CN204359445U - 一种针对密闭温场的无线测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种针对密闭温场的无线测温装置，所述信号变送电路和射频发送元件设置在密闭温场内的隔热箱中、通过导线连接若干个温度传感器，温度传感器设置在密闭温场内的测温位置上，所述隔热箱由外箱和内箱套装而成，外箱包括上下布置的外箱体和外箱盖，外箱体和外箱盖内侧设置有隔热材料，内箱是具有一个侧面开口的五面框体、其内侧设置有可变相吸热材料，所述信号变送电路和射频发送元件设置在内箱中，连接温度传感器的导线由内箱侧面开口引出、从外箱体和外箱盖之间的缝隙伸出隔热箱外部，内箱的侧面开口处与外箱体和外箱盖之间的缝隙处设置有隔热棉。本实用新型在密闭温场中检测效果好，解决了特殊温场环境测温的问题。

Description

一种针对密闭温场的无线测温装置

技术领域

本实用新型涉及测温装置领域，具体是一种能够在特殊环境下进行温度检测、并通过无线传输方式传输到上位机电脑上进行数据采集和处理的针对密闭温场的无线测温装置。

背景技术

在温度现场校验过程中，对温场的校准通常是按照规程布置传感器，然后把传感器的线引出进行校准。但是对于某些特定的环境，比如真空、高压、高温，这种方法就不再适用，引出导线的方式必然会破坏密闭空间的真空或高压环境，导致测温不准。因此，我们需要一种不引出线的方式来对特殊温场进行校准。因此本实用新型选择了无线测温的方式来进行温度检测，将传感器和采集电路整体置入温场中。

现有的工作用试验箱校准基本采用有线的方式，不能实现对特殊温场的有效检测校准。而国外同类产品往往价格昂贵，普通中小企业无法承受。因此，一种价格实惠，能对特殊温场进行有效检测的无线测温装置就有其研究的意义了。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种针对密闭温场的无线测温装置，解决了现有有线测温方式会破坏温场环境带来的测温不准和布线繁琐的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种针对密闭温场的无线测温装置，包括温度传感器、信号变送电路、射频发送元件、射频接收元件和上位机，所述信号变送电路和射频发送元件设置在密闭温场内的隔热箱中、通过导线连接若干个温度传感器，温度传感器设置在密闭温场内的测温位置上，射频接收元件和上位机位于密闭温场外；所述隔热箱由外箱和内箱套装而成，外箱包括上下布置的外箱体和外箱盖，外箱体和外箱盖内侧设置有隔热材料，内箱是具有一个侧面开口的五面框体、其内侧设置有可变相吸热材料，所述信号变送电路和射频发送元件设置在内箱中，连接温度传感器的导线由内箱侧面开口引出、从外箱体和外箱盖之间的缝隙伸出隔热箱外部，内箱的侧面开口处与外箱体和外箱盖之间的缝隙处设置有隔热棉。

所述可变相吸热材料是熔盐化合物，当内箱中的温度达到58℃时、熔盐化合物会从固态变成液态。

所述隔热箱外部设置有卡扣、卡扣的定位件和紧固件分别设置在外箱体和外箱盖上，外箱盖与外箱体连接后、卡扣将两者紧密接合、不留缝隙。

所述连接温度传感器的导线为可耐受300℃的耐热导线。

本实用新型所产生的有益效果是：

本实用新型很好的解决了特殊环境下的温度实时检测，在对真空、高压、高温环境的检测中有很好的效果。采用无线的测温方式解决了真空高压环境布线困难的问题，通过隔热箱的保护，解决了高温环境下不能置入电路的问题。上位机良好的人机交互界面，既方便了用户查看实时和历史数据，也方便了用户处理数据。

附图说明

图1是本实用新型的硬件结构示意图；

图2是本实用新型隔热箱的结构示意图。

图中标号表示：1-外箱体、2-隔热材料、3-外箱盖、4-内箱、5-吸热材料、6-隔热棉、7-电路、8-导线。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型是一种针对密闭温场的无线测温装置，包括温度传感器、信号变送电路、射频发送元件、射频接收元件和上位机。本具体实施方式中：

温度传感器是铂热电阻pt100，并根据pt100设计了信号变送电路，实现了温度数据的采集。

信号变送电路和射频发送元件构成一个终端节点（信号发送端），该终端节点在硬件设计上分为3个部分，包括电源模块、信号变送电路和无线通信模块（射频发送元件）。其中：

终端节点采电池供电，以方便整体置入被测环境，电池在无休眠情况下可供一个节点连续工作1天以上。电源模块包括电源插口、复位开关以及为变送电路和无线通信模块供电的电源管理电路。

信号变送电路包括相互连接的铂热电阻pt100的电阻值测量电路、电阻-电信号变化电路和模数转换电路。铂热电阻pt100的阻值会随着温度的变化而改变，因此，通过其电阻值测量电路测得其实时电阻值，通过电阻-电信号变化电路将将pt100的电阻信号转换为电信号，再通过模数转换电路（AD转换芯片）转换为数字信号。本具体实施方式中，终端节点（信号发送端）电路留有外接pt100的接口，变送电路将pt100的电阻信号连接到转换电路变为电信号，然后经AD转换芯片转换为数字信号。

