℃時精度為±0.5℃ 。
1.3 驅動系統
驅動系統主要是控制保溫儀的加熱、制冷，以及散熱。通常制冷有風冷、水冷、壓縮機制冷、TEC制冷等幾種方式 。本系統采用TEC加熱/制冷，TEC是利用半導體的熱―電效應制取冷量的器件，又稱熱―電制冷片 。利用半導體材料的帕爾貼效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，在電偶兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，實現制冷的目的 。本系統采用TEC1-12706。系統采用了6片制冷片，同時控制六個保溫儀，輸入電壓選用12V，總的制冷功率達到 330W。為了保證TEC加熱制冷功率，會在TEC的一面加上散熱組件（風扇和散熱片）。
驅動系統電路如圖4（a）所示，由單刀雙擲繼電器、PNP8550、IN4007以及 兩端接的TEC組成，通過三極管 、 的導通和截止來控制繼電器的吸合與斷開，從而使TEC兩端導通，對系統進行加熱或是制冷。繼電器兩端反接的二極管IN4007為消耗二極管，用來消耗反向電動勢。
1.4 LCD顯示系統
顯示系統采用128×64 的 LCD 顯示器。5V電壓驅動，帶背光，液晶顯示模塊是 128×64 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置國標 GB2312碼簡體中文字庫（16×16 點陣）、128 個字符（8×16 點陣）及 64×256 點陣顯示 RAM（GDRAM）。與 CPU 直接接口，提供兩種接口來連接微處理機：8位并行及串行兩種連接方式 。 本系統采用并行鏈接方式。圖5是其和單片機的接口。
2 系統軟件設計
軟件設計是保溫儀的重要組成部分，軟件流程圖如圖6所示。
上電以后，單片機首先對其進行初始化設置，設置與繼電器連接的個引腳輸出低電平，繼電器斷開，制冷組件停止工作，然后初始化12864，初始化DS18b20溫度傳感器，開始測溫，需要注意的是由于系統是多通道DS18b20同時測溫，所以需要先將DS18b20溫度傳感器的序列號讀取出來，然后在測溫時通過匹配序列號判斷所讀取的是哪個保溫儀的溫度，最后將各保溫儀的溫度與設定值相比較，如果不在設定溫度范圍內則調用溫控子程序。根據實驗需要，在最開始將系統的溫度值設定為高溫25℃，低溫20℃，也可以根據實驗環境需要，設定溫度警報值，當某個保溫儀內溫度超出警報溫度范圍，則調用報警程序，并盡快將系統關閉，以免將其他器件燒毀。
3 應用試驗
應用在高低溫環境下對瞄準鏡進行可靠性試驗，，需要CCD相機進行圖像采集，試驗溫度要求在-50℃～60℃。圖9（a）為高低溫箱內部結構圖，將CCD相機及保溫儀系統放到放在高低溫箱內部，高低溫箱負責給實驗提供溫度條件。（b）保溫儀實物圖。
℃
高低溫箱溫度 1號保溫箱內溫度 2號保溫箱內溫度 3號保溫箱內溫度 4號保溫箱內溫度
-50℃ 19.8℃ 19.6℃ 19.4℃ 19.6℃
-40℃ 19.9℃ 19.7℃ 19.6℃ 19.4℃
0℃ 21.3℃ 22.1℃ 21.4℃ 21.7℃
40℃ 23.2℃ 24.1℃ 23.8℃ 24.0℃
50℃ 24.9℃ 25.1℃ 24.8℃ 25.0℃
