CN104019916A - 一种用于白酒酿造的窖池测温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于白酒酿造的窖池测温装置，它包括单片机系统、LCD显示与背光电路、电源、JTAG电路、磁开关电路、温度传感器电路和470M无线模块；单片机系统分别与LCD显示与背光电路、电源、JTAG电路、磁开关电路、温度传感器电路和470M无线模块相连接；单片机系统上设置有UART接口；单片机系统由单片机、晶振和复位电路组成；复位电路由R13与C12组成。本发明功能完备、性能可靠，为窖池酒曲发酵提供可靠的温度信息，从而提高酒曲的质量，同时在防水方面采用新的制造工艺——采用螺纹方式，在更换电池方面更为便利；上中下3个温度传感器的位置可调，更加科学、实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种测温装置，尤其涉及一种用于用于白酒酿造的窖池测温装置。
背景技术
传统白酒酿造窖池测温仪设备是把竹竿通孔，在使用时把竹竿插入窖池酒曲中，然后把煤油温度计用线绑紧放入竹竿中，按照发酵周期的关键时间点来测量窖曲温度。竹竿不够光滑，不容易插拔，在使用过程中易于窖曲固结，拔出时容易弄裂竹竿，使用次数有限；煤油温度计由于材质是玻璃与煤油，磕碰时易裂，并且破裂时煤油泄露，污染窖曲；在统计温度时，工人需要一个一个把煤油温度计拿出观察，费时并在煤油温度计拿出时已经导致温度变化，测量不准，工人在观察时也引入新的误差，导致最终的测量结果有较大的误差。
基于物联网技术的新型窖池测温装置测温杆采用304不锈钢材质，安全无污染；测温装置带有把手，考虑到测温装置在窖曲中插拔的使用，贴合工人的使用体验；采用数字式测量方法，测量结果精度高、准确性高；采用螺纹固定的方式，更换电池方便；采用无线的方式把实时测量的数据上传到窖池单片机系统上，通过网关连接到Internet，通过远端服务可以看到窖池测温装置采集的数据，工人可以坐在PC旁或移动设备旁就可以看到测量的数据。
发明内容
为了解决上述问题中的不足之处，本发明提供了一种。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于白酒酿造的窖池测温装置，它包括单片机系统、LCD显示与背光电路、电源、JTAG电路、磁开关电路、温度传感器电路和470M无线模块；
单片机系统分别与LCD显示与背光电路、电源、JTAG电路、磁开关电路、温度传感器电路和470M无线模块相连接；
单片机系统上设置有UART接口；所述单片机系统由单片机、晶振和复位电路组成；所述复位电路由R13与C12组成。
单片机的每一个电源管脚都有一个100nF的陶瓷电容滤波；单片机通过限流电阻与红色LED连接。
470M无线模块把节点采集的温度数值传递到单片机系统上并进行配对，配对时，配对设备将会发送服务器地址、数据上传频段、设备类型、KB值信息；配对后，该设备将得到的信息全部配置到3个通道，其中单片机系统通道号分配给上层温度通道，中层温度通道与下次温度通道在单片机系统上的通道号依次递增。
温度传感器电路中的温度传感器采用DS18B20，上中下各对应一个，测量范围-20℃至100℃。
磁开关电路中的干簧管处于关断状态时，VS通过上拉电阻与单片机IO管脚的IRQ连接，电平处于高电平，不工作；当磁铁接近干簧管时，干簧管闭合，IRQ采集到低电平，触发中断，但由于干簧管触点负荷一般较小，通过上拉电阻来保证电流在安全电流范围内。
本发明功能完备、性能可靠，为窖池酒曲发酵提供可靠的温度信息，从而提高酒曲的质量，同时在防水方面采用新的制造工艺---采用螺纹方式，在更换电池方面更为便利；上中下3个温度传感器的位置可调，更加科学、实用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的系统组成框图。
图2是本发明的工作流程图。
图3是本发明的单片机系统的电路图。
图4是本发明的电源的电路图。
图5是本发明的的LCD显示与背光电路的电路图。
图6为本发明的470M无线模块的电路图。
图7为本发明的温度传感器电路的电路图。
图8为本发明的磁开关电路的电路图。
图9为本发明的JTAG电路的电路图。
图10为本发明的UART接口的电路图。
具体实施方式
如附图所示，本发明包括单片机系统、LCD显示与背光电路、电源、JTAG电路、磁开关电路、温度传感器电路和470M无线模块。
单片机系统分别与LCD显示与背光电路、电源、JTAG电路、磁开关电路、温度传感器电路和470M无线模块相连接。
单片机系统上设置有UART接口，用于调试及配置；并设有指示灯，用于观察系统是否运行。
电源给整个测温系统供电，本方案采用高容量的锂亚电池；单片机系统是整个系统的核心，用来处理采集的传感器数据及其他操作；LCD显示电路是单片机将采集到温度值通过LCD屏显示出来，背光电路是为了便于在环境较暗的情况下能清晰看到LCD屏上的数据；470M无线模块是通过无线的方式把采集到的温度值上传到单片机系统上；温度传感器电路通过温度传感器采集环境的温度；磁开关电路是用于测温仪及单片机系统能够配对，这样单片机系统就可以收到对应测温仪的温度值；JTAG电路用于下载程序；UART接口用过进行配置、debug及其他操作。
