RU189722U1

RU189722U1 - TEMPERATURE MONITORING STATION

Info

Publication number: RU189722U1
Application number: RU2018133793U
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Казанцев
Priority date: 2018-09-24
Filing date: 2018-09-24
Publication date: 2019-05-31

Abstract

Полезная модель относится к области геотермического мониторинга, метеорологии, строительства, устройство обеспечивает сбор, хранение как в автономном режиме, так и передачу температурных данных по каналам GPRS в режиме реального времени. Заявлено устройство для проведения температурного мониторинга, которое содержит определенное количество цифровых температурных датчиков, соединенных в температурную косу и корпус с разъемами, для подключения внешний устройств, в котором размещены контроллер 1-Ware шины, микропроцессор, энергонезависимая память, модем радиосвязи, элемент питания. При этом устройство конструктивно снабжено дополнительной температурной косой из аналоговых температурных датчиков, подключенной посредством аналого-цифрового преобразователя через 8-канальный коммутатор, который расположен внутри влагозащитного корпуса. Устройство содержит также часы реального времени, элемент питания и контроллер его заряда, каждый из которых соединен с микропроцессором заданным образом. При этом конструктивно предусмотрена работа совместно с цифровыми и аналоговыми температурными датчиками. Технический результат - повышение точности проводимых измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of geothermal monitoring, meteorology, construction, the device provides for the collection, storage, both offline, and the transmission of temperature data via GPRS channels in real time. The claimed device for temperature monitoring, which contains a certain number of digital temperature sensors connected to a temperature spit and a housing with connectors for connecting external devices, in which the 1-Ware bus controller, microprocessor, non-volatile memory, modem radio, battery are located. In this case, the device is structurally equipped with an additional temperature oblique of analog temperature sensors connected by means of an analog-digital converter through an 8-channel switch, which is located inside a moisture-proof housing. The device also contains a real-time clock, a battery and its charge controller, each of which is connected to the microprocessor in a predetermined manner. In this case, constructively provided work in conjunction with digital and analog temperature sensors. The technical result is an increase in the accuracy of the measurements. 1 hp f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель может использоваться в области геотермического мониторинга, метеорологии, строительства. Заявляемое устройство предназначено для проведения температурного мониторинга в различных природных и климатических условиях; устройство обеспечивает сбор, хранение как в автономном режиме, так и передачу температурных данных по каналам GPRS в режиме реального времени.The utility model can be used in the field of geothermal monitoring, meteorology, construction. The inventive device is intended for temperature monitoring in various natural and climatic conditions; the device provides the collection, storage both offline, and the transfer of temperature data via GPRS channels in real time.

В настоящее время известно «Устройство для измерения профиля температуры», взятое за прототип RU 139 660 U1. К недостаткам прототипа можно отнести недостаточную точность измерения температуры для решения некоторых специфических задач геотермического мониторинга. Заявленная производителем точность измерения температуры цифровыми датчиками DS18B20 составляет 0,5°С. Однако существует целый ряд задач, где необходима точность измерения до 0,01°С. К таким задачам относятся, например, исследования по проблемам глобального потепления климата, работы по изучению микроциркуляции воды в придонном слое на озере Байкал и другие.Currently known "Device for measuring the temperature profile", taken as a prototype RU 139 660 U1. The disadvantages of the prototype can be attributed to the lack of accuracy of temperature measurement for solving some specific problems of geothermal monitoring. The manufacturer’s declared accuracy of temperature measurement with DS18B20 digital sensors is 0.5 ° C. However, there are a number of tasks where measurement accuracy of up to 0.01 ° C is required. Such tasks include, for example, research on the problems of global climate warming, work on the study of water microcirculation in the bottom layer at Lake Baikal, and others.

Технической целью заявляемого устройства является устранение вышеуказанного недостатка, а его техническим результатом - повышение точности проводимых измерений, в условиях длительной и автономной работы по измерению температуры в труднодоступных местах (скважина, дно водоема, техногенные объекты и прочее).The technical purpose of the claimed device is to eliminate the above disadvantage, and its technical result is to improve the accuracy of the measurements, in terms of long-term and autonomous work on temperature measurement in hard-to-reach places (well, reservoir bottom, man-made objects, etc.).

Решение поставленной задачи достигается тем, что заявляемое устройство содержит определенное количество цифровых температурных датчиков, соединенных в температурную косу и корпус с разъемами, для подключения внешний устройств, в котором размещены микропроцессор, оперативная память, модем радиосвязи, элемент питания, при этом оно конструктивно снабжено дополнительной температурной косой из аналоговых температурных датчиков, подключенной посредством аналого-цифрового преобразователя через 8-ми канальный коммутатор, при этом конструктивно предусмотрена работа совместно с цифровыми и аналоговыми температурными датчиками. Аналоговые полупроводниковые датчики, терморезисторы ММТ-4, номиналом 10 кОм, обладают чувствительностью до 4% на градус от номинала (И.Т. Шефтель, Терморезисторы, Москва, «Наука» 1973). Благодаря этому, после предустановочной калибровки в термостате, позволяют устройству регистрировать температуру с точностью до 0,01°С.The solution of this problem is achieved by the fact that the claimed device contains a certain number of digital temperature sensors connected in a temperature braid and a housing with connectors for connecting external devices in which a microprocessor, a working memory, a radio modem, a battery are placed, while it is structurally provided with an additional temperature slant from analog temperature sensors connected via an analog-to-digital converter through an 8-channel switch, while tively provided jointly work with digital and analog temperature sensors. Analog semiconductor sensors, MMT-4 thermistors, rated at 10 kΩ, have sensitivity up to 4% per degree of nominal (I.T. Sheftel, Thermistors, Moscow, “Nauka” 1973). Due to this, after a pre-calibration in the thermostat, the device allows to record the temperature with an accuracy of up to 0.01 ° C.