保溫儀是為確保在一些極端溫度下實驗可以正常進行，所以系統采用的測溫精度為0.1，由測量結果可以看出在高溫和低溫情況下保溫儀內溫度合理的控制在了CCD相機的工作溫度范圍呢，且四通道恒保溫儀溫度一致性比較好，溫度波動性小與±1℃，滿足了設計要求。
5結論
采用DS18b20為溫度傳感器的多通道TEC保溫儀，電路簡單，不易干擾，不僅為高低溫下進行的CCD圖像采集實驗提供了溫度保障，并且也可以應用與其他極端溫度下的實驗，為工作溫度范圍較窄的電子器件提供溫度保障，保證了個電子器件在高溫或是低溫下正常工作，不影響實驗結構，并且生產簡單，操作簡單，適合與多種實驗與生產中。
參考文獻
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溫度傳感器論文范文4
關鍵詞：防爆柴油機，安全保護系統
1引言
隨著我國經濟建設的快速發展，煤炭等工業不斷朝著機械化、自動化的方向發展，各種采煤和運輸設備越來越廣泛地應用于各種采煤施工中。
在煤礦巷道的掘進開采和運輸的過程中，需要使用多種煤礦用特種車輛，柴油機以其較大的功率和較低使用成本，廣泛地應用煤礦用特種車輛中，由于在煤礦巷道的特殊生產環境中存在大量的爆炸性氣體，當柴油機在工作中產生的熱量超過規定值，導致溫度升高而超過上述爆炸性氣體的燃點時，會造成煤礦中發生爆炸等災難性的后果，因此，煤礦生產所中使用的柴油機必須具有防爆性，當柴油機在使用過程中的排氣溫度，機體表面溫度以及冷卻水溫度，水洗箱水位 、機油壓力等指標有任一項超標時，柴油機都會報警并自動停機，從而避免柴油機的損壞和礦中爆炸性氣體爆炸。
因此，對上述各參數進行有效檢測，并對柴油機進行及時控制的保護系統是防爆柴油機至關重要的組成部分，其性能的優劣直接影響著柴油機的安全性能。
2保護系統的要求
保護系統是在防爆柴油機某監控參數出現異常情況時及時發出報警信號并能使防爆柴油機自動停止運轉的一種安全系統。當出現下列情況之一時，應報警、自動停機：
a）排氣溫度最高至70℃時；
b）表面溫度最高至150℃時；
c）冷卻水位（蒸發冷卻）低至設定最低水位或冷卻水溫度（強制冷卻）最高至98℃或廠家設計值時；
d）冷卻凈化箱水位低至設定最低水位時；
e）機油壓力低至設定最低壓力時；
f）瓦斯濃度達到1.0%（有煤（巖）與瓦斯噴出區域中瓦斯濃度達到0.5%）時（便攜式瓦斯檢測報警儀可手動停機）。
3保護系統的分析對比
在比較常見的防爆柴油機中，自動保護系統多為電氣保護系統和啟動保護系統。
電氣保護系統主要包括電溫度傳感器、壓力變送器、水位傳感器、控制器以及電磁閥等；電溫度傳感器檢測被測點的溫度（排氣溫度、冷卻水溫度、表面溫度），壓力變送器檢測機油壓力，水位傳感器檢測冷卻凈化箱的水位，有的還包含轉速傳感器，檢測發動機轉速，這些傳感器檢測到的信號傳送至控制器，當某項指標超標時，控制器便自動控制電磁閥的開閉切斷柴油機的進油及進氣，進而實現柴油機的報警停機。如圖1示意。
圖1電氣保護系統示意
上述電氣自動保護系統的溫度傳感器、壓力等均是電氣元件，需要通電才能正常工作，對于煤礦這個特殊環境，電氣元件的使用必須根據煤礦安全標準進行防爆處理（隔爆處理或本安處理）。。同時，與其相配合使用的電源、控制器以及電磁閥等涉電元件均需要進行防爆處理，導致該保護系統的結構較為復雜，體積較大，在整機空間確定的情況下，不利于整機結構的布置。另外電氣保護系統受環境條件的影響，性能不穩定，可靠性差。
