一種新型多點測溫系統的設計(基于DS18B20設計的多點測溫系統)

一種新型多點測溫系統的設計(基于DS18B20設計的多點測溫系統)屬性

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一種新型多點測溫系統的設計(基于DS18B20設計的多點測溫系統)描述

一種新型多點測溫系統的設計(基于DS18B20設計的多點測溫系統),利用數字溫度傳感器DS18B20具有一線總線、可組網的特點,結合SM1200B多通道160點溫度集中采集模塊,給出基于DS18B20的遠距離分布式多點測溫系統方案,討論了160片DS18B20數字溫度傳感器硬件連接和程系統方案.應用情況表明,該溫度采集方案具有準確率高、穩定性好、安裝方便等特點,有效提高了檢測系統的性能。



基于DS18B20設計的多點測溫系統系統主要部件為SM1200B溫度集中采集模塊，該模塊包括電源管理模塊、10通道溫度采集模塊、看門狗模塊、通訊子模塊、RS485接口模塊。溫度采集采用Dallas公司的數字溫度傳感器DS18B20,防水封裝后的型號為SLST1-1。上位機采用工控機或臺式機，控制工具采用隨模塊自帶的SensorView系統工具SV3000。

DS18B20數字溫度傳感器

DS18B20數字溫度傳感器溫度測量范圍為-55 ℃~+125 ℃，在-10 ℃~+85 ℃范圍內,精度為±0.5 ℃，可實現9 bit~12 bit溫度讀取。DS18B20具有一線總線的特點，可以輕松組建溫度采集網絡，并且體積小、分辨率高、抗干擾能力強，實用性和可靠性比同類產品更高[1]，因此，在軸承測溫[2]、凍土區公路路基溫度測量[3]等場合有著廣泛的應用。

DS18B20溫度寄存器中的溫度值以9 bit數據格式表示，而輸出溫度則是以16 bit符號擴展的二進制補碼形式提供，其中低8 bit用補碼表示，第9 bit～16 bit為擴展符號位。空調檢測系統所需檢測的溫度值均在0 ℃以上，這樣，只需讀取緩存9個字節的前兩個字節即可。

在DS18B20本身并不防水，為保護傳感器使其能夠在濕氣較重的環境下工作，我們選擇了搜博SLST1-1工業防護封裝DS18B20溫度傳感器.




DS18B20硬件連接

DS18B20器件都有一個唯一的64 bit ROM地址，通過協議就能識別這些序列號，這樣多個DS18B20可以掛接在同一條單總線上，構成多點溫度采集網絡。由于DS18B20具有“單總線”的技術特點，因此可以采用兩種不同的方式連接單片機。

（1）單端口并聯連接：所有DS18B20均連接在同一條總線上，然后再連接到單片機的某個I/O端口。這種連接方式具有硬件開銷小的優點，理論上一根總線可以掛接256個DS18B20，但若連接的數字傳感器數量較多，單片機需要花較多的時間才能獲得每個傳感器的序列號，會降低系統的實時性，同時使得工具編程變得復雜。
（2）多端口并行連接：每個DS18B20獨占單片機某個I/O端口。這種并行連接方式使得單片機能夠對所有的數字傳感器進行并行操作，同一時間能實現多個輸入輸出，實現對溫度數據的快速讀取，從而提高系統的實時性，同時也使得工具編程變得簡單，縮短了項目的開發周期。

根據空調檢測系統的實際需要，系統可使用16-160片DS18B20構成小型溫度數據采集網絡，結合單端口并聯連接和多端口并行連接的連接特點，每個I/O端口連接1-16片DS18B20，共用10個通道，采集模塊與160片DS18B20連接如方案圖所示。DS18B20芯片的DQ端和模塊的DQ端口相連。

采集模塊需要通過接口電路實現與DS18B20的連接，為讓設備能夠接入300-500米距離遠的溫度傳感器，設備采用了強驅動的接口電路，有效增加了單總線接線距離并取得了很高的可靠性和穩定性。


溫度采集模塊SM1600B固定在每個工作站的控制柜里，并將現場采集到的各點溫度值實時傳送給上位機。





設備名稱 型號 備注
10通道1溫度采集模塊 SM1200B-160
總線電纜 4X0.75 長度可根據實際需求訂購
溫度傳感器 SLST1-1 支持電纜長度：1-500米
系統在線監測工具 SV3000 可選配或訂制



多點測溫模塊特點：
1. 提供二次開發通訊協議,便于二次開發
2．RS485總線接口,標準MODBUS-RTU協議
3. 傳感器采集總線式布線，接線簡單方便靈活。
4. 具有傳感器搜索功能，可自動識別傳感器ID
5. 可以實時讀入傳感器
6. 可以在線讀出傳感器64位唯一序列號
7．每臺儀器有唯一的地址,可以通過拔碼開關更改
8．支持1-160個DS18B20測點
9. 每個通道可驅動傳感器總線最遠長達350-500米
10．可與組態王、PLC等聯機使用連接

系統具有如下特點：
　　a.結構簡單，成本低廉，維護方便。
　　b.直接將溫度數據進行編碼，可以只使用單根電纜傳輸溫度數據，通信方便，傳輸距離遠且抗干擾性強。
　　c.配置靈活、方便、易于擴展。可擴展多路下位溫度采集子系統，將它們通過RS485與上位PC機組網，形成多點溫度采集網絡。也可在各子系統中有選擇性地增減溫度傳感器。
　　d.工作穩定，測溫精度高。實驗表明，在長達500m的一位總線上掛接16個DS18B20溫度傳感器，系統可正確地進行溫度采集，分辨率為0.5℃。
　　e.適合于惡劣環境的現場溫度測量，如：環境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等。在大范圍溫度多點控制系統中具有十分誘人的應用前景。
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基于DS18B20設計的多點測溫系統可以工作在溫濕度變化復雜、干擾源多的環境中。基于DS18B20的遠距離分布式溫度數據采集系統可以包括多個SM1200B，每個SM1200B均配可接1-160個DS18B20。



基于DS18B20的遠距離分布式溫度數據采集系統集中監測方案
基于DS18B20設計的多點測溫系統可應用于變化復雜的現場狀況，數字溫度傳感器DS18B20需要采用不銹鋼外殼封裝，以達到防水防潮目的。DS18B20溫度采集點可分布在室內標準機的進風口、出風口和盤管。測量壓縮機排氣管溫度時，不銹鋼封裝的DS18B20需要嵌入固定到金屬夾里面，通過這樣測量方式得到的是排氣管表面溫度，需要利用上位機工具進行必要的數據處理，才能得到排氣管的實際溫度。
上位機控制工具采用模塊化設計，工具分為數據通信、數據采集、數據顯示、數據管理、用戶管理模塊，并將各模塊的實現代碼封裝成模塊和類模塊。需要注意的是：為了方便對DS18B20數字溫度傳感器進行安裝、測試和維護，控制工具應該有針對連接溫度傳感器的I/O端口，以及I/O端口上的溫度傳感器的測試界面。上位機控制界面溫度顯示區如圖所示。



采用DS18B20的溫度采集模塊已應用到某大型空調生產廠的空調檢測系統中，溫度采集的準確性和實時性均滿足系統的要求。數字溫度傳感器DS18B20和SM1200B采集模塊組成的溫度采集系統，能同時滿足成本和技術的要求，對組建多點溫度采集網絡具有一定的借鑒意義。




基于DS18B20設計的多點測溫系統溫度采集模塊SM1200B正面



SM1200B溫度采集模塊背面



搜博SensorView系統工具SV3000







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