CN203573477U - 一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置 - Google Patents

Abstract

一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置，采用以stc公司的89c52为核心的单片机系统实现不同应用要求的温湿度采集及数据发送；采用WRN-122热电偶配合MAX6675K型热电偶数字转换器实现高温段温度采集；采用TLC2543高精度模数转换器配合零漂移rail torail运算放大器AD8554实现PT100及精敏电阻桥电路的搭建，从而进行塔内分层温度检测；采用SHT75高精度温湿度传感器实现常温段温湿度采集；采用以UTC4432无线芯片为核心的射频模块实现烘干塔工作效能检测发送器与数据终端间的通信以及数据传输。有效地解决了传统粮食烘干装置工作效能检测装置类型冗余、工作布线困难等问题，提供了多用途粮食烘干设备效能检测数据采集及无线发送装置。

Description

一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置

技术领域

本实用新型涉及一种数据发送装置，特别涉及一种应用于粮食烘干设备工作效能监测的数据发送装置。 

技术背景

目前应用于粮食烘干设备工作效能的检测装置一般由数据采集器、数据发送器、数据集中器等几方面组成。其采集的数据类型包括热炉温度检测、烘干塔内分层温度检测及出风口温湿度检测；其数据发送往往采用485通信协议的远距离布线传输；并采用电脑终端作为数据集中器。但该类数据检测装置普遍存在种类冗余、集成度低、现场布线混乱安全隐患高等问题，如何安全高效的实现粮食烘干设备工作效能的相关指标检测与数据传输成为亟待解决的问题之一。目前在核心期刊与专利查询中均未发现与此实用新型类似的设备介绍。 

实用新型内容

本实用新型的目的是解决传统粮食烘干装置工作效能检测装置类型冗余、工作布线困难等问题，提供了多用途粮食烘干设备效能检测数据采集及无线发送装置。 

本实用新型的目的是这样实现: 

一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置，其特征在于由单片机系统，热电偶数字转换器，高精度模数转换器，高精度温湿度传感器，射频模块组成，其中单片机系统与热电偶数字转换器连接，高精度模数转换器与高精度温湿度传感器连接。 

采用以stc公司的89c52为核心的单片机系统实现不同应用要求的温湿度采集及数据发送； 

采用WRN-122热电偶配合MAX6675K型热电偶数字转换器实现高温段温度采集； 

采用TLC2543高精度模数转换器配合零漂移rail to rail运算放大器AD8554实现PT100及精敏电阻桥电路的搭建，从而进行塔内分层温度检测； 

采用SHT75高精度温湿度传感器实现常温段温湿度采集； 

采用以UTC4432无线芯片为核心的射频模块实现烘干塔工作效能检测发送器与数据终端间的通信以及数据传输。 

本实用新型还有这样一些特点： 

在于将热炉温度检测、烘干塔内分层温度检测及出风口温湿度检测等常规粮食烘干设备 效能检测装置集成化的实现在一个数据采集器。 

采用大功率无线抗干扰射频模块实现超远距离数据传输。 

安装方便，便于调试。 

体积小，内置电源，也可外接电源。 

续航能力强，可适用于各种恶劣天气。 

密封性好，抗腐蚀风化。 

附图说明

图1粮食烘干设备工作效能检测系统组成图； 

图2粮食烘干设备工作效能检测数据无线发送器系统网络的组成图； 

图3粮食烘干设备工作效能检测数据无线发送器的组成图； 

图4效能检测数据无线发送器塔内分层温度数据采集模块的电路原理图； 

图5粮食烘干设备效能检测数据无线发送器程序流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明如下： 

结合图1，该实用新型专利采用无线射频装置实现数据采集器检测数据的远距离传输，同时为了实现多用途数据采集，该实用新型涉及三种类型的数据采集，分别为：将热炉温度检测a、烘干塔内分层温度检测b及出风口温湿度检测c。装置通过将热炉温度数据采集发送器A、烘干塔内分层温度数据采集发送器B、出风口温湿度数据采集发送器C三种数据采集器的数据发送至数据终端机D以实现粮食烘干设备效能的检测数据的采集。在系统工作时，采用无线通讯方式实现数据终端机与数据发送器进行数据传输。 

结合图2，该实用新型专利所涉及的应用领域为粮食烘干机工作效能检测，为保证检测效果，其在工作状态下所需的监测点较多。同时为了确保测试精度，系统仍需实现对同一测量点的多传感器信息进行融合测量。因此，该系统需要放置多个数据采集无线发送器形成一个稳定可靠的监测网络。该数据采集无线发送器网络包括2个热炉温度数据采集发送器A1、A2其对应的检测传感器为a1、a2，5个烘干塔内分层温度数据采集发送器B1、B2、B3、B4、B5其对应的检测传感器为b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9、b10、b11、b12、b13、b14、b15，以及4个出风口温湿度数据采集发送器C1、C2、C3、C4其对应的检测传感器为c1、c2、c3、c4、c5、c6。在实际测量过程中需将上述共计11个数据采集器放置到对应位置上以实现共计23路不同类型数据的采集。 

结合图3，为提升电路的适用性，该粮食烘干设备效能检测数据无线发送器电路设计过 程中将各种类型的数据采样电路集成在一个整体电路上，对于不同的检测用途只需将相应的传感器安装在采集器的相应位置上便可实现数据采集。为此该粮食烘干设备效能检测数据无线发送器可分为以下模块： 