因此，如何在保證防爆安全性的條件下，簡化保護系統的復雜程度，減小其體積，以提高整機結構布置的合理性，就成為本領域技術人員需解決的問題。
氣動保護系統可以再沒有電源的條件下，可實現煤礦用防爆柴油機的自動保護，提高了防爆柴油機在煤礦井下爆炸性氣體使用的安全性。
氣動保護系統所監測的指標與電氣保護系統所監測的指標一致，其溫度傳感器主要是由感溫熱敏元件控制方向閥的通斷，油壓傳感器由壓力控制方向閥的通斷，當任一項指標超標，閥的進氣口與出氣口連通，壓縮空氣進入停車氣缸，使發動機自動停機，同時壓縮空氣進入氣喇叭報警，實現自動保護。。如圖2示意
圖2氣動保護系統示意
氣動保護系統結構組成簡單，有效的節省了空間。。另外使用壓縮空氣作為介質，較液壓油更為清潔干凈，易于維護。氣動保護系統安全可靠，不受環境溫度、濕度等影響，性能溫度，可靠性高。但此種保護系統也存在一定的不足，當某一指標超高，自動停機后不容易檢查出哪個指標出現問題。駕駛員必須檢查各個監測點，采取措施解除保護，才能再次啟動機器。以此，快速找出報警點，減少維修時間成為今后要解決的一個必要問題。另外，經了解，目前不少設備多多少少的存在漏氣現象，造成系統壓力降低，由于多數大型礦用車輛啟動方式為氣啟動，當系統壓力過低時，會造成再次啟動不成功。需要向系統內重新充氣達到啟動所必須的壓力才能再次啟動成功。所以必須解決氣動系統的漏氣問題。由于瓦斯傳感器無法集成到氣動保護系統中，所以多使用便捷式瓦斯檢測報警儀，當瓦斯超標時，報警儀報警，駕駛員手動停機。
4結束語
目前，電氣自動保護系統與氣動保護系統已大量應用在井下防爆柴油機無軌膠輪車上，兩種保護形式雖然解決了防爆柴油機自動保護的問題，但還存在一定的不足，完善各自的系統性能將成為今后的研究重點。
參考文獻
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[2]周茂普，礦用防爆無軌膠輪車安全保護系統的研究，液壓與氣動，2008年第12期
溫度傳感器論文范文5
【關鍵詞】無線溫度測量系統溫度計量環境監測應用
在當前的自動化行業中，無線溫度傳感器的應用極為廣泛。設備具備了多個種類，在環境監測、溫度計量等方面，傳統有線溫度測溫儀目前已經無法滿足上述的使用需求。本論文粗略的闡述了無線射頻溫度測量系統的相關信息，如組成、特殊環境下如何應用，并總結了其優缺點，最后對其未來的發展進行展望。對比傳統的有線通信而言，如下的優勢是無線通信技術所具備的：首先，以電磁波作為傳輸介質，光纖以及電纜不需要被架設起來，使得傳統運輸中固定的周期長、高成本等問題得以避免；其次，是有線通信構成的單片機多機通信系統，總線上掛接的收發器的數量受接地址編碼，收發器的數量不受限制；第三，成本、功耗都比較低、體積小、電路簡單等優勢。同時在無線通信系統中，其還采用了多字節的方式。在無線遙控系統、工業數據采集系統等方面，極為適用[1]。伴隨著物聯網、電子信息技術的快速發展，出現了許多無線溫度測量系統，它們具備了許多完善的功能，同時使用上也極為便捷。同時在PC機上，它們還能夠進行保存、顯示、統計等操作，甚至還可以實現遠程控制以及警報功能。布線成本由此得以減少，同時有限傳感器存在的一些問題也得以解決。
一、無線射頻溫度測量系統的組成[2.]
