RU2661544C2 - Устройство для измерения температуры наружного воздуха - Google Patents
Устройство для измерения температуры наружного воздуха Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661544C2 RU2661544C2 RU2016150282A RU2016150282A RU2661544C2 RU 2661544 C2 RU2661544 C2 RU 2661544C2 RU 2016150282 A RU2016150282 A RU 2016150282A RU 2016150282 A RU2016150282 A RU 2016150282A RU 2661544 C2 RU2661544 C2 RU 2661544C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- interface
- computer
- input
- microcontroller
- isolator
- Prior art date
Links
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 title abstract 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 2
- 208000032368 Device malfunction Diseases 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
- G01K13/028—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow for use in total air temperature [TAT] probes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
- G01K1/022—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for recording
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
- G01K1/026—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Устройство для измерения температуры наружного воздуха относится к контрольно-измерительной технике и служит для измерения температуры наружного воздуха и отображения ее текущего значения на экране компьютера. Предложено устройство для измерения температуры наружного воздуха, содержащее последовательно соединенные цифровой термометр, адаптер и компьютер. Адаптер содержит последовательно соединенные микроконтроллер, изолятор интерфейса, преобразователь интерфейса и изолятор питания, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера. Причем цифровой термометр соединен с микроконтроллером посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire. Выход микроконтроллера соединен с входом изолятора интерфейса посредством шины UART. Выход изолятора интерфейса соединен с входом преобразователя интерфейса также посредством шины UART, а другой вход преобразователя интерфейса, вход изолятора питания соединены с входом USB-порта компьютера. Компьютер снабжен принтером. Технический результат - обеспечение устойчивой работы устройства совместно с цифровым термометром при длине соединительного кабеля более 10 метров, за счет применения адаптера с изолятором интерфейса, обеспечивающего гальваническую изоляцию цифрового термометра и компьютера. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Устройство для измерения температуры наружного воздуха относится к контрольно-измерительной технике и служит для измерения температуры наружного воздуха и отображения ее текущего значения на экране компьютера.
Известна система контроля перегрева приборов, которая содержит датчики температуры, установленные в выбранных точках приборов, базовый электронный модуль и регистратор, датчики температуры выполнены в виде цифровых термометров, базовый электронный модуль содержит процессор, микросхему согласования и источник питания, а регистратор содержит ЭВМ и принтер, при этом цифровые термометры шиной «данные» подсоединены к входу процессора, выход которого через микросхему согласования подсоединен к СОМ-порту ЭВМ, а выход ЭВМ соединен с принтером. Цифровые термометры выполнены на микросхеме типа DS18S20, имеющей температурный диапазон от -55°C до +125°C. Программа ЭВМ позволяет произвести окончательную обработку полученных данных, самоконтроль работоспособности системы, ведение «Журнала температуры», графическое отображение результатов, вывод полученных результатов на экран ЭВМ и принтер (Патент на полезную модель РФ №44817, опубл. 27.03.2005 г.) - [1].
Известно устройство для измерения температуры, выбранное в качестве прототипа к предлагаемому устройству для измерения температуры наружного воздуха, которое содержит последовательно соединенные цифровой термометр DS18B20, имеющий интерфейс 1-Wire, адаптер для подключения цифрового термометра к СОМ-порту компьютера (интерфейс RS-232). Программа для компьютера считывает показания температуры с цифрового термометра, выводит на экран компьютера текущее значение температуры и график ее изменения за последние несколько минут, задает допустимые интервалы температуры для сигнализации и выдает звуковой сигнал тревоги при выходе температуры из разрешенного интервала (Д. Фролов. Компьютерный термометр с датчиком DS18B20. Журнал «Радио» №9, 2004 г.) - [2]. Копия статьи прилагается к материалам, подаваемым в заявке.
Недостатком устройства по прототипу является ограничение длины соединительного кабеля между цифровым термометром и адаптером до 10 метров. Дальнейшее увеличение длины кабеля приводит к уменьшению помехоустойчивости устройства и его отказу. Для правильного измерения температуры наружного воздуха цифровой термометр должен быть установлен с теневой стороны здания на определенной высоте над землей и на некотором расстоянии от здания. При условии, когда цифровой термометр размещается с одной стороны здания, а адаптер и компьютер размещаются в помещении с противоположной стороны здания, длина соединительного кабеля между цифровым термометром и адаптером может потребоваться более 10 метров.
