拓展承载一线式温度传感器能力电路的研究
Research in Expanding the Carrying Capacity of the 1-wire Temperature Sensor Circuit
DALLAS公司的一线式数字温度传感器DS18B20耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,特别是采用数字技术,适用于在各种狭小空间和常温领域作温度传感器.我系率先在国内粮库采用无线信号传输技术,用的温度传感器即为DS18B20.但是在众多的测温系统中,尚未能妥善解决用一线式器件实现远距离多点测温的问题.关键是对制约DS18B20的传输距离、以及承载DS18B20的个数的因素还不清楚,本论文主要就是致力于研究和解决这些问题.论文阐述了DS18B20的特点和在国内外应用的现状.指出在我国使用最多的粮仓测温领域,由于多点和长距离的问题未妥善解决,不得不在粮仓内增加电子元件组成的采温节点,以及增加敷设传递信息的信号线,前者在密闭不严的情况下,在粮仓熏蒸杀虫期间电子器件容易被腐蚀,后者增加了老鼠啃咬的机会致使信号电缆断损,这些问题在全国各地的粮库普遍存在.因此论文对不同型号的电缆的电抗特性、对不同拓扑形式的DS18B20分布网的电抗特性进行了分析和研究,试图建立数学模型来模拟电路特性,从而找出制约的因数和找到解决问题的方法.为此,本研究做了大量的试验,并动态地监测信号传递的波形,与静态测温网络的电容电感的检测结合,来验证和修订数学模型,使之更符合实际.根据研究的结果,制约的主要因素是分布电容,因此采用具有大的电流驱动能力的电路,采用合理节距的双绞线,以及采用无分支的一线网络,可以较大程度地延伸信号传输的距离和增加一线式温度传感器的采集点数.根据分析和试验,目前采用74ACT244三态线驱动芯片,采用直线式的拓扑方式,一线网上挂接62个DS18B20,距离可达280m.但是不能采用带多个T型接头分支的拓扑结构,有分支存在会产生信号的反射,导致通信失败.而且,如果进一步改进一线式驱动能力,选用更高品质的电缆,负载能力还有进一步提高的可能.本研究为DS18B20的应用作了较全面的验证,并为此温度传感器在农业大棚、桥梁道路建设、矿山、以及储备库领域的温度检测提供了理论依据和可行的方案.例如在粮库中,虽然不能采用T型拓扑,但可以采用多分支的星型拓扑的布线方式,通过将温度采集的信号线直接引出仓外,避免了磷化氢对电子元器件的腐蚀,和减少了鼠咬的概率,极大地增强测温系统的可靠性.
- 作者：
- 舒秀兰
- 学位授予单位：
- 武汉工业学院
- 专业名称：
- 机械电子工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 谢兆鸿
- 中图分类号：
- TP212.11
- 关键词：
- 一线式；DS18B20；温度传感器；分布电容；电路承载能力
- 1-Wire；DS18B20；Temperature Sensors；Distributed Capacitance；The Circuit Carrying Capacity