結合功能來對無線射頻溫度測量系統進行劃分，主要可以劃分為如下兩大部分：首先是無線測控終端，具體包括了如下模塊：溫度采集、處理以及發送模塊，另外部分設備為具備程序運行功能的，如數據的接受、處理模塊、PC機以及串口通訊模塊等。兩大部分的聯系主要結合無線數據通訊來實現，可以實現數據的實時存儲、接收，還可以實現綜合分析、計算。以射頻技術為基礎的此套系統，具備了如下的工作過程：無線數據采集方面，對環境溫度的采集，交由數字溫度傳感器來實現，并向數據處理部分直接傳送；數據處理，數字信號被接收之后，會向對應值轉換。隨后結合特定的協議格式，來打包數據，向無線收發模塊發送緩沖區寫入，在天線的幫助下，經由無線收發模塊來傳輸數據，無線主機方面，接收數據仍然由無線收發模塊來實現，數據由處理模塊處理，再結合串口，向PC機傳輸；此外，無線收發模塊中的數據，數據處理模塊還將對數據進行處理，結合相應的協議格式，來解析數據，結合獲取到的指令值開展相應的處理，進而實現控制采集端的目標。
這一系統具備的功能如下：
（1）以移動設備為基礎，可以實現現場的檢測、分析；
（2）對檢測信號的傳輸為無線形式，檢測終端可以同時、多個連接；
（3）移動設備、探頭等之間的連接形式為無線，檢測人員可以不必身處現場，盡量避免因為自身的呼吸、活動，而影響測試Y果，另外對于這部分人員的人身安全也可以得到保證。
二、無線射頻溫度測量系統的特殊應用
國內中國安防提供了SmartNodeWTS01無線溫度傳感器，測溫范圍：-50～+150℃，主要應用于環境監測、溫度采集以及食品、醫藥行業溫度監測等；上海搜博實業有限公司SLWT1-1系列ZIGBEE無線溫度傳感器，測溫范圍：-25～+125℃，實現低成本溫度狀態在線監測方案的實用型無線組網傳感器模塊，可廣泛應用于實時溫度數據采集監測的各種場合。
本文具體進行如下歸納，不論是在房間、醫院，或是在實驗室、倉庫，亦或是運輸進程中，無線測溫儀都可用來對溫濕度進行監控。接下來將具體討論，起在日常監測中，還能夠解決哪些有線傳感器解決不了的問題，比如說下列較為特殊的環境試驗設備。
（1）高壓密封。比如說壓力蒸汽滅菌器，如果檢測工具為有線傳感器，一旦溫度上升，會出現極為嚴重的漏氣問題，導致壓力無法達到目標，在面對滅菌設備時，也無法實現法蘭密封。
（2）真空設備。比如說熱壓真空罐等，因為使用這部分設備時，都必須要對真空進行抽取，而使用有線傳感器時，無法達到真空度要求。
（3）低溫設備、大空間。比如說大養護池等。如果使用的傳感器是有線的，會導致較長的布線，這和普通溫度記錄采集儀的使用環境溫度范圍不符，如果長期處于異常環境中，會導致儀器不工作，另外儀器供電難等問題也時有發生。
（4）環境惡劣，如噪聲、粉塵污染較為嚴重時，普通設備、人員無法長期停留，要想解決這一問題，就必須要運用無線溫度測量儀。
（5）自動化設備，如帶式輸送機，不論是經濟效益，還是生產效率，都必須要以持續的運行為基礎，檢測過程中開展有線傳感器的布線工作并不現實。設備具有較好的密封性，且不存在測試孔，將對有線傳感器產生影響，所以無線傳感器開展測量將是最佳選擇。
三、無線射頻溫度測量系統的優勢與不足
在進行日常溫度校準時，布線是一項極為繁重的工作，如果布線時間較長，將會對穩定的環境產生影響，要想檢測溫度濕度等，在必須要在環境再次穩定后進行，工作效率受到影響，并且檢測進程中，傳感器受到破壞的紀律較高。上述諸多問題，如果能夠采用無線溫度測量儀，必將得以解決。在其他方面，這一設備也存在較為顯著的優勢：如存儲記錄、傳感器的一體化；距離不會對傳輸產生影響；電源方面因為使用了內置電池，所以不會存在限制；儀器設備如果可以由有線溫度測量儀去測量，那么必然也可以應用無線溫度測量儀；和上位機通訊時，具備了如下功能，能夠自動對數據進行采集、處理、判定結果等。
