CN1019602B - 粮仓矩阵布线测温(湿)方法 - Google Patents

Abstract

本发明属粮仓的多点温(湿)度测量技术，具体是矩阵布线测量方法。矩阵布线能做到测点多出线少。但通常要在回路中加开关元件以保证测量可靠。二极管矩阵、干簧管矩阵和电子开关矩阵均存在不少缺点影响广泛使用。本发明根据相等电位的两线间没有电流通过的原理，把运算放大器接成电压跟随器以跟踪测量仪的测量电压，其输出端通过切换触点接到未被选中的导线上。本发明最大限度地节约了导线，测量准确可靠，使矩阵布线测量实用化。

Description

本发明属堆积材料的多点温度湿度测量技术。

粮仓测温测湿是科学保粮的手段。现常用的仓外粮温检测仪，要求每个热敏电阻都引出一根测量线和一根共用线，因此有N个热敏电阻则需引出N+1根导线，并有N个开关与之对应，顺序切换到测温仪，这样导线用量大且长短不一，汇集点有上百个线头。

使用矩阵布线则可使布线规则，测点多出线少，能节省大量导线。矩阵布线是指把导线排成若干行（行线）和若干列（列线），使每一个热敏电阻的两个端点分别与一根行线和一根列线相联，实现多个电阻的接头均共用导线。在矩阵布线中，所测电阻数为行线数与列线数的乘积，而所需引出线数仅为行线数与列线数之和，例如测240只热敏电阻，用常规布线需241根引出线，而用矩阵布线只需15+16＝31根引出线（15×16＝240）。由于热敏电阻所接的全是共用线，结果所有的热敏电阻都被串并联在一起，任意行线与列线间测量到的电阻值并不是跨接在它们间的那个热敏电阻的阻值，而是全部热敏电阻串并联后的阻值，因此通常在回路中加开关元件，以保证回路单一，测温准确。

据内部资料介绍，有的单位研究分别采用二极管、干簧管、电子开关作开关元件的矩阵布线测温技术。二极管矩阵是在每个热敏电阻上都串接一个二极管（极性不得接反），在行绕与列线间加上测量电压后，二极管因其单向导通特性而隔断了其他电阻的电流回路，只有跨接在该行、列线之间的那个热敏电阻有电流通过，实现了矩阵布线测温。由于半导体二极管之间的死区压降及温度系数并不一致，实际布线时要从大量二极管中挑选性能相近的使用。才不至于在测量中造成大的偏差，并且还必须改装原测温表头，因此二极管矩阵布线难以普及推广。若将二极管换成干簧管，则成为干簧管矩阵。由于实际布线时粮面不宜设置干簧管，就用常规布线法（测N个电阻用N+1根导线）将热敏电阻出线引至仓墙，仓墙上预先布置好干簧管网，每个热敏电阻对应一个干簧管，操作人员在仓外控制接通干簧管电源，将热敏电阻引出线分组切换后向仓外输出。干簧管矩阵虽也节省部分导线，但不是最佳情况，同时由于仓内所设干簧管是有触点元件。不可避免地出现易损坏、触点粘连和接触不良等现象，直接影响检测结果的可靠性和测试精度。若用无触点的模拟电子开关集成电路代替干簧继电器，则成为电子开关矩阵。由于电子模拟开关的导通电阻相对来说仍较大，并且片与片间的性能不一致，导致测量误差，因此电子开关矩阵有类似二极管矩阵的缺点存在。