1.数据处理模块，装置采用STC89C52单片机U1作为处理芯片，由于该所采用芯片的工作电压为5V，电源输入端U7电压为7.4V。故装置采用电源芯片LM2596U2芯片提供稳定的5V工作电压。 

2.烘干塔内分层温度数据采集模块，装置采用由TLC2543高精度模数转换器U4配合AD8554运算放大器U8搭建桥式测温电路以确定BPT100的电阻值，并通过PT100电阻阻值与温度间的函数关系确定采集点的温度信息。为保证系统稳定性，该部分模块采用REF02U95V基准源芯片作为电压基准； 

3.出风口温湿度数据采集模块，装置采用U3SHT75温湿度传感器实现对温湿度信息的采集； 

4.热炉温度检测模块，装置采用U5MAX6675热电偶数据采集芯片实现对高温段的温湿度采集。 

5.无线数据传输模块，装置采用U6UTC4432ISM频段无线芯片实现与系统其它部分间的数据传输。 

结合图4，虽然该实用新型的数据处理模块51单片机核心电路、出风口温湿度数据采集模块SHT75温湿度采集电路、热炉温度检测模块MAX6675热电偶采集电路、无线数据传输模块UTC4432数据无线传输电路在该领域的应用并不常见，但其电路在其他领域较为普及，因此其实现难度较低。与此同时装置的难点在于塔内分层温度数据采集模块PT100测温电路的设计,该装置采用三线测温桥电路实现温度信息采集。电路采用U9REF02基准源芯片，使其管脚6产生5V基准电压Vref，并将其作为桥电路及模数转换器的参考电源，该芯片的供电电压VIN为电源输入端U7电压。接口P1为三线制PT100引入端，其短路端分别接在接口1、2上。采用R1、R2、V3、Pt100构成测量电桥其中R1＝R2=3KΩ，R3为200Ω精密电阻，当Pt100的电阻值和R3的电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放U8AD8554放大后输出期望大小的电压信号V0，该信号V0可直接连AD转换芯片U4TLC2543上。差动放大电路中R4＝R5=1KΩ、R6＝R7=30KΩ、放大倍数＝R6/R4，运放采用单一5V供电。R8=1KΩ，其在电路中起到稳定电压的作用。稳压管D11N4733A的功能为防止电压超过额定值、保护电路。模数转换器U4TLC2543的1管脚AIN0接入电压信号V0、14管脚接入参考电压Vref、13管脚接地、其数字信号所需管脚与U1STC89C52单片 机管脚的连接关系为：19管脚EOC接U1的P3.5、18管脚IOCLK接U1的P3.6、17管脚DATAINPUT接U1的P3.7、16管脚DATAOUTPUT接U1的P2.0、15管脚

接U1的P2.1。U1通过上述管脚与U4进行数据传输数据，并通过运算确定当前PT100所处环境的温度值。该模块电路中电容C1、C2、C3容值为0.1uf，在电路中起到降噪滤波的作用；电容C4、C5为2.2uf有极性电容，在REF02电压输入输出端起到稳定输出电压的作用。 

结合图5，该粮食烘干设备效能检测数据无线发送器流程如下： 

步骤1.系统等待接收采集指令，直到接收到指令时运行步骤2； 

步骤2.系统对采集指令进行判断，以确定当前上位机所需的数据类型及所要检测的采集点；若为A类采集信号则开始对热炉温度检测模块进行程序运算，此时转至步骤3、若为B类采集信号则开始对烘干塔内分层温度数据采集模块进行程序运算，此时转至步骤4、若为C类采集信号则开始对出风口温湿度数据采集模块进行程序运算，此时转至步骤5; 

步骤3.系统采集热电偶数据信息，采集完成后转至步骤8； 

步骤4.系统采集模数转换器数据信息，记录当前数值为N，转至步骤6； 

步骤5.系统采集温湿度传感器数据信息，采集完成后转至步骤8； 

步骤6.系统运行在标定过程中经过数据拟合出的R=f(N)函数，根据数据N确定当前PT100阻值R，计算完成后转至步骤7； 

步骤7.系统运行基于PT100电阻与温度工业级标准函数R=f(T)的逆推程序，计算获得当前PT100阻值R所对应的温度值T，计算完成后转至步骤8； 

步骤8，发送处理过的数据信息，返回步骤1，准备再次采样。 

Claims (6)

1.一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置，其特征在于由单片机系统，热电偶数字转换器，高精度模数转换器，高精度温湿度传感器，射频模块组成，其中单片机系统与热电偶数字转换器连接，高精度模数转换器与高精度温湿度传感器连接。

2.根据权利要求1所述的一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置，其特征是：采用以stc公司的89c52为核心的单片机系统实现不同应用要求的温湿度采集及数据发送。

3.根据权利要求1所述的一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置，其特征是：采用WRN-122热电偶配合MAX6675K型热电偶数字转换器实现高温段温度采集。

4.根据权利要求1所述的一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置，其特征是：采用TLC2543高精度模数转换器配合零漂移rail to rail运算放大器AD8554实现PT100及精敏电阻桥电路的搭建，从而进行塔内分层温度检测。

5.根据权利要求1所述的一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置，其特征是：采用SHT75高精度温湿度传感器实现常温段温湿度采集。

6.根据权利要求1所述的一种粮食烘干设备效能无线监测数据收发装置，其特征是：采用以UTC4432无线芯片为核心的射频模块实现烘干塔工作效能检测发送器与数据终端间的通信以及数据传输。

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