无线测温仪表设计

　　1 引言

　　在各种旋转炉(如水泥旋转炉中)，由于不便布线，国内外现在常用的温度测量方法有以下二种：一种是利用旋转接头进行电器连接测量，它的原理是旋转炉每转动一圈，测温热电偶传感器通过旋转接头和外部测量仪表接入导通一次，完成一次进行温度测量;该方法主要缺点是有运动的接点连接，可靠性差，干扰大，需经常更换维修。第二种是通过非接触传感器测温(如红外、比色等)，但这种方法温度测量精度低，抗干扰能力差，特别是存在成本高的问题，应用受到限制。

　　本设计采用将温度测量装置安装在旋转炉上，通过无线发射方式向显示仪表传输数据，较好地解决了测量一次仪表的供电和无线传输的抗干扰问题，在克服了以上两种传统测量方法的不足方面有一定创新性，仪表装置成本低，使用方便可靠，在旋转炉等不便布线的特定应用场合具有明显的优点及良好的推广价值。

　　2 无线测温装置的硬件结构与功能

　　2 .1 一次测量仪表硬件设计

　　一次测量仪表硬件结构见图1 ，一次测量仪表电路由电源电路、CPU及外围电路、无线发射、热电偶测量及冷端补偿电路几部分组成，CPU选用低功耗51 系列芯片。其中由于旋转炉不方便布线，使用电池供电需经常更换电池，给使用带来不便，本系统采用市场上常见的手摇发电电筒进行改造，利用旋转炉的转动的动能转化为对可充电电池充电电能，以保证一次测量仪表的供电。同时由于充电器能量的限制，在20 秒测量发送一次温度数据的前提下，要求一次测量仪表工作时平均工作电流应小于5mA 。

　　仪表工作时单片机在睡眠省电方式和工作方式二种方式间交替运作，两种工作方式的时间比例可以通过仪表自带的DIP 拔码开关进行设置;在单片机进人睡眠方式前，通过场效应管构成的电子开关，关掉除CPU 外的所有外部电路的电源，以节约系统供电。在睡眠方式下，工作电流小于1 mA ，睡眠方式可通过单片机定时中断激活后进人工作方式，在工作方式中完成一次热电偶的测量并向二次仪表发送一次测量数据。发送间隔时间可通过DIP 开关调整，在发射数据的情况下，平均工作电流约为25mA ，测量及发射时间小于1 . 5 秒(发射时间约为0 . 5s ) ，传送间隔时间的长短影响平均电流的大小。4 位DIP ( 1 - 63 )可设置每次休眠时间的长短，电流关系如下：

　　I 平=(l 睡眠*T 睡眠十l 测*T 测)/T总间隔

　　理论上计算，若20 秒测量发送一次温度数据，I 平城( 18 . 5 * l + 1 . 5 * 25 ) / 20=2 . 8 mA ，若10 秒测量发送一次温度数据., 1 平≈5 . 6mA ，由于温度变化缓慢，可以满足实际的工程需要。