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糧食溫度實時監督系統

來源:環球糧機網發布時間:2015-08-22 18:58:02

摘要糧食溫度實時監測系統是針對大型糧庫中糧食存儲的需要而設計的。針對大規模測量點的實時檢測,考慮系統的造價和可靠性,在設計中采用了串行輸出數據信號進行多路轉換,并對多路轉換電路作了詳細的分析在分析基礎上,設計了多路轉換采集軟件。

1序言

糧食是人類生存的必需品,而溫度是保存好糧食的先決條件之一,我國的公糧現均集中存放在國家或地方的糧庫中,最大的糧庫方圓幾公里,倉庫房為數十個測點大約數十個。按照國家糧庫保護法規,必須定期抽樣檢查各點的糧食溫度。糧食的保存需要一定的溫度和濕度,否則糧食就會變質。但我國的大部分糧庫還采用人工測溫的方法,不僅效率低,勞動時間長,測試的實時性不能滿足,而且抽樣不徹底,不能發現局部糧食溫度過高,致使部分糧食變質,從而引起大面積的糧食變質,每年造成重大的經濟損失和嚴重的后果。鑒于此,在糧食部門的要求下,我們開發了此溫度檢測系統。

2系統簡介

2.1系統功能

(l)能實時測定糧倉的溫度。

(2)能對以前的溫度數據進行報告、繪圖和輸出。

(3)能對某一點溫度進行連續檢測,給出不同時期的曲線變化并輸出。

(4)可人工或自動測試。

(5)可進許遠距離可靠通訊。

2.2系統的特點

(l)硬件系統穩定可靠,由于采取一系列抗干擾措施,能經受無惡劣環境的考驗。

(2)通訊硬件及軟件可靠,可達到實時操作的要求。

(3)圖表、繪圖功能齊全,可滿足各種需要。

2.3技術指標

測溫范圍:一30一+50℃;

誤差范圍:(土0.6℃;

測量精度:蕊0.75%;

功耗:最大功耗不大于row。

3系統硬件設計

系統的硬件設計可分為三個主要部分。

第一部分:下拉主控機硬件電路板設計,包括復位電路、前放、電流環通訊、a/d轉換、串行控制驅動等電路。

第二部分:微機通訊路板設計,包括完成電流環轉換電路。

第三部分:多路轉換分線盒電路板設計,包括完成串行轉換控制數據的傳送電路。

由以上三部分組成系統整體硬件,硬件框圖如圖1所示。

 

3.1系統主控機主板設計

(1)a/d通道設計

因為檢測范圍為一30一+50℃,模數轉換采用八位a/ d0809,則對應a/d轉換值為oxffoxooh,則溫度分辨率為80/256 } 0. 3℃,滿足溫度的變化誤差范圍士1 9c,這就滿足了測溫的精度要求??紤]到整個系統和測溫的精度要求,選擇通用放大器lm224,因起失調電壓、失調電流、電壓漂移、共摸抑制比、開環電壓增益等特性參數滿足精度要求。并采用曲線擬合的方法來對熱敏電阻的電壓—溫度進行線性擬合,不但節省大量的硬件開支,使測量電路簡單,而且提高了精度。

(2)主控機與多路轉換分線盒通訊設計由于主控機與多路轉換分線盒進行連接,所以主控機如何控制多個多路轉換器就成為設計的關鍵。

在設計中,我們采用串行控制多路轉換的技術,即數據信號和控制信號的送出采用串行方式,把復雜的硬件轉化為軟件設計。這樣不僅節省了硬件費用,而且簡化了硬件電路,提高了系統的可靠性。

在主控機中,我們采用串行信號鎖存、每個多路轉換分線盒分配唯一地址的方法來實現。具體措施如下:

①由于采用串形方式,則對應的多路轉換分線盒中必然有串一并轉換器,這樣主控機必須要送出串行數據信號和串行時鐘信號,以滿足串一并轉換器的要求;

②由于每個多路轉換分線盒有一個唯一的地址,系統共有16個多分線盒。因此我們采用密碼的方法,利用四個數據位,經過譯碼,送給16個多分線盒,以滿足地址選擇,即分線盒選擇的唯一性。

(3)與微機進行電流環通訊電路設計

采用電流環進行通訊。由于電流環的通訊是以通訊中電流的有無來決定信號的有無,因而抗干擾強。主控機通訊電路主要將8031的接受和發送信號由ttl電平轉換為電流信號,這種轉換主要通過光禍器件來完成。通過光禍器件的隔離和轉換,即滿足了通訊的要求,又提高了系統通訊的可靠性。

3. 2系統多路轉換分線盒的設計

根據實際情況,采用一個多路轉換分線盒來檢測一個糧垛,每個糧垛中采用犯點檢測的方案。由于是采用串行輸出來控制多個多路轉換分線盒。這樣進行數據傳送控制,既可節省硬件資源,又能滿足系統實時性要求。而要使多路轉換正常工作,必須有串并轉換器件及譯碼器來完成某個確定傳感器的選擇。分線盒電路中,主要通過74ls164串一并移位寄存器和74is138譯碼器及四個模擬開關cd4051來完成多路轉換功能。

3. 3上位管理機通訊電路板的設計

在系統中,上位管理機與下位主控機之間的通訊非常關鍵。我們采用電流環進行光隔離通訊,以保證通訊的可靠性??紤]到下位主控機的電流環通訊電路以及驅動和長線傳輸,微機通訊電路主要由驅動電路和光禍器件構成。其中微機提供電源十12 v和+sv來完成電壓到電流的轉換,以保證回路有電流通過,其中發送回路的電源為十1z v,這是因為考慮到一臺上位機要帶多臺下位機,高電壓可增大帶載能力,又由于上位管理機與下位主控機之間的通訊的距離遠,因此要考慮兩者之間的長線電阻ro

4系統軟件設計

根據糧食部門提出的要求,我們設計了系統管理軟件,采用模塊化、結構化設計方法、整個程序由四個子模塊構成,各模塊之間相互獨立又相輔相成,從而使整個系統有條不紊,急緩有序地達到實時控制生產過程的要求。其中系統管理軟件框圖如圖2所示;快速測溫軟件流程圖如圖3所示。

 

 

5結束語

本系統采用熱敏電阻組成的電纜來測量空間溫度場,在技術上采用串行輸出控制進行信號的轉換功能,在通訊和多路轉換中采取了一系列可靠性措施,從而完成了大規模測量點的實時檢測。

考慮到現場環境及外界的干擾,除了在軟、硬件方面采取必要的抗干擾措施外,經過分析,在系統電源單元還采取了去噪、濾波以及電流環通訊電路的抗干擾等,取得了理想的效果。

另外,本系統由于涉及硬件及軟件設計,因而高度周期長,經多次試運行,現已完成設計,投人運行中,在現場環境中,系統可達到設計要求。
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