冷库温度检测系统

冷库温度检测系统

摘要:

随着时代的发展以及人民生活水平的提高，人们对冷藏、冷冻食品质的要求也在不断提高，不仅要求食品经冷藏、冷冻后尽量减少营养成分的损失，而且还希望能保持原有的色泽。食品外观及营养成分的变化与冷藏、冷冻温度密切相关，并且不同种类的食品，其相应的最佳冷藏或冷冻温度也不同。根据市场、用户等方面的实际需要，对冷藏、冷冻食品的实际储存时间往往有不同的要求，而不同的保存时间则要求库房设置不同的保存温度。在允许的冷藏或冷冻温度范围内，以较高温度储存食品，对于节省电能、延长制冷设备的使用寿命均十分有利。在大型冷库系统中，往往库房个数多，保存的食品种类也多，每个库房有自己所要求的工作温度。本课题设计针对目前冷库的冷气泄漏检测的现状及其存在的主要问题，通过对目前各种温度传感器的分析与研究，对温度传感器做出合理选择，达到优化整体结构，提高温度检测精度，同时使系统便于维护的目的。并通过对各种信号传输方式的分析和研究，在保证系统结构简洁、具有较高性价比的基础上，来进行对冷库的温度检测。

关键词单片机温度检测 DS1820 显示电路

1 绪论

1.1 课题背景

据统计，全国现有冷冻冷藏能力已达500多万吨，其中外资、合资和私营冷库约50万吨，国有冷库450多万吨，大都属于内贸、农业、外贸和轻工业系统，其中内贸系统冷库容量达300多万吨，占全国总量的60％以上。国有企业从业人员达70多万人，日冻结加工能力约9万吨，13制冰能力约7万吨，曰贮冰能力约16万吨。

储存冷藏冷库食品的冷库比储藏冷冻食品的冷库管理更加困难和复杂。因为很小的温度变化就会引起微生物滋生的危险，造成很大的商业损失。由此可见，对于快速发展的食品冷藏行业，冷藏库的控制管理尤其是库内温度变化的控制显得非常重要。

1.2 研究现状及内容

对于冷库温度检测系统的研究，国内外研究的比较多的还是冷库内空气与货物温度分布的均匀性和稳定性。国内外的科研工作者对小型冷藏装置(如冰箱、冷柜等)的温度分布特性已进行了一定的研究工作。这一工作国外开始地较早，其中有的研究了环境温度及温控器设置对家用电冰箱性能的影响，还有的研究了影响双门电冰箱温度分布和能耗的因素。随着冰箱和冷柜的普及以及数值计算方法的发展成熟及CAD技术的出现，我国对小型冷藏装置的温度分布特性进行了大量的研究工作，并成功地使数值计算与实验研究结合起来。

虽然温度检测系统在冷库中的应用已相当普遍，但是，伴随着新器件的诞生、新技术的涌现，在新需求的推动下，温度检测系统的整体结构、器件选择、通信距离和操作界面等方面仍需不断研究和创新。

本文将针对现有系统结构复杂、温度检测精度不高、数据传输距离短、主控机操作界面不直观这些个方面问题展开研究。通过对目前各种温度传感器的分析与研究，对温度传感器做出合理选择，达到优化整体结构，提高温度检测精度，同时使系统便于维护的目的。通过对各种信号传输方式的分析和研究，在保证系统结构简洁、具有较高性价比的基础上，提出延长数据传输距离的新方案。

本课题研究以期研制出一套简洁实用、精确稳定、使用直观、维修方便的多路温度巡检仪电路来进行冷库的温度检测。

2 温度传感器选择及提高测温精度的方法

2.1 温度传感器的选择

研究和设计本系统首先遇到的问题就是选用什么样的温度传感器，这对于整个系统的性能、简繁程度以及施工成本等都有一定的影响，因此，我们对各种温度传感器进行了分析和研究。

从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。依据制作温度传感器采用材料的不同，常用的温度传感器有热电偶、热电阻、NTC热敏电阻、半导体温度传感器等。

热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。

NTC热敏电阻即负温度系数热敏电阻。它由Mn-Co-Ni-Fe-Cu。等过渡金属氧化物的2-4种组分，采用陶瓷工艺烧结而成。测温范围一般-55—300℃。NTC热敏电阻阻值随温度的变化符合指数规律，其最大的缺点也在于它的非线性，一般需要经过线性化处理，使输出电压与温度之间基木上成线性关系。随着对检测温度精度要求越来越高，以及测量环境要求越来越苛刻，目前，人们正在研制高精度高可靠性的NTC热敏电阻。NTC热敏电阻的综合性能以日本的产品为最好。

2.2不同信号输出方式的温度传感器

根据温度传感器的输出信号方式，可以分为模拟温度传感器、逻辑温度传感器和数字温度传感器闭。

（1) 模拟温度传感器

集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。模拟温度传感器输出模拟信号(电压或电流)。模拟信号必须经过专门的接口电路，转换成数字信号后才能由微处理器进行处理。

(2）逻辑温度传感器

逻辑温度传感器在有些文献中将其划分为模拟传感器，称为输出跳变信号的模拟温度传感器。

在有的系统中，并不需要知道精确的温度值，而只需了解温度是否高于或低于某特定值即可。该信息可用来触发风扇、空调、加热器等环境控制单元。这种特殊的模迅猛发展，功能强大、精确、廉价的数字温度传感器已在不断推出。数字温度传感器目前有单线输出和多线输出等形式。

(3）数字温度传感器

数字式温度传感器就是能把温度物理量通过温度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、PLC、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。数字温度传感器的应用方案特点：1.采用高性能温度变送器，准确度和稳定性能高。