Решаемой технической задачей (техническим результатом) предлагаемого устройства для измерения температуры наружного воздуха является обеспечение устойчивой работы устройства совместно с цифровым термометром при длине соединительного кабеля более 10 метров, за счет применения адаптера с изолятором интерфейса, обеспечивающего гальваническую изоляцию цифрового термометра и компьютера.
Технический результат в устройстве для измерения температуры наружного воздуха, содержащем последовательно соединенные цифровой термометр, адаптер и компьютер, достигается тем, что адаптер содержит последовательно соединенные микроконтроллер, изолятор интерфейса, преобразователь интерфейса и изолятор питания, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера, причем цифровой термометр соединен с микроконтроллером посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire, выход микроконтроллера соединен с входом изолятора интерфейса посредством шины UART, выход изолятора интерфейса соединен с входом преобразователя интерфейса также посредством шины UART, другой вход преобразователя интерфейса, вход изолятора питания соединены с входом USB-порта компьютера. Компьютер может быть снабжен принтером.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения температуры наружного воздуха.
На фиг. 2 представлена принципиальная электрическая схема конкретной реализации адаптера с подключением к нему цифрового термометра.
На фиг. 3 приведен алгоритм работы микроконтроллера.
На фиг. 4 приведен алгоритм работы компьютера.
На фиг. 5 представлен вид окна программы компьютера с отображением текущей температуры и времени.
На фиг. 6 представлен фрагмент из файла архива компьютера с часовыми данными температуры.
На фиг. 7 приведен вид суточного графика температуры при выводе его на экран монитора компьютера или на принтер.
На фиг. 8 приведен вид месячного графика температуры при выводе его на экран монитора компьютера или на принтер.
Устройство для измерения температуры наружного воздуха, блок-схема которого приведена на фиг. 1, содержит последовательно соединенные цифровой термометр 1, адаптер 2 и компьютер 3. Адаптер 2 содержит последовательно соединенные микроконтроллер 4, изолятор интерфейса 5, преобразователь интерфейса 6 и изолятор питания 7, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера 4, причем цифровой термометр 1 соединен с микроконтроллером 4 посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire, выход микроконтроллера 4 соединен с входом изолятора интерфейса 5 посредством шины UART, выход изолятора интерфейса 5 соединен с входом преобразователя интерфейса 6 также посредством шины UART, другой вход преобразователя интерфейса 6, вход изолятора питания 7 соединены с входом USB-порта компьютера 3. Компьютер 3 снабжен принтером 8. Компьютер 3 включает системный блок, монитор, клавиатуру и мышь.
В качестве цифрового термометра 1 может быть применена микросхема DS18B20 или DS18S20 фирмы Dallas Semiconductor (США). Термометр откалиброван на заводе и обеспечивает измерение температуры в диапазоне -55…+125°C с дискретностью 0,5°. Общее питание устройства обеспечивается от компьютера 3 через USB-порт, что показано на фиг. 1, 2. а компьютер 3 питается от электросети, что на чертеже не показано.
Рассмотрим предлагаемое устройство для измерения температуры наружного воздуха в работе.
Предварительно в микроконтроллер 4 загружают программу согласно алгоритма, приведенного на фиг. 3. Включают предлагаемое устройство. В компьютер 3 загружают программу согласно алгоритма, приведенного на фиг. 4.
Считывание значения измеренной температуры, а также передача команды начала преобразования производится с помощью 1-проводного интерфейса 1-Wire фирмы DALLAS микроконтроллером 4. В качестве микроконтроллера 4 применен микроконтроллер ATMega8 фирмы ATMEL (США). Микроконтроллер 4 согласно алгоритма (фиг. 3) периодически, один раз в секунду, производит опрос цифрового термометра 1 и на основе полученного значения температуры формирует пакет цифровых данных для его передачи в шину UART. Пакет данных состоит из 6-и байт и имеет следующую структуру: байт начала пакета (заголовок), имеющий значение 0x3A, 2-байтовое значение текущей температуры, 2-х байтовое инверсное значение температуры и байт окончания пакета - значение 0x0D.
