CN101769794A - 一种红外测温无线传感器节点 - Google Patents

Abstract

一种用于工业制造中的工件温度、农业生产中的作物冠层温度的红外测温无线传感器节点装置，由红外测温传感器模块、微处理器模块、信号收发模块和电源模块组成；红外测温传感器采集特定监测对象的温度，然后将采集的温度数据传输至嵌入式微处理器进行处理，再经设定接口传送至信号收发模块，而信号收发模块通过规定的频率将温度数据发送到远程接收器。本发明解决了目前红外测温仪所测温度数据不能无线传输的问题，具有结构简单，能测量特定对象温度信息，使用安装便利，抗干扰能力强，非接触自动测量、测定的温度数据信息能远程无线接收。

Description

一种红外测温无线传感器节点

技术领域

本发明涉及一种红外测温无线传感器节点装置，具体地，涉及一种用于工业制造中的工件温度、农业生产中的作物冠层温度的红外测量数据无线发送装置。

背景技术

目前，工业制造中的工件温度监测所使用的温度采集装置多种多样，有相当一部分温度采集装置使用红外测温传感器通过有线的方式，将温度数据信息传送到控制中心，进行实时在线监测，也有一部分使用手持式红外测温仪测量工件温度；在农业生产中作物冠层温度的测量通常采用手持式红外测温仪或使用自动气象站测量温度。手持式红外测温仪由于与被测对象测量间距难掌控，测量值误差较大，而有线红外测温，则存在测量装置线路安装繁杂、维护成本高，特别在某些场所存在无法布线的监测点，势必造成测量盲区。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：虽然现有红外测温仪具有很好的性能及广泛的应用，但目前的红外测温尚不能实现温度数据无线传送至用户终端。

发明内容

本发明实施例针对现有红外测温技术的不足，提供一种红外测温无线传感器节点，该节点不仅能解决红外测温数据无线传送的问题，而且本发明实施例结构简单安装方便，使用成本底，测量精度不受周围环境影响。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：红外测温无线传感器节点，由红外测温传感器模块、微处理器模块、信号收发模块和电源模块组成，红外测温传感器采集特定监测对象的温度，将采集的温度数据经数据总线传输至嵌入式微处理器进行处理，再经设定接口传送至信号收发模块，而信号收发模块通过规定的频率将温度数据发送到远程接收器；在红外测温无线传感器节点工作时，需要电源模块分别对微处理器模块、红外测温传感器模块和信号收发模块不间断供电。

所述红外测温传感器模块，由红外测温传感器和A/D转换器组成，用于对指定对象的温度非接触采集，将采集来的温度模拟信号转换为数字信号。

所述信号收发模块，由微功耗射频芯片和增益天线组成，通过信号收发模块和远程收发器进行无线双向通讯；用于微处理器模块处理后的温度数据向外发送到远程接收器，并可接收远程控制命令。

所述电源模块，由充电锂电池、控制器和太阳能电池组成，当所述的红外测温无线传感器节点运行在不同的工作环境中，可以对供电方式进行选择，如果所述的红外测温无线传感器节点在室外使用时可采用太阳能电池供电，在室内使用时则启用可充电锂电池供电。

所述微处理器模块设有RAM和ROM，红外传感器将所采集特定对象的温度数据，经其存储处理后打包发送到所述信号收发模块中。

所述红外测温无线传感器节点，除外置增益天线通过接线端子与所述无线传感器节点连接外，所述无线传感器节点组成模块整体封装。

本发明的有益效果是：本发明实施例与目前广泛使用的红外测温仪相比，具有红外测温数据无线远程发送的优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定；在附图中，

图1为本发明红外测温无线传感器节点的方框图；

图2为本发明红外测温无线传感器节点的工作流程图；

图1为本发明的说明书摘要附图；

图1中：1.红外测温传感器模块，2.微处理器模块，3.信号收发模块，4.电源模块。

具体实施方式

在图1中，一种红外测温无线传感器节点，由红外测温传感器模块(1)、微处理器模块(2)、信号收发模块(3)和电源模块(4)组成；电源模块(4)由可充电锂电池(容量1200mAh)、智能电池监视器(DS2438)、锂电池保护芯片(R5426)、锂电池充电器(MAX1555)、电源处理电路及外围接口电路组成，为无线传感器节点提供智能充电和电路短路保护；红外测温传感器模块(1)由红外测温传感器和A/D转换器组成，其红外传感器采用的产品型号为Thermalert SX红外测温传感器；微处理器模块(2)为嵌入式单片机，型号为ATmega128L；信号收发模块(3)采用微功耗射频芯片，其型号为CC1000；红外测温无线传感器节点壳体封装，信号收发模块通过接线端子连接外置的增益天线，红外测温传感器经封装壳体专用窗口进行红外测温。

