无线温度传感器设计

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1、-无线温度传感器的设计摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，一种数字式温度计以数字温度传感器作感温元件，它以单总线的连接方式，使电路大大的简化；传统的温度检测大多以热敏电阻为传感器，这类传感器可靠性差，测量温度准确率低且电路复杂。因此，本温度计摆脱了传统的温度测量方法，利用单片机对传感器进行控制。这样易于智能化控制。无线温度测量与有线温度测量相比具有可靠性高安装容易可以重复使用和系统维护方便等优点关键词：单片机温度传感器无线通信引言     温度监测是目前成熟的技术，工业中广泛应用的温度监测系

2、统大多数还是采用有线方式传输信号的，然而对于工作环境恶劣、供电布线复杂且今后维护困难的场合，有线方式则带有相当的局限性。采用无线方式传输数据，可以有效避免这些问题。由于采集端靠近被测对象，布线和维护困难，因此在系统设计上要解决供电和信号传输有效性的问题。布线上的局限使得采集端只能采用电池供电模式，而在线监测又需要24小时不间断工作，因此采集端的功耗必须非常低，在器件的选择上必须满足低电压支持和低功耗要求。工业现场环境复杂，干扰大，则必须对原始信号进行编码和译码，以保证信！基于单片机AT89C51、数字温度传感器DS18B20、无线收发

3、芯片nRF403的数字化无线温度传感器，测温范围-55℃～+125℃，分辨率为0.0625℃，工作频率2400～2524MHz，接收灵敏度-90dBm，最大发射功率0dBm，电池供电。.---1.1系统结构图如下：图1系统结构图第一章温度采集1.2温度传感器概述1.1.1温度传感器的分类根据温度传感器的使用方式，通常分为接触法与非接触法两类。(A)接触法由热平衡原理可知，两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡，则它们的温度必然相等。如果其中之一为温度计，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种测温方式称为接触法。其特点是，温度计要

4、与被测物体有良好的热接触，使两者达到热平衡。因此，测温准确度较高。用接触法测温时，感温元件要与被测物体接触，往往要破坏被测物体的热平衡状态，并受被测介质的腐蚀作用。因此，对感温元件的结构、性能要求苛刻。(B)非接触法利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度。这种测温方式称为非接触法。它的特点是：不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小。从原理上看，用这种方法测温无上限。通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度或表面温度。与压.---力一样，温度也是过程控制中最重要的测量变量之一。例如在冷却回

5、路中，温度监测不仅用来确保产品质量，还用来保证系统安全。过程工业往往利用热能进行控制，所以，根据应用需要选择理想的温度传感器，可实现既定测量目的并确保最佳测量效果。当然，对过程工艺的熟悉和预见可能出现的不确定扰动也是很重要的。 冷、热是如何定义的？我们可以通过身体的感知器官感觉并分辨温度差。然而，我们往往只能定义物体是冷是热，却不能将这种感觉量化。温度的涵义到底是什么呢？温度，即表示某物质每个粒子的平均动能。要通过这种能量来量化温度首先要定义温标，需要确定与某种材料温度相关的某个定点。最常见的定点是绝对零度即0K，以及水三相点（固态、

6、液态、气态并存的点）273.16K。定点值的确定使绘制温度的直线图成为可能。其它定点值离上述点很远，例如氖的三相点是24.5561K，银的凝固点是1234.93K。这些定点值在《国际温标（1990年版）》 (ITS-90) 中确定。1.1.2测量温度的方法测量温度的方法有多种，从简单的二极管到高精度的热噪声温度计。温度计可以分为两类：第一类温度计和第二类温度计。第一类为不需要用其他温度测量设备做预先校准的温度计。他们都是通过测量物理量，计算物理量和温度间的关系来确定温度的。例如气体温度计、热噪声温度计和应用测量黑体辐射的温度测量设备。

7、这些温度传感器常常用于专门的实验室，使用起来相当复杂并且往往价格昂贵。第二类温度计则需要校准。工业上主要使用的是第二类温度计。特别是热电阻或热电偶温度传感器使用最为广泛。当安装温度传感器时，需要了解一些简单的基础原理：温度传感器主要测量的是它自身的温度。所以传感器必须尽可能靠近测量物安装并尽可能地避免环境影响，因为测量地点的干扰可能会使温度测量结果出现一些偏差。环境温度和介质温度较大的差异也可能会导致错误的测量值。如果传感器安装在保护套管中，也就意味着它远离了真实的测量点，温度传感器灵敏度会降低，测量值可能与真实值出现背离。1.1.3

8、测量温度的主要原理基于精确性和易于进一步处理测量信号的要求，下列测量原理十分适用于工业环境温度监测1.1.3.1热电阻温度计导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其阻值推算出被测物体的温度，利用此原理构成的传感器就是电阻