энергонезависимую память 8 и передаче по каналам GPRS. Микропроцессор 5 имеет режим микропотребления при хранении информации и активизируется только для измерения, записи или передачи данных.non-volatile memory 8 and transfer via GPRS. Microprocessor 5 has a micro-consumption mode when storing information and is activated only for measuring, recording or transmitting data.

Аналого-цифровой преобразователь 4 конструктивно выполнен на базе кристалла, работает по принципу дельта-сигма модуляции со встроенным регулируемым усилителем, цифровым фильтром, устройством автоматической калибровки, обеспечивающий выходной цифровой код в зависимости от установки режима 16 или 24 разряда. Обладает возможностью автокалибровки, обеспечивающей оцифровку входной информации для дальнейшей первичной обработки и хранения.Analog-to-digital converter 4 is structurally based on a crystal, works on the principle of delta-sigma modulation with a built-in adjustable amplifier, digital filter, automatic calibration device, providing an output digital code depending on the mode setting of 16 or 24 bits. It has the ability to autocalibrate, which digitizes the input information for further preprocessing and storage.

Коммутатор 3 выполнен 8-ми канальным, установлен внутри корпуса. Обеспечивает непосредственное поочередное подключение аналоговых температурных датчиков 1 к аналого-цифровому преобразователю 4.Switch 3 is made of 8 channel, installed inside the case. Provides direct alternate connection of analog temperature sensors 1 to analog-to-digital converter 4.

Контроллер 1-Ware шины DS2482-100, 7 обеспечивает подключение цифровых температурных датчиков 2 к микропроцессору 5.The controller 1-Ware DS2482-100 bus, 7 provides connection of digital temperature sensors 2 to the microprocessor 5.

Высокоточные часы реального времени DS3231 -6, установлены внутри корпуса, соединены с микропроцессором 5 заданным образом. Определяют временные интервалы работы микропроцессора 5 и устройства в целом и обеспечивают временную привязку результатов измерений.High-precision real-time clock DS3231-6, installed inside the case, connected to the microprocessor 5 in a specified way. Determine the time intervals of the microprocessor 5 and the device as a whole and provide a time reference measurement results.

Контроллер заряда элемента питания 10 установлен внутри корпуса. Предназначен для возможности быстрого заряда элемента питания от внешнего источника.The battery charge controller 10 is installed inside the case. Designed to enable quick charge of the battery from an external source.

Заявляемая Полезная модель работает следующим образом: часы реального времени 6 через заданные интервалы активизируют микропроцессор 5 на проведение измерений. Далее устройство поочередно опрашивает все температурные датчики 1, 2 и записывает результаты измерения в энергонезависимую память 8. Затем устройство переходит в режим хранения записанных данных до следующей активизации, благодаря чему обеспечивается минимальное энергопотребление (фактически в режиме хранения данных работают только часы реального времени 6, энергопотребление которых составляет всего 2-5 мкА). Заявляемое устройство предполагает совместную работу аналоговых 1 и цифровых 2 температурных датчиков. Такое устройство целесообразно использовать, когда число контролируемых зон превышает возможное число аналоговых датчиков, ограниченное 8-ми канальным коммутатором. В таком случае аналоговые датчики располагаются в местах требующих повышенной точности измерений.The claimed utility model works as follows: the real-time clock 6 at specified intervals activates the microprocessor 5 to conduct measurements. Next, the device alternately polls all temperature sensors 1, 2 and records the measurement results in non-volatile memory 8. The device then goes into the storage mode of the recorded data until the next activation, thereby ensuring minimal power consumption (in fact, only real-time clock 6, data which is only 2-5 μA). The inventive device involves the joint operation of analog 1 and digital 2 temperature sensors. Such a device is advisable to use when the number of controlled zones exceeds the possible number of analog sensors, limited to an 8-channel switch. In this case, the analog sensors are located in places requiring increased measurement accuracy.

Полезная модель обеспечивает работу как в полностью автономном режиме с накоплением полученных данных, так и в полуавтономном режиме, предоставляющем The utility model provides operation both in a completely autonomous mode with accumulation of the obtained data, and in a semi-autonomous mode, providing

пользователю возможность получения данных в реальном масштабе времени и полного контроля удаленной станции по каналу GPRS в зоне покрытия сотовой связи. the user is able to receive data in real time and full control of the remote station via GPRS in the cellular coverage area.

При использовании устройства в водной среде корпус выполняют герметичным.When using the device in an aqueous environment, the housing is sealed.

Claims

1. A device for temperature monitoring, including 2 measuring streamers with temperature sensors, connected to a sealed container that houses a microcontroller, 8-channel switch, ADC, 1-Ware bus, a controller of the physical layers, real-time clock, interface converter, non-volatile memory for data storage, radio modem, battery charge controller and battery, characterized in that one measuring spit is made on the basis of digital thermal sensors, and the second with analog temperature sensors connected through analog-to-digital converter 8 via channel commutator, the apparatus allows to work with digital and analog temperature sensors together.

2. The device according to claim 1, characterized in that the analog-to-digital converter is structurally based on a chip, operates on the principle of delta-sigma modulation with a built-in adjustable amplifier, digital filter, automatic calibration device, which provides an output digital code depending on the mode setting 16 or 24 level.