Данные с выхода UART микроконтроллера 4 поступают на изолятор интерфейса 5, который обеспечивает гальваническую развязку микроконтроллера 4 и цифрового термометра 1 от преобразователя интерфейса 6 и компьютера 3. Применением изолятора интерфейса 5 достигается увеличение помехоустойчивости, увеличение стабильности и исключение сбоев в работе устройства, при этом кабель, соединяющий цифровой термометр 1 с микроконтроллером 4, может достигать длины до 100 м. В качестве изолятора интерфейса 5 может быть применен транзисторный оптрон 6N136 фирмы Fairchild (США). Питание микроконтроллера 4 изолировано от питания компьютера 4 с помощью изолятора питания 7, выполненного на основе компактного DC-DC преобразователя типа AM1D-0505SH30 фирмы AIMTEC (Канада).
С выхода изолятора интерфейса 5 данные поступают на преобразователь интерфейса 6. В качестве преобразователя интерфейса 6 применена микросхема СР2101 фирмы Silicon Labs. Микросхема имеет простую схему включения с минимальным количеством дополнительных элементов и обеспечивает преобразование сигнала интерфейса UART в стандартный компьютерный интерфейс USB со скоростью передачи данных до 12 Мбит/с.
Пакеты данных с преобразователя интерфейса 6 циклически с интервалом в одну секунду поступают в USB-порт компьютера 3.
Компьютерная программа с алгоритмом, приведенным на (фиг. 4), обеспечивает прием и отображение текущей температуры наружного воздуха и текущего времени на экране монитора компьютера 3 (фиг. 5), сохранение часовых значений температуры в файлах архива компьютера 3 (фиг. 6), вывод по запросу оператора суточных (фиг. 7) и месячных (фиг. 8) отчетов температуры в виде графиков на экран монитора или на принтер 8, вычисление минимальной, средней и максимальной температуры за любые прошедшие сутки или месяц (фиг. 7, 8).
По сравнению с прототипом, предлагаемое устройство для измерения температуры наружного воздуха обеспечивает получение технического результата - обеспечивает устойчивую работу устройства совместно с цифровым термометром при длине соединительного кабеля более 10 метров, за счет применения адаптера с изолятором интерфейса, обеспечивающего гальваническую изоляцию цифрового термометра и компьютера.
Дополнительным преимуществом устройства для измерения температуры наружного воздуха по сравнению с прототипом является то, что в качестве интерфейса для связи адаптера с компьютером применен интерфейс USB, а не RS-232. В современных компьютерах интерфейс RS-232 как правило отсутствует. Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет сохранять часовые значения температуры в файлах архива компьютера, выводить по запросу оператора суточные и месячные отчеты температуры в виде графиков на экран монитора или на принтер, вычислять минимальную, среднюю и максимальную температуру за любые прошедшие сутки или месяц. Данные о температуре из файлов архива могут быть переданы с компьютера на другие устройства.