如图3所示，单片机系统为：单片机+晶振+复位电路。
单片机选用ATMEL的ATMEGA169P，选用此MCU最主要的地方是带LCD驱动器，可以驱动LCD段码屏。MEGA169片内资源：高性能、低功耗8位AVR单片机；时钟最高16MHz；16K Flash，1K RAM，512字节EEPROM；JTAG调试；4×25段LCD驱动器；5种休眠模式等。
晶振：系统时钟选用内部时钟；但LCD的时钟与单片机唤醒需要更精准的时间，故需要外部32.768K晶振来实现。
复位电路：本系统用RC复位电路来实现，由R13与C12组成。
单片机的每一个电源管脚都有一个100nF的陶瓷电容滤波；红色LED通过限流电阻与单片机连接，通过是否发光来看单片机是否运行；R13、C12组成RC复位电路。L1、C2组成LC滤波电路给模拟部分供电。除了在采集以及数据发送时间段，其余时间CPU以及电路都处于低功耗的休眠状态。CPU支持自唤醒，支持外部(磁铁靠近干簧管)触发唤醒，唤醒后重启。上电时，LED亮，进入休眠模式后，LED灭，CPU自唤醒后，LED还是维持为灭的状态。
如图4所示，由于单片机、温度传感器电路与470M无线模块支持3.6V电压，所以本发明直接用锂电池供电，中间省去LDO，一方面可以省去LDO的漏电流，另一方面是LDO本身有压降，省去后，可以提高电池的利用率。由于磷酸铁锂电池在贮存的工程中产生钝化膜，所以买到的磷酸铁锂电池电压偏低，在实际使用过程需要用100uF以上的电容与电池并联，本发明采用100Uf/10V的陶瓷贴片电容。
如图5所示，为了降低功耗，LCD采用段式液晶屏。
通过LCD把节点采集的温度数值显示出来。
本发明要显示3×3个数字，再加部分小数点与字符，故选用4×18共72段的LCD段码屏。通过干簧管来实现手动控制背光，电阻起限流的作用。
如图6所示，通过470M无线模块把节点采集的温度数值传递到单片机系统上。
配对频段为0频段，配对时，配对设备将会发送服务器地址、数据上传频段、设备类型、KB值等信息。配对后，该设备将得到的信息全部配置到3个通道，其中单片机系统通道号分配给上层温度通道，中层温度通道与下次温度通道在单片机系统上的通道号依次递增。
如图7所示，温度传感器电路中的温度传感器采用DS18B20，上中下各对应一个，测量范围-20℃至100℃。
DS18B20是单总线器件，需接上拉电阻才能正常工作。通过4.7K的上拉电阻来保证正常工作，此外若温度传感器开路或没接时，能起到上拉作用，使之为高电平，使后续电路保护。
如图8所示，当干簧管处于关断状态时，VS通过上拉电阻与单片机IO管脚的IRQ连接，电平处于高电平，不工作；当磁铁接近干簧管时，干簧管闭合，IRQ采集到低电平，触发中断，但由于干簧管触点负荷一般较小，通过上拉电阻来保证电流在安全电流范围内。
如图9所示，本发明采用JTAG给单片机下载程序。
基于物联网技术的新型窖池测温装置测温杆采用304不锈钢材质，安全无污染；测温装置带有把手，考虑到测温装置在窖曲中插拔的使用，贴合工人的使用体验；采用数字式测量方法，测量结果精度高、准确性高；采用螺纹固定的方式，更换电池方便；采用无线的方式把实时测量的数据上传到窖池单片机系统上，通过网关连接到Internet，通过远端服务可以看到窖池测温装置采集的数据，工人可以坐在PC旁或移动设备旁就可以看到测量的数据。
Claims (5)
1.一种用于白酒酿造的窖池测温装置，其特征在于：它包括单片机系统、LCD显示与背光电路、电源、JTAG电路、磁开关电路、温度传感器电路和470M无线模块；
所述单片机系统分别与LCD显示与背光电路、电源、JTAG电路、磁开关电路、温度传感器电路和470M无线模块相连接；
所述单片机系统上设置有UART接口；所述单片机系统由单片机、晶振和复位电路组成；所述复位电路由R13与C12组成。
2.根据权利要求1所述的用于白酒酿造的窖池测温装置，其特征在于：所述单片机的每一个电源管脚都有一个100nF的陶瓷电容滤波；单片机通过限流电阻与红色LED连接。
3.根据权利要求1所述的用于白酒酿造的窖池测温装置，其特征在于：所述470M无线模块把节点采集的温度数值传递到单片机系统上并进行配对，配对时，配对设备将会发送服务器地址、数据上传频段、设备类型、KB值信息；配对后，该设备将得到的信息全部配置到3个通道，其中单片机系统通道号分配给上层温度通道，中层温度通道与下次温度通道在单片机系统上的通道号依次递增。
4.根据权利要求1所述的用于白酒酿造的窖池测温装置，其特征在于：所述温度传感器电路中的温度传感器采用DS18B20，上中下各对应一个，测量范围-20℃至100℃。
5.根据权利要求1所述的用于白酒酿造的窖池测温装置，其特征在于：所述磁开关电路中的干簧管处于关断状态时，VS通过上拉电阻与单片机IO管脚的IRQ连接，电平处于高电平，不工作；当磁铁接近干簧管时，干簧管闭合，IRQ采集到低电平，触发中断，但由于干簧管触点负荷一般较小，通过上拉电阻来保证电流在安全电流范围内。
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