红外测温无线传感器节点工作时，利用红外传感器测量指定对象的温度，其输出的温度模拟信号经A/D转换后变成数字信号，通过标定曲线转换得到对应的测量参数值。微处理器模块(2)通过串行外设接口SPI口高速同步传输从红外测温传感器模块(1)读取被测对象的温度值，并对获取的温度数据进行实时处理，处理结果暂存于内部存储器中，按照设计程序将数据打包后传送至信号收发模块(3)。信号收发模块(3)按照远程收发器发出的指令，以国家允许的433MHz频率，发送温度数据信息。红外测温无线传感器节点根据远程控制主机的要求，能够自主判定运行的模式，即决策是否处于发送状态、或接收状态、或等待状态、或休眠状态。

本发明实施例中，所采用的红外测温传感器Thermalert SX光学分辨率最高达90∶1，其测量温度范围：-18-2000℃，模拟输出4-20mA，可满足工业制造中的工件温度、农业生产中的作物冠层温度的测量要求。微处理器模块(2)是微功耗芯片ATmega128L，该芯片为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间，ATmega128L的数据吞吐速率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。信号收发模块(3)是微功耗射频芯片CC1000，它是一种比较理想的超高频单片收发IC，它专用于低功率和低电压类无线电产品，微处理器模块(2)使用3个输出管脚(PD4～PD6双向I/O口)用于信号收发模块接口(PDATA管脚为数字信号输入/输出、PCLK管脚为数字信号输入、PALE管脚为数字信号输入)，控制信号收发模块改变不同的模式。电源模块(4)为红外测温无线传感器节点供电，可以对供电方式进行选择，如果红外测温无线传感器节点在室外使用时可采用太阳能电池供电，在室内使用时则启用可充电锂电池供电。

本发明红外测温无线传感器节点的具体工作流程如下，如图2所示：系统上电开始初始化，微处理器模块(2)开始运行嵌入式操作系统读取节点的ID号和工作模式，决定进入采样周期或等待或休眠，与此同时信号收发模块(3)进入无线信号接收状态，等待来自远程无线收发器的指令。在信号收发模块(3)接收到控制指令后，微处理器模块(2)向红外测温传感器模块(1)发出采集指令，对特定对象进行温度采集，通过A/D转换器将模拟量转成数字量。微处理器模块(2)通过数据总线接收来自红外测温传感器模块(1)的温度数据，并对其数据进行简单处理后，在其内部存储器中暂存，直至一个采样周期结束后，微处理器将节点的地址信息和温度测量值打包送至信号收发模块(3)进入发送状态，等待发送至远程无线收发器。地址信息和温度测量值发送结束后，节点进入按照设计的休眠时间休眠，休眠结束后判断是否进入下一个采样周期，若不进入则采样结束，若进入就进入下一轮温度采样。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益成果进行了详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的科技人员在本发明揭示的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种红外测温的无线传感器节点，其特征是：由红外测温传感器模块(1)、微处理器模块(2)、信号收发模块(3)和电源模块(4)组成；所述红外测温传感器模块(1)，由红外测温传感器和A/D转换器组成；所述电源模块(4)，由充电锂电池、控制器和太阳能电池组成；所述各个模块通过数据总线进行连接。

2.根据权利要求1所述的红外测温的无线传感器节点，其特征是：微处理器模块(2)设有RAM和ROM，红外传感器将所采集特定对象的温度数据，经其存储处理后打包发送到信号收发模块(3)中。

3.根据权利要求1所述的红外测温的无线传感器节点，其特征是：电源模块(4)由充电锂电池、控制器和太阳能电池组成，当所述的红外测温无线传感器节点运行在不同的工作环境中，可以对供电方式进行选择，如果所述的红外测温无线传感器节点在室外使用时可采用太阳能电池供电，在室内使用时则启用可充电锂电池供电。

4.根据权利要求1所述的红外测温的无线传感器节点，其特征是：信号收发模块(3)由微功耗射频芯片和增益天线组成；通过信号收发模块(3)和远程收发器进行无线双向通讯。

5.根据权利要求1所述的红外测温的无线传感器节点，其特征是：除外置增益天线通过接线端子与所述无线传感器节点连接外，所述无线传感器节点组成模块整体封装。

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