但仍然有一些問題存在：就當前的技術水平來說，其溫度記錄的范圍并不廣。要想具備較高的準確定、同時還要具備穩定的性能，就需要對一些價格昂貴的進口測量系統進行購買。內置電池雖然減少了電源方面的限制，但是生命有限，需要經常更換。紅外輻射等設備不可應用該測量設備，如果設備為微波加熱，同樣也不可應用，因為不易散熱的金屬外殼，會導致爆炸問題的出現。
四、結語
目前，無線溫度測量儀還存在一些不足，比較常見的溫度記錄范圍在-40℃～+135℃，高溫段的技術問題難以解決，需要進一步的研究探索，以便推廣使用。
參考文獻
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溫度傳感器論文范文6
關鍵詞：ATMEGA16，溫度，監控系統，DS18B20，NRF905
1 引言
溫度是物聯網家居系統中一個十分重要的物理量，對它的測量與控制有十分重要的意義。隨著各類物聯網家居的監控日益改善，各類器件的溫度控制有了更高的要求，為了滿足人們對溫度監控與控制，本文設計了物聯網家居系統中基于NRF905的多路無線溫度監控系統
隨著信息科學與微電子技術的發展，溫度的監控可以利用現代技術使其實現自動化和智能化。多路無線溫度監控系統就是朝著這一目標進行設計的。本次設計要求利用單片機及無線傳輸模塊實現無線溫度監測系統。其中溫度數據無線傳輸利用Nordic VLSI公司生產的NRF905無線傳輸模塊實現。要求完成整體方案設計及硬件和相關軟件設計，并完成無線傳輸模塊的調試，要求能實現多路溫度信號的遠距離傳輸，并且實現溫控范圍調節及其超溫范圍報警。
2 溫度采集監控系統的技術要點
由于本系統是一個實時監控的系統，對溫度的采集控制是實時的，所以溫度采集的時間間隔，數據發送接收的時間差，單片機與PC機之間數據的傳送速度以及上位機程序對數據的分析處理是本系統的關鍵。通過對溫度傳感器，無線模塊的優化選擇，實現單片機與PC機通過高速USB接口進行通信及對上位機代碼的優化實現本系統的實時監控功能，同時還要考慮的是溫度傳感器的各個參數，無線模塊的參數，以及硬件電路的優化搭建問題。
3 硬件電路的搭建及軟件設計
為了使系統能夠最優化的工作，系統的硬件器件選擇將是十分重要的問題。
（1）溫度傳感器的選用：
系統是做溫度監控的，首要的工作就是如何選取溫度傳感器，正確的選擇溫度傳感器對系統的性能和價格有著重大的影響。就溫度傳感器的溫度測量范圍、精度、響應時間、穩定性、線性度和靈敏度.等幾個因素的比較分析，本系統選用的是美國DALLAS半導體公司生產的DS18B20溫度傳感器。選用該傳感器的原因有：
①DS18B20與微處理器僅需要一條線即可實現雙向通訊，簡化連接難度；
②無需其他的AD轉化器件，降低成本，也減少了硬件制板的費用；
③可供使用電壓范圍大：3.0V到5.5V都可以使用，器件的功耗較低；
④測溫分辨率高，最高可達0.125度，便于溫度精確控制；
⑤支持多點測試，多個DS18B20可以并聯在一根線上，實現多點測溫;
（2）無線模塊的選用：
本系統是多點監控，同時他的數據傳輸是通過無線傳輸的，所以無線傳輸模塊的需要支持多點的數據的傳送?？紤]穩定性，傳輸數據的速度，錯誤率等方面，本系統選用的是NRF905無線數據傳輸模塊，選擇該模塊的原因有：
①433MHZ開放ISM頻段免許可證使用，無需額外申請頻段；
②傳輸速率高，最高數據傳輸速率可達50KB，滿足實時監控的需要；
③自帶有CRC糾錯功能，抗干擾能力強。所需電壓僅3.3V，功耗低；
④125個頻道，支持多點通信，滿足系統多點監控的需要；
（3）主控芯片選用
