一種基于SOPC技術(shù)的環(huán)境溫度快速檢測(cè)裝置

楊晨++包妍++毛紅艷

摘 要本文淺析一種基于SOPC技術(shù)的新型多路環(huán)境溫度快速檢測(cè)裝置，該裝置由可編程片上系統(tǒng)，及與核心芯片連接的EPCSI配制芯片，J高精度溫度傳感器，聲光報(bào)警電路，及升溫等裝置組成，可隨時(shí)根據(jù)用戶(hù)需要改變檢測(cè)范圍預(yù)警值等技術(shù)參數(shù)，極大提高了設(shè)計(jì)靈活性和通用性，具有在線可編程性能，可完成百個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)以上的監(jiān)測(cè)工作。

【關(guān)鍵詞】溫度檢測(cè) SOPC 可編程技術(shù)

當(dāng)今世界，溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)飛速發(fā)展，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等領(lǐng)域。在各種領(lǐng)域中，溫度都是非常重要的一個(gè)運(yùn)行參數(shù)，直接關(guān)系到生產(chǎn)的正常進(jìn)行和安全保障，如汽輪機(jī)、鍋爐、冶煉爐中的溫度均是設(shè)備能否正常運(yùn)行的重要指標(biāo)，因此在工業(yè)行業(yè)企業(yè)中都能涉及到大量的溫度測(cè)量、監(jiān)測(cè)工況，即使我們的日常生活領(lǐng)域亦離不開(kāi)溫度檢測(cè)。

1 目前研究狀況水平

科技進(jìn)步日新月異，自本世紀(jì)六七十年代，電阻式溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、超閾值聲光報(bào)警電路可搭建最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工礦企業(yè)和日常生活中的若干溫度待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行溫度的時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)精度和分辨率逐步提高。但由于這些模擬分立傳感器件的靈敏度不夠高，電路運(yùn)行過(guò)程中，穩(wěn)定性和可靠性不高。直到裝置采用矩陣式布線等香菇技術(shù)，檢測(cè)系統(tǒng)才逐步被完善，半導(dǎo)體被采用作為傳感器件：串行傳輸方式的被采用集合了傳輸路數(shù)，避免了多路傳輸帶來(lái)的干擾；核心芯片使用MCU，溫度檢測(cè)的可靠性大幅度提高。不過(guò)模擬器件的線性特性不好，裝置的整體可靠性仍不容樂(lè)觀。

現(xiàn)階段，隨著MCU技術(shù)的大面積推廣，檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最高性?xún)r(jià)比的同時(shí)又能夠完成最佳資源設(shè)置成為我們?cè)O(shè)計(jì)研究電路的熱門(mén)。而高端，高靈敏度的數(shù)字傳感器也漸漸被引入到各個(gè)領(lǐng)域。

2 研究意義及價(jià)值

工礦環(huán)境下的多路溫度檢測(cè)，對(duì)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行來(lái)說(shuō)非常重要。隨著數(shù)字傳感技術(shù)的發(fā)展和EDA技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，有效的溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)，能夠給各個(gè)工業(yè)、行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展都提供可靠的安全保障。

3 淺談基于SOPC技術(shù)的環(huán)境溫度快速檢測(cè)裝置

3.1 溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模擬分立傳感器件成本低 在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中需要模擬轉(zhuǎn)換電路、電平轉(zhuǎn)換電路、后續(xù)信號(hào)處理電路等附加電路配合其工作，以往我們的溫度檢測(cè)電路多采用熱敏電阻等模擬器件作為溫度采集器件。采用這類(lèi)器件制作的電路成品旺旺測(cè)量精度不高，周?chē)h(huán)境的電磁干擾還對(duì)這樣的模擬電路造成一定的影響，電路還要采用一系列方案客服電路零點(diǎn)漂移等問(wèn)題。所以，先進(jìn)的單總線的高級(jí)數(shù)字溫度傳感器的采用是解決這一系列問(wèn)題的最優(yōu)解決方案。

本文提到的國(guó)外進(jìn)口的單總線高精度數(shù)字式溫度傳感器就是專(zhuān)為解決這一系列的技術(shù)難題而特別引用的。其穩(wěn)定性高，靈敏度高，使用精度高，操作簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高，抗干擾能力強(qiáng)。

3.2 檢測(cè)、控制理論基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)

控制電路引入了偏差和偏差變化率的概念，控制過(guò)程具有很強(qiáng)的可靠性和穩(wěn)定性。所以，選擇片上系統(tǒng)SOPC在片內(nèi)即可寫(xiě)入我們需要的控制電路核心，能夠最簡(jiǎn)的優(yōu)化控制算法。

設(shè)計(jì)過(guò)程分為計(jì)算偏差、計(jì)算偏差變化率及決策控制輸出三個(gè)步驟。

多路先進(jìn)的高精度數(shù)字溫度傳感器將測(cè)得參數(shù)通過(guò)總線送給片上系統(tǒng)，液晶顯示器可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前測(cè)得溫度，根據(jù)測(cè)得結(jié)果，還可發(fā)出進(jìn)一步的控制參量，如圖1所示。

4 結(jié)論

這種新型的使用片上系統(tǒng)SOPC最為核心控制期間的多路溫度檢測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)最大路數(shù)的溫度同時(shí)檢測(cè)功能，甚至同時(shí)可檢測(cè)超過(guò)百路的溫度信號(hào)，穩(wěn)定性、可靠性較高，成本低，可應(yīng)用于日常工況生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，具有必將擁有良好的應(yīng)用前景！

（通訊作者：包妍）

參考文獻(xiàn)

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[2]Zhang Zaixuan，Liu Tianfu，Chen Xiaozu，Laser Raman Spectrum of Optical Fiber and the Measurement of Temperature Field Space.Proc. SPIE，1994，2321：186-190.

作者簡(jiǎn)介

楊晨，遼寧省鐵嶺市人。沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)生。主要研究方向?yàn)殡娮涌茖W(xué)與技術(shù)。

包妍，遼寧省沈陽(yáng)市人。本文通訊作者，沈陽(yáng)工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)教師。主要研究方向?yàn)殡娮印⒆詣?dòng)控制技術(shù)。

作者單位

沈陽(yáng)工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 遼寧省沈陽(yáng)市 110136