本发明的目的在于为粮仓的温度湿度检测提供一种矩阵方法，要求不但能最大限度地节约导线，而且测量准确、可靠，实施起来简便易行。

本发明是这样完成的：每一个热敏电阻跨接在一根行线和一根列线之间。根据相等电位的两线间 没有电流通过的原理，把运算放大器接成电压跟随器（同号器），用以跟踪测温仪的测量电压，其输出端通过切换触点接到未被选中的导线上。运算放大器最好采用集成电路，接成电压跟随器的方式最好是把其反相输入端与输出端连通。详细情况见图1，电压跟随器F的同相输入端可由切换触点与矩阵的任一列线（图1中为列线X₁～X_M）接通，而输出端则可由切换触点同时或分别与矩阵的各行线（图1中为行线Y₁～Y_N）接通，可与输出端接通的上述各行线均可由触点切换使之与输出端断开而与测温仪CW的一端接通，测温仪的另一端接电压跟随器的同相输入端。这样，只有跨接在某一与同相输入端接通的列线（图1中为列线X₁）、以及某一不与输出端接通而是与测温仪一端接通的行线（图1中为行线Y₁）之间的那一只热敏电阻（图1中为R₁）才有电流通过，而此时与同相输入端相接的其他电阻（图1中为R₂～R_N）则由于电压跟随器的作用，使它们各自所接的行线（图1中为行线Y₂～Y_N）与被测试的列线（图1中为列线X₁）基本等电位（用增益为10⁶的集成运算放大器，跟随误差为1/10⁶），从而排除了它们对测量线的影响。上述电阻之外的其他电阻（图1中为除R₁～R_N之外的电阻）则由电压跟随器供给电流，不串入测量回路。这样，测温时只要依次选择被测列线和行线，则可准确地测出矩阵中各个热敏电阻的环境温度。

显然，对于上面的叙述，将所说的“列线”改称行线而同时将所说的“行线”相应改称为列线，本发明的电原理并无任何改变，即也属于本发明的范围。由于粮仓测湿度的原理与测温度的完全相同，将上述发明电原理图中的热敏电阻改为湿敏电阻，测温仪相应换成测湿仪之后，则本发明也适用于粮仓湿度测量。

本发明与已有的矩阵布线方法相比，其优点是节约导线量大，并且由于集成运算放大器的性能使其测量稳定性和准确性高，制作费用低，便于安装、维修，使用寿命长，有效地解决了矩阵布线测温（湿）的主要问题。

图1为本发明的电原理图。图2为本发明实施例的电原理图。

实施例：见图2。使用型号为LM324的集成运算放大器的1/4，将其反相输入端与输出端连通成为电压跟随器F。可与F的同相输入端接通的是矩阵列线X₁～X_M。本实施例的一个附加技术特征是：各列线与电压跟随器的同相输入端断开后也转换为与输出端接通，这样做的好处在于：测量时万一有应与输出端接通的行线断路，也不会导致别的电阻接入测量回路。所用热敏电阻是粮食系统普遍采用的MF53-1型测温用负温度系数热敏电阻器，测温仪CW为普通粮仓用测温仪。各列、行线的选线切换分别由列继电器顺序驱动电路SQ₁和行继电器顺序驱动电路SQ₂驱动转换型继电器J₂₁～J₂M及J₁₁～J_1N来完成。上述顺序驱动电路为本专业的普通技术人员熟知的已有技术。本实施例在粮仓内不增设任何器件的情况下实现了粮面矩阵布线输出到仓外测温。已在两个粮仓安装成功（保密状态下使用），一个粮仓测140点，另一个粮仓测176点。经实际应用已证明其经济效益显著，温度测量准确可靠，这使粮仓矩阵布线测温法进入了实用化的阶段。

Claims (4)

1、一种粮仓矩阵布线测温(湿)方法，每一个热(湿)敏电阻跨接在一根行线和一根列线之间，其特征在于：

a.把运算放大器接成电压跟随器，电压跟随器的同相输入端可由切换触点与矩阵的任一列线接通，输出端可由切换触点与矩阵的各行线接通，可与输出端接通的上述各行线均分别可由触点切换使之与输出端断开而与测量仪的一端接通，测量仪的另一端接电压跟随器的同相输入端，

b.上面所说“列线”可改称行线并同时将所说“行线”改称列线。

2、如权利要求1所述的矩阵布线测温（湿）方法，其特征在于：使用集成运算放大器接成电压跟随器。

3、如权利要求2所述的矩阵布线测温（湿）方法，其特征在于：

a.把集成运算放大器的反相输入端与输出端连通成为电压跟随器，

b.各列线与电压跟随器的同相输入端断开后也转换为与输出端接通。

4、如权利要求3所述的矩阵布线测温方法，其特征在于：

a.所用热敏电阻为MF53-1型，测温仪为普通粮仓用测温仪，

b.各列、行线的切换分别由列继电器顺序驱动电路和行继电器顺序驱动电路驱动转换型继电器来完成。

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