[发明专利]实时无线通讯工业热电阻温度变送器

说明书

技术领域

本发明涉及温度变送器，具体涉及一种实时无线通讯工业热电阻温度变送器。

背景技术

温度是工业生产中常见和最基本的参数之一，人民的生活与环境的温度息息相关，在生产过程中常需对温度进行实时检测与监控。在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：①传统的分立式温度传感器，②模拟集成温度传感器，③智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。

电阻值随温度的变化程度称为温漂系数，大部分金属材料的温漂系数是正数，而且许多纯金属材料的温漂系数在一定温度范围内保持恒定，具体应用中选用哪一种金属材料(铂、铜、镍等)取决于被测温度的范围。金属铂(Pt)电阻的温度响应特性较好，成本较低，可测量度较高；它在0℃的额定电阻值是100欧姆，是一种标准化器件，工作温度范围：-200℃~850℃。因为热电阻的阻值和温度呈正比关系，只需知道流过该电阻的电流就可以得到与温度成正比的输出电压。根据已知的电阻一温度关系，可以计算出被测量的温度值。

上世纪70～80年代开始，工业无线技术还是一种单纯的通信手段，作为有线技术的补充以解决长距离的数据传输为目的，可实现点对点、点对多点通信。本世纪初，为了实现泛在感知，推动工业测控模式变革，解决低成本的信息获取，工业无线技术开始实现大规模网络化。

在工业领域，相对于有线网络，无线传感器网络具有低成本、灵活性、移动性等众多优点，这对那些不适宜连线的场合提供了技术支持和实现的可行性。但是在工业领域，无线传感器网络的应用仍然处于起步阶段，制约无线传感器网络的主要因素包括能耗、实时性和安全性等。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种实时无线通讯工业热电阻温度变送器，在满足工业测量范围和精度要求的基础上实现低功耗，是可根据不同型号传感器实时调整参数的无线温度采集仪表，该仪表根据电阻式温度传感器的测温原理，结合信号调理电路以及高精度模数转换器件，通过WIA网络从远程上位机下载热电阻相应的温度系数准确计算出温度数据，并将数据实时上传，同时利用微控制器自身的功耗控制特性以及外围模拟开关电路，使整个仪表有较好的能耗表现。

本发明的技术解决方案是：该热电阻温度变送器包括三通外壳、WIAPA-M1800无线适配器、主控制器电路板、显示器、3.3V电源、WIA网关，在外壳的两个较大开口处安装显示器和连接电源，在外壳内部安装WIAPA-M1800无线适配器和主控制器电路板，在外壳较小开口处安装无线天线，温度传感器直接连接到主控制器电路板，显示器通过插针连接至主控制器电路板。

其中，WIAPA-M1800无线适配器与主控制器均使用MSP430型号单片机，二者之间通过串口进行通讯；显示器采用128段位的液晶玻璃材料，主控制器通过HT1621对其进行驱动。

本发明的测量方法是：在工业设备的测温点处安装此仪表，在WIA网络覆盖范围内安装WIA网关，并通过RS232串口或以太网与上位机相连。

工作时，上位机将温度传感器对应的计算参数通过WIA网络下载到仪表，铂热电阻测量仪表所在的环境温度。由电路板的信号调理电路对传感器产生的电压信号进行差分信号采集、放大、去噪声处理，A/D将模拟电压信号转换为数字信号，主控制器将数字信号与下载的热电阻计算参数得到准确的温度值，并将数据实时上传。

本发明具有以下优点：

1、本发明体积小，重量轻，传感器可与变送器一体化，可视化好，实时性强，安装使用方便。

2、模数转换芯片采用16位A/D，可以使分度号为Ｐｔ１００热电阻的非线性校正采集精度在０．１级以上，数据处理控制器、通信控制器采用高性能超低功耗16位MSP430微处理器，结合电路板上的信号调理电路、稳压电路、抗干扰电路和开关电路，是整个仪表具有较低的功耗和较高的稳定性。

3、提供一种基于WIA无线网络的温度变送器，热电其中传感器信号采集电路相接有桥式电路、放大电路及滤波电路，将热电阻所在电桥输出差分信号变换为A/D器件可采集的标准电压信号。