一種基于SOPC技術(shù)的環(huán)境溫度快速檢測裝置

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，聲光報警電路，及升溫等裝置組成，可隨時根據(jù)用戶需要改變檢測范圍預(yù)警值等技術(shù)參數(shù)，極大提高了設(shè)計靈活性和通用性，具有在線可編程性能，可完成百個監(jiān)測點以上的監(jiān)測工作。

【關(guān)鍵詞】溫度檢測 SOPC 可編程技術(shù)

當(dāng)今世界，溫度監(jiān)測技術(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運行參數(shù)，直接關(guān)系到生產(chǎn)的正常進行和安全保障，如汽輪機、鍋爐、冶煉爐中的溫度均是設(shè)備能否正常運行的重要指標(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量、監(jiān)測工況，即使我們的日常生活領(lǐng)域亦離不開溫度檢測。

1 目前研究狀況水平

科技進步日新月異，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、超閾值聲光報警電路可搭建最簡溫度檢測裝置，可實現(xiàn)對工礦企業(yè)和日常生活中的若干溫度待測點進行溫度的時檢測，檢測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，電路運行過程中，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的干擾；核心芯片使用MCU，溫度檢測的可靠性大幅度提高。不過模擬器件的線性特性不好，裝置的整體可靠性仍不容樂觀。

現(xiàn)階段，隨著MCU技術(shù)的大面積推廣，檢測系統(tǒng)實現(xiàn)最高性價比的同時又能夠完成最佳資源設(shè)置成為我們設(shè)計研究電路的熱門。而高端，高靈敏度的數(shù)字傳感器也漸漸被引入到各個領(lǐng)域。

2 研究意義及價值

工礦環(huán)境下的多路溫度檢測，對工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備的安全運行來說非常重要。隨著數(shù)字傳感技術(shù)的發(fā)展和EDA技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用，有效的溫度在線檢測系統(tǒng)，能夠給各個工業(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)境溫度快速檢測裝置

3.1 溫度采集系統(tǒng)設(shè)計

模擬分立傳感器件成本低 在電路設(shè)計過程中需要模擬轉(zhuǎn)換電路、電平轉(zhuǎn)換電路、后續(xù)信號處理電路等附加電路配合其工作，以往我們的溫度檢測電路多采用熱敏電阻等模擬器件作為溫度采集器件。采用這類器件制作的電路成品旺旺測量精度不高，周圍環(huán)境的電磁干擾還對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漂移等問題。所以，先進的單總線的高級數(shù)字溫度傳感器的采用是解決這一系列問題的最優(yōu)解決方案。

本文提到的國外進口的單總線高精度數(shù)字式溫度傳感器就是專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，操作簡單，性價比高，抗干擾能力強。

3.2 檢測、控制理論基礎(chǔ)與設(shè)計

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

設(shè)計過程分為計算偏差、計算偏差變化率及決策控制輸出三個步驟。

多路先進的高精度數(shù)字溫度傳感器將測得參數(shù)通過總線送給片上系統(tǒng)，液晶顯示器可實時顯示當(dāng)前測得溫度，根據(jù)測得結(jié)果，還可發(fā)出進一步的控制參量，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系統(tǒng)，可以實現(xiàn)最大路數(shù)的溫度同時檢測功能，甚至同時可檢測超過百路的溫度信號，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

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[1]包妍，高明亮，馬超.熱電廠廢熱制冷系統(tǒng)的節(jié)能與發(fā)展前景[J].大眾用電，2012（04）：18-19.

[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.

作者簡介

楊晨，遼寧省鐵嶺市人。沈陽工程學(xué)院學(xué)生。主要研究方向為電子科學(xué)與技術(shù)。

包妍，遼寧省沈陽市人。本文通訊作者，沈陽工程學(xué)院專業(yè)教師。主要研究方向為電子、自動控制技術(shù)。

作者單位

沈陽工程學(xué)院自動化學(xué)院 遼寧省沈陽市 110136