ATmega16是ATMEL公司推出的一款基于AVR RISC構架的低功耗CMOS的8位單片機。ATmega16在16MHz時有16MIPS的運算速度，具有兩周期硬件乘法器，從而使得設計人員可以在功耗和執行速度之間取得平衡，且非易失性程序和數據存儲器資源較大能滿足程序代碼設計需要。外設資源豐富：2個具有獨立預分頻器和比較器功能的8位定時/計數器；一個獨立預分頻器和比較/捕捉功能的16位定時/計數器；支持4路PWM輸出、8路10位ADC。支持TWI接口、USART、SPI接口多機通信滿足擴展功能的需要。（4）其他外圍器件
USB與PC機通信中USB控制芯片PDUSBD12,顯示模塊1602，報警蜂鳴器等。。
3.1 系統的硬件連接方法
硬件方面主要由兩部分組成，溫度采集發送部分和數據接受分析控制部分。
3.1.1 溫度采集發送部分
主要的連接器件有NRF905無線數據傳輸模塊，DS18B20溫度傳感器采集模塊，1602顯示模塊，報警模塊，及溫度異常處理模塊。其連接方法如圖3.1.1所示。主控芯片M16通過SPI總線協議向無線模塊發送配置信息，使其工作初始化。溫度傳感器與M16的連接使用的是單總線協議，來采集溫度。顯示芯片1602來顯示采集到得溫度，同時使用蜂鳴器作為報警裝置，當溫度有異常時單片機會控制加熱設備或降溫設備來對異常進行處理。
3.1.2 數據接收分析控制部分
主要的連接器件有無線數據傳輸模塊，USB傳送模塊，和PC機構成。其電路連接如圖3.1.2所示。同樣主控芯片M16通過SPI總線協議向無線模塊發送配置信息，使其工作初始化。接收到溫度后通過PDUSBD12芯片利用USB協議將數據發送到PC機上，可以直接在VC界面上顯示。PC機可以自動分析數據是否存在異常，當存在異常時，PC發送控制信號來遠程控制加熱或降溫設備對異常進行處理，同時發出報警信號，這樣可以將危險降到最低，實現自動化與智能化。
3.2 軟件程序的設計
由于系統由兩個模塊構成，所以軟件程序的設計也分為溫度采集發送模塊程序設計和數據接受分析控制模塊程序設計。
3.2.1 溫度采集發送模塊
主要需要設計的程序有NRF905的內部寄存器配置，溫度傳感器溫度采集程序，液晶顯示模塊程序，報警系統程序。。程序流程圖如圖3.2.1：
3.2.2 數據接受分析控制模塊
主要需要設計的程序有NRF905的內部寄存器配置，USB模塊的驅動編寫，上位機程序的建立，由于篇幅有限，源代碼及流程圖不再給出。
4 系統的工作流程
本系統主要由兩個模塊組成，溫度采集發送模塊和數據接收監控模塊。
4.1 數據采集發送模塊
該模塊的主要功能是采集溫度和發送數據。主控單片機發出命令開始有DS18B20進行溫度采集，溫度傳感器將采集到的溫度傳回主控芯片，在1602上進行顯示，然后主控芯片通過SPI總線將數據傳送給無線發送模塊NRF905，由無線發送模塊將數據發送出去。同時主控芯片會檢測溫度是否異常，當溫度出現異常時會發出報警信號，同時啟動異常處理模塊。。具體工作流程如圖4.1.1：
4.2 數據接收監控模塊
該模塊的主要功能是接收和處理數據，由單片機控制無線模塊接收數據，同時控制USB模塊將數據發送到PC機上去，PC機接收到溫度后會對溫度進行分析處理，當溫度由異常時，會發出報警信號，同時通過將控制指令發送至單片機，通過無線模塊來遠程控制異常處理模塊執行工作，從而實現異常自動處理和雙報警，從而最大限度的確保被監控地的預警和安全。具體工作流程如圖4.2.1：
5 硬件調試結果及結束語
對本系統進行遠距離具體溫度測試有，經數據對比發現實地溫度采集與上位機顯示數據完全吻合，且能實現實時溫度監控。同時可以通過PC機對單片機進行遠程控制，性能穩定。
本系統采用的數據傳輸是通過無線技術實現的，不僅僅可以用在物聯網家居上，還可以在很多環境條件惡劣，且不容易鋪設電纜的地方使用，同時移動起來比較方便，在不久的將來會有更大的利用價值。
6 參考文獻
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