无线通信模块（射频发送元件）由MC13213芯片和外围电路组成。信号变送电路得到的数字信号输入Zigbee芯片MC13213，MC13213芯片通过其RF射频模块通过无线方式从终端节点（信号发送端）发送到密闭温场外的射频接收元件处。由于一般Zigbee芯片的采样精度不高，MC13213是10位的ADC，所以采用了外置的16位AD芯片，即上述模数转换电路、将采样过后的信号输入MC13213。

协调器节点（信号接收端）是本具体实施方式的射频接收元件，由电源模块和无线通信模块组成。射频接收元件接收到上述射频发送元件发来的数字信号，再将其通过串口将数据传输到上位机上，完成数据的无线采集。

上位机的软件设计分为两部分，一部分是节点的程序设计，包括终端节点和协调器节点；另一部分是上位机组态软件的设计。节点的软件设计平台为Codewarrior开发环境，节点的程序设计上移植了IEEE802.15.4标准协议，按照Zigbee协议规范修改编写应用层代码，实现在终端节点进行数据采集，并将数据从终端节点以无线射频收发的方式发送到协调器节点。上位机软件使用了组态王来设计，实现数据的实时显示，实时和历史曲线的生成；通过与数据库的连接，将数据存入数据库，以及实时和历史数据报表的查询打印等功能。

本实用新型最主要的创新之处是：将信号变送电路和射频发送元件作为终端节点（信号发送端）、整体设置在密闭温场内的隔热箱中；通过导线连接信号变送电路和若干个温度传感器，温度传感器设置在密闭温场内的测温位置上；并将射频接收元件和上位机位于密闭温场外。以便在检测真空高压或者其他特殊环境温场时不破坏其温场环境，且当所测环境温度高于80℃的高温环境下、为保证电路正常运行，对整个终端节点的电路进行隔热保护。

隔热箱由外箱和内箱4套装而成，外箱作为外层物理隔热层（即隔绝空气对流）、内箱4作为内层的吸热材料层、通过吸热物质的相变吸收传导到内部的热量，其中的温度在吸热材料5的相变点将达到较长时间的稳定，以保证内部温度不会超过电路运行的正常温度。外箱包括上下布置的外箱体1和外箱盖3，外箱体1和外箱盖3由不锈钢材料制得、其内侧设置有隔热材料2，内箱4是具有一个侧面开口的五面框体、由不锈钢材料制得，内箱4的内侧设置有可变相吸热材料5。

信号变送电路和射频发送元件的电路7设置在内箱4中，连接温度传感器的导线8由内箱4侧面开口引出、从外箱体1和外箱盖3之间的缝隙伸出隔热箱外部；内箱4的侧面开口处堵有隔热棉6，且外箱体1和外箱盖3之间的缝隙处设置有隔热棉6。

本具体实施方式中，可变相吸热材料5是熔盐化合物，当内箱4中的温度达到58℃时、熔盐化合物会从固态变成液态。隔热箱外部设置有卡扣、卡扣的定位件和紧固件分别设置在外箱体1和外箱盖3上，外箱盖3与外箱体1连接后、卡扣将两者紧密接合、不留缝隙。连接温度传感器的导线8为可耐受300℃的耐热导线8。

使用时，根据所测密闭温场的空间大小确定所需终端节点的数量，若是校准则根据规程确定终端节点的数量。首先，将电池和终端节点置入隔热箱内，pt100传感器由专门留出的物理隔热层填充材料（隔热材料2）的缝隙伸出隔热箱，布置到所测温场，然后将隔热箱外箱盖3上的卡扣紧闭，将由空气对流带来的热传导降低到可以忽略。在300℃温度下，隔热箱可保证1小时时间内、其内部温度不超过58℃（吸热材料5的相变点），以完成检测工作。这样，将终端节点加以保护作为一个整体置入被测环境的方式，将可以很好的解决比如真空试验箱的温度校准、汽车烤漆车间环境温度监控等特殊环境下的测温问题。

Claims (4)

1. 一种针对密闭温场的无线测温装置，包括温度传感器、信号变送电路、射频发送元件、射频接收元件和上位机，其特征在于：所述信号变送电路和射频发送元件设置在密闭温场内的隔热箱中、通过导线连接若干个温度传感器，温度传感器设置在密闭温场内的测温位置上，射频接收元件和上位机位于密闭温场外；所述隔热箱由外箱和内箱套装而成，外箱包括上下布置的外箱体和外箱盖，外箱体和外箱盖内侧设置有隔热材料，内箱是具有一个侧面开口的五面框体、其内侧设置有可变相吸热材料，所述信号变送电路和射频发送元件设置在内箱中，连接温度传感器的导线由内箱侧面开口引出、从外箱体和外箱盖之间的缝隙伸出隔热箱外部，内箱的侧面开口处与外箱体和外箱盖之间的缝隙处设置有隔热棉。

2.根据权利要求1所述针对密闭温场的无线测温装置，其特征在于：所述可变相吸热材料是熔盐化合物，当内箱中的温度达到58℃时、熔盐化合物会从固态变成液态。

3.根据权利要求1所述针对密闭温场的无线测温装置，其特征在于：所述隔热箱外部设置有卡扣、卡扣的定位件和紧固件分别设置在外箱体和外箱盖上，外箱盖与外箱体连接后、卡扣将两者紧密接合、不留缝隙。

4.根据权利要求1所述针对密闭温场的无线测温装置，其特征在于：所述连接温度传感器的导线为可耐受300℃的耐热导线。