[发明专利]有线测温系统

说明书

技术领域

本发明创造涉及一种对大功率设备进行温度检测的测温系统，采用有线的数据传输结构，数据信号的传输方式采用类似于RS485总线通讯技术。

背景技术

现代工业生产现场常用的大功率电机、减速机、皮带滚筒、托辊等机械传动设备，因为运行环境恶劣、负荷高、速度快、运行时间长等因素，会带来不可避免的机械磨损，使设备严重发热损坏，甚至引起火灾，造成生产安全和人身事故；

针对上述问题，申请人所研发生产的有线测温系统，可有效实时在线检测此类设备的轴承、外壳等部位温度，并可进行超温报警和温度数据上传，实现故障早期诊断，防止设备损坏和火灾的发生。核心设备是数字式温度采集器、DS18B20数字式温度传感器和数据总线连接器，其中：

数字式温度采集器负责温度数据的采集、温度显示和上传以及超温报警功能；本专利所述MCU数据通讯电路为此设备电路的一部分，实现温度数据隔离通讯、三态门电平信号转换为差分电平信号和接口数量扩展功能；

DS18B20数字式温度传感器是美国DALLAS半导体公司生产的一线式数字温度传感器，是常用的标准数字式温度传感器，负责温度的探测和转换功能，本专利所述发明都使用此设备作为温度传感器，同时市场上也有很多仪表使用此温度传感器；

数据总线连接器负责将DS18B20的一线式数字总线的OD门电平信号转换为类似于RS485数据总线的差分电平信号，并将DS18B20接入数据总线；本专利所述数据总线连接器电路即为此设备的电路；

目前市场上的各类使用DS18B20数字式温度传感器的测温仪表，与DS18B20之间的数据总线连接技术，是直接使用DS18B20提供的一线式数据总线工作原理，将MCU（微型控制单元，以下简称“MCU”）的任一GPIO（通用输入/输出，或总线扩展器，以下简称为“GPIO”）引脚与DS18B20的DQ引脚相连；MCU的GPIO工作于三态门模式，可对DS18B20进行读写操作，DS18B20的DQ辅以上拉电阻，可以OD门工作方式收发数据，如图1所示：

图中uP为MCU的任一GPIO接口，4.7K电阻为DS18B20的上拉电阻，也是整条一线式数字总线的上拉电阻，DS18B20使用外部DC3.3～5.5V供电；

此种一线式数据总线的连接方法电路原理简单易行，仅需MCU的一个接口、一根数据线就能完成读写数据功能，可以达到比较高的通讯速度（最高约500Kbps）并且一条数据总线上可同时挂接多个DS18B20温度传感器。

使用上述一线式数据总线的连接方法时，由于直接使用MCU的GPIO接口的三态门工作方式、以及DS18B20的OD门工作方式组成共模信号传输数据的方式，但是这种共模传输数据的工作方式有一个致命的弱点，就是抗电磁干扰能力太差，并且数据总线距离不能达到比较长的距离；在需要长数据总线（50米到200米范围内）通讯，并且用于充满了高压设备和变频设备的工业生产现场环境中时，会受到非常强烈的电磁干扰，造成数据通讯失败。

发明内容

上述技术缺点的根本原因，就是MCU的GPIO接口以三态门工作方式、DS18B20以OD门工作方式，使用共模信号传输方式进行通讯，造成抗电磁干扰能力低下和通讯距离较短的结果；

作为本领域技术人员应都知晓：RS485总线通讯技术在工业现场得到广泛运用的一个重要原因，就是其抗电磁干扰能力强大，通讯工作稳定，而且数据总线能够达到比较长的传输距离（最远约1.2Km）；而RS485总线通讯具备此特性的根本原因，就是总线接口采用了平衡发送和差分接收数据信号的工作方式，具有强大的抑制共模干扰的能力；

本专利所要解决的技术问题，就是将MCU的GPIO接口的三态门工作方式和DS18B20的OD门工作方式、以及它们组建的共模信号传输方式全部转换为类似于RS485总线通讯技术的平衡发送和差分接收数据信号的工作方式，并且不再增加其它可编程器件，从本质上提供一种解决其抗电磁干扰能力差和通讯距离短的问题的廉价简易方案。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：有线测温系统，包括MCU、接受数据模块（RXD）、发送数据模块（TXD）、切换收发状态模块（RD）、若干个数据总线接口收发模块、若干个总线连接器和若干个数字式温度传感器，

接受数据模块（RXD）、发送数据模块（TXD）和切换收发状态模块（RD）各自的一端与MCU的具有三态门功能的一个GPIO的引脚相连，另一端接入并联的至少1个数据总线接口收发模块；

每个数据总线接口收发模块通过总线接入若干个并联的总线连接器；