Claims (2)
1. Устройство для измерения температуры наружного воздуха, содержащее последовательно соединенные цифровой термометр, адаптер и компьютер, отличающееся тем, что адаптер содержит последовательно соединенные микроконтроллер, изолятор интерфейса, преобразователь интерфейса и изолятор питания, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера, причем цифровой термометр соединен с микроконтроллером посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire, выход микроконтроллера соединен с входом изолятора интерфейса посредством шины UART, выход изолятора интерфейса соединен с входом преобразователя интерфейса также посредством шины UART, другой вход преобразователя интерфейса и вход изолятора питания соединены с входом USB-порта компьютера.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компьютер снабжен принтером.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150282A RU2661544C2 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Устройство для измерения температуры наружного воздуха |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016150282A RU2661544C2 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Устройство для измерения температуры наружного воздуха |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016150282A RU2016150282A (ru) | 2017-03-02 |
| RU2661544C2 true RU2661544C2 (ru) | 2018-07-17 |
Family
ID=58454189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016150282A RU2661544C2 (ru) | 2016-12-20 | 2016-12-20 | Устройство для измерения температуры наружного воздуха |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661544C2 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU44817U1 (ru) * | 2004-09-13 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Система контроля перегрева приборов |
| CN202886003U (zh) * | 2012-09-25 | 2013-04-17 | 长沙市三智电子科技有限公司 | 多通道温度智能采集仪 |
| CN203573486U (zh) * | 2013-11-27 | 2014-04-30 | 陕西成明节能技术股份有限公司 | 无线数字温度采集传输器 |
| CN205192628U (zh) * | 2015-12-08 | 2016-04-27 | 杭州新千电子科技有限公司 | 一种基于无线通信技术的温度监测装置 |
| US20160202224A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | Invensense, Inc. | Air Sensor with Air Flow Control |
| CN105784175A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于wifi通信的高精度多点测温系统 |
| CN205748669U (zh) * | 2016-05-21 | 2016-11-30 | 安徽工程大学 | 一种多路无线温度检测系统 |
-
2016
- 2016-12-20 RU RU2016150282A patent/RU2661544C2/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU44817U1 (ru) * | 2004-09-13 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Система контроля перегрева приборов |
| CN202886003U (zh) * | 2012-09-25 | 2013-04-17 | 长沙市三智电子科技有限公司 | 多通道温度智能采集仪 |
| CN203573486U (zh) * | 2013-11-27 | 2014-04-30 | 陕西成明节能技术股份有限公司 | 无线数字温度采集传输器 |
| US20160202224A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | Invensense, Inc. | Air Sensor with Air Flow Control |
| CN205192628U (zh) * | 2015-12-08 | 2016-04-27 | 杭州新千电子科技有限公司 | 一种基于无线通信技术的温度监测装置 |
| CN105784175A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于wifi通信的高精度多点测温系统 |
| CN205748669U (zh) * | 2016-05-21 | 2016-11-30 | 安徽工程大学 | 一种多路无线温度检测系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016150282A (ru) | 2017-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN207703359U (zh) | 一种多路热敏电阻温度采集与处理装置 | |
| CN201955259U (zh) | 一种空气采样器 | |
| WO2013097336A1 (zh) | 一种基于耦合的非接触式温度测量系统及其测量方法 | |
| CN205192649U (zh) | 地震台站高精度温度测量装置 | |
| CN102721845B (zh) | 一种现场传导干扰信号记录仪 | |
| Simić | Design and development of air temperature and relative humidity monitoring system with AVR processor based web server | |
| CN104180929A (zh) | 一种热阻式热流传感器的校准方法 | |
| RU2661544C2 (ru) | Устройство для измерения температуры наружного воздуха | |
| CN202586921U (zh) | 一种智能红外线感应开关电路 | |
| CN201672987U (zh) | 一种温度测量装置 | |
| CN202382873U (zh) | 一种智能温度变送器 | |
| CN204694367U (zh) | 一种数据采集装置,探测装置以及系统 | |
| RU2661459C2 (ru) | Способ измерения температуры наружного воздуха | |
| Adane et al. | Design of a microcontroller-based data acquisition system for ground weather observations: Evaluation of radio refractivity of air | |
| EP1865338A3 (en) | Personal radiation detector and method of operation of personal radiation detector | |
| CN203688096U (zh) | 多量程医用温度检测仪 | |
| Zhang et al. | Design & implementation of an air quality monitoring system for indoor environment based on microcontroller | |
| CN210719262U (zh) | 一种机载集成一体式温压湿探头装置 | |
| CN105509809B (zh) | 一种具有检测功能的温度变送器 | |
| Tong et al. | Design of air quality monitoring system based on light scattering sensor | |
| CN102564634A (zh) | 植物叶片表面温度测量仪 | |
| KR200341450Y1 (ko) | 무선 온도 측정장치 | |
| Swain et al. | Ethernet based data logger for gaseous detectors | |
| Barón et al. | Application of SHT71 sensor to measure humidity and temperature with a WSN | |
| CN214539790U (zh) | 一种可远程控制的信息采集插排 |