非接触传感器的单片机温度检测系统

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1、.苇22卷第4期2001皇12月连霞道学院学砸0DALIANRAILWAYINST『TUTE文章编号：1000—16．70(2001jo4—0051—04VoI22No4De。2001非接触传感器的单片机温度检测系统吕纯洁，李小刚1，薛继仁，朱峰(太连铁道学院材料科学与S-程系，辽宁大连6028；2济南铁路局换轨修段东济再250022)摘要：研制了使用非接触传感器的温度检测系统读系统以8031单片机为棱心部件．利用光纤温度传感器对温度进行采样，通过微处理系统电路AD转换接口电路、数据采集接u电路、

2、数码显示电路等主要组成电路，实现了非接触韫度检测功能．检测精度为土I℃关键词非接触传感器，温度橙删；单片机中图分类号：TP368l文献标识码：A目前国内的测温手段主要依靠各种规格的热电偶和热电阻，它们均属接触式测温．但在实际温度检测中，被检测物体有时处于运运状态，难以实现接触式测温，如钢轨及道岔尖轨淬火过程温度的检测，热电偶等测温手段就无法满足测温要求因此研制非接触温度检测系统，对工业中运动物体温度控制具有重要意义．1硬件设计1,1温度传感器的选择在温度控制系统中，温度传感器的性能对提高系统的稳定

3、性和检测精度具有重要影响．为了实现非接触式温度检测，选用了GxW．2系统非接触式光纤传感器，该温度传感器测温范围为400℃～l20(1℃(根据测温需要，还可选用其他测温范围的传感器)．本传感器有测量精度高、稳定性好和使用寿命长等特点．传感器用光纤探头与电子处理单元分离的结构，探测热源辐射的红外波密度，经光纤传导进入光电转换单元，经缓冲放大，线性化处理后．得到与被测温度信号呈线性关系的标准电压信号或电流信号．该信号接人系统中，可使系统得到温度信息．1．2硬件电路设计原理图见图1．8031单片机为核心

4、lj，外接4K的EPROM2732程序存储器及2K的RAM6116数据存储器、地址信号经74Ls373芯片锁存LED数码管采用两片8255芯片驱动的静态显示，共接了4个数码显示管、可以显示四位温度值模数转换器选用A,／D574A收稿日期2．001．03—21作者简介吕纯洁(1972一)、女．助理工程师维普资讯http://www.cqvip.com大连镀学院学报第22卷芯片．由于温度传感器输出的是4～20Ilia的电流信号，必须经过转换接VI电路变为2～l0V的电压信号才能输入A／D转换器．转换接

5、r]电路见2．接锰度传感器...图1非接触温度检测系统硬件电路图度号图2转换接口电路2软件设计程序的整体设计思想是：定时器1用作控制程序定时执行，定时时问设置为一秒，每隔一秒执行一次中断服务程序，执行一次图见图3，中断程序流程图见4程序流程为：开始，判断停止／按下停止运行，结束否则，执行初始化，启动定时器，等待中断中断申请，执行中断服务程序．通过运算得到温度值，分离出温度值的个十、百、千位送数码管显示，最后执行喂狗程序，返回温度值由传感器输出的4～2(1mA的电流信号经过250n标准电阻转换为1～

6、5V电压信号，经放大后变为2—10V，由图3主程序流程图图4中断服备子程序流程维普资讯http://www.cqvip.com第4塞与纯洁等非接齄等感嚣的盟片叽温度控删系A574A把浚信号淡入单片机中．通过转换公式计算得到温度值转换公式如下：T=0190H+03E7DH1D0346H)(1J在程序的执行过程中，设置程序监视器(WATCHDOG看门狗)，可比较有效地解决干扰引起的死循环问题用定时器0作为看门狗的定时器使用．定时时间稍大于程序循环执行一次的时间．3温度检测校核及现场调试为了检测控制系统

7、测温的准确性．在实验室中加热热处理炉．使其升温到800℃(热处理炉的最高温度)．然后关断电源、打开炉门使其逐渐降温，并用控制系统与标准热电偶每隔一段时间同时对热处理炉的温度进行测量，所测温度进行比较，温度检测结果比较见表1由于温度值与传感器信号之间呈线性关系，故实骑中仅在400℃～800℃之间进行校核．由实验结果可看出，本系统的温度检测误差为土l℃表l系统与标准热电偶测温结果比较℃系统温度热电偶温寝系照温度热电偶韫唛本系统还在生产现场对道岔尖轨淬火过程中的尖轨加热温度进行千怠测．道岔尖轨淬火采用的

8、是l000Hz中频感应加热，雾化水冷却的淬火工艺，所测温环境恶劣，存在中频磁场的强干扰源，而且测温过程中，尖轨处于运动中，需要实现非接触测温．现场调试过程中，系统测温准确，工作稳定．能够抵抗l000Hz中频干扰．说明本系统工作稳定，抗干扰能力强，能够满足非接触测温要求4结论...(1)本文设计出MCS一51单片机控制非接触温度检测系统，可实现非接触温度检测(2)本系统检测温度误差为士l℃．测温范围为400℃～l200℃(3)本系统工作稳定，抗干扰能力强，能够满足生产现场非接触测温要