無線測溫外文翻譯

1、-. z化工學院信息與控制工程學院畢業(yè)設計外文翻譯糧食倉儲無線測溫系統(tǒng)的設計Design of wireless temperature measurement system for grain storage學生*： 10540108 學生： 王憲忠 專業(yè)班級： 測控1001 指導教師： 艾學忠 職 稱： 教授 起止日期：2021.2.252021.3.16 吉 林 化 工 學 院Jilin Institute of Chemical Technology- PAGE II . z激光切割工藝中無線溫度采集系統(tǒng)的設計摘要本文提出了一種先進的工程材料的激光切割加工的無線溫度采集系統(tǒng)的開發(fā)。該無

2、線系統(tǒng)可以有效的進展自動溫度監(jiān)測。該系統(tǒng)包括硬件，軟件，和一臺計算機。該無線系統(tǒng)的包括電源子系統(tǒng)，傳感器子系統(tǒng)，和一個主要基于無線射頻RF技術(shù)的主節(jié)點系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是簡單的數(shù)據(jù)管理溫度報警和所需文件的準確性。該集成無線溫度傳感器的有用性是在馬來西亞理科大學機械工程學院制造實驗室進展測試的。在實驗室收集的數(shù)據(jù)用來評估該系統(tǒng)的實用性。數(shù)據(jù)說明，該系統(tǒng)可以測量和監(jiān)測在硬頂?shù)牡臅r間和距離的圍的溫度。這項工作是使用無線網(wǎng)絡系統(tǒng)監(jiān)控激光切削過程WSN溫度的一個重要的開場。關鍵詞：溫度監(jiān)測；無線傳感器；激光切割；過程監(jiān)控1 簡介該過程監(jiān)控系統(tǒng)具有防止意外故障的優(yōu)點，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性。其獲

3、取更大的工藝參數(shù)也給出了更好的可視性和更好的決策權(quán)。這些系統(tǒng)通常與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用傳感器測量相關的參數(shù)。傳感器測得的數(shù)據(jù)通過有線通信傳輸給處理系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)可以是非常昂貴和不靈活的。隨著通信技術(shù)的開展，數(shù)據(jù)已經(jīng)可以通過無線方式來傳輸。目前，無線技術(shù)，特別是無線傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器技術(shù)，MEMS技術(shù)，無線通信技術(shù)，嵌入式計算技術(shù)、分布式信息管理技術(shù)，得到了迅速的開展。無線傳輸?shù)闹匾獌?yōu)勢就是簡化了系統(tǒng)的布線和管理。否則，在一些危險，或者偏遠的區(qū)域和地點不可能實現(xiàn)傳感器的應用。更快的部署和安裝各種各樣的傳感器，可以使多點測量，低本錢，低功耗，小體積，和便攜成為可能。 在工業(yè)上激光切割金屬的發(fā)

4、現(xiàn)和應用是由于其加工復雜的工件時可以非接觸式加工，并且精度高，外表光潔度高，易于數(shù)控C。另外，這項技術(shù)已被用于先進的工程材料的研究，例如，鎢，鈦，瓷，鋁合金，鉻鎳鐵合金，鉭，和金屬基復合材料。激光切割要到達良好的切削性能涉及許多操作參數(shù)，如激光功率，切割速度，頻率，占空比，焦距，間隔距離，輔助氣體壓力，束噴嘴，和切割鏡片。應該在切削過程中監(jiān)測測這些參數(shù)，來控制切削的動作，以到達預期的切削效果。然而，目前的技術(shù)已被用來監(jiān)測過程中切削是基于有線通信的，它缺乏靈活性。例如，為了滿足要求需要部署固定的連線來供電和傳輸數(shù)據(jù)。另外，這個系統(tǒng)時面臨著現(xiàn)有設施被用于新的加工業(yè)務改造的困難必須獨立的分析每個切削

5、參數(shù)。為了解決這個問題，無線監(jiān)控系統(tǒng)應該應用在先進的金屬材料激光切割的過程中。許多類型的無線技術(shù)發(fā)的展從簡單的紅外數(shù)據(jù)協(xié)議IrDA該協(xié)議利用紅外光的短距離的點對點通信，短距離的無線個人區(qū)域網(wǎng)WPAN的一點對多點的通信，如藍牙和ZigBee；中距離的多跳無線局域網(wǎng)WLAN遠程蜂窩系統(tǒng)，如全球移動/通用分組無線效勞系統(tǒng)GSM/GPRS和碼分多址CDMA。其中，紅外，藍牙，ZigBee，和GSM是為激光切割數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)遙測的潛在的選擇。其中紅外線是一種需要一個發(fā)射機和一個接收機的但總顯得無許可的通信技術(shù)。ZigBee廣泛應用于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集監(jiān)測溫度，氣體，和其他。ZigBee是一個不耗電的系

6、統(tǒng)，但它不能在大面積和遠距離傳輸。藍牙只能在10米的距離傳輸數(shù)據(jù)。然而，高耗能使得藍牙不是一種普通的數(shù)據(jù)傳輸方式。另一種無線傳輸技術(shù)是GSM。盡管GSM可以大圍和遠距離傳輸數(shù)據(jù)，但是它花費很高。GSM通過SIM卡來傳輸數(shù)據(jù)，SIM卡里的資金每發(fā)送一條信心將被運營商扣除相應的金額。為了到達檢測的目的，我們的程序?qū)⒊掷m(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，GSM不是本設計的最正確選擇。在433 MHz的射頻RF傳輸在數(shù)據(jù)傳輸距離，系統(tǒng)功耗和單元尺寸方面擁有很大的優(yōu)勢。*些射頻模塊可以傳輸超過4公里的距離，并且只消耗很少的功率。在我們的應用中，433MHz的射頻傳輸是最好的選擇，應為其低功耗，低本錢，維護方便，傳輸距離遠

7、。以前的研究人員選擇了射頻傳輸系統(tǒng)基于其傳輸距離遠，本錢低，可靠性高，低功耗，智能化，安裝靈活，便于移動和小型化等優(yōu)點。目前，馬來西亞理工大學已經(jīng)研究了激光切割技術(shù)在先進工程材料切割過程中的應用，使用的是有線的監(jiān)控系統(tǒng)。在本文中，我們初步研究一個激光切割工藝中無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的的設計，制造。這對于在激光金屬切割過程中使用無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)有重要的意義。2 無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計A 無線模塊圖2-1表示了一個無線傳感器節(jié)點構(gòu)造框圖。該系統(tǒng)由兩個主要局部：傳感元件和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該傳感節(jié)點是一個組合的多類型傳感器，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，存儲器，控制器，和射頻收發(fā)器。無線收發(fā)器通常特定圍的數(shù)據(jù)傳輸。無

8、線傳感器網(wǎng)絡中的主要問題是電源使用。一般來說，電池是為數(shù)據(jù)處理計算和數(shù)據(jù)傳輸提供能量。由于該裝置在實驗室的應用，我們決定使用從電源的12V電源。圖2-1無線傳感器節(jié)點構(gòu)造框圖B 傳感器節(jié)點的硬件熱電偶是一種結(jié)合了兩種不同的金屬鋁，鉻的特殊的合金，產(chǎn)生的溫度差引起的電壓。K型熱電偶是一個寬圍的溫度檢測器件，檢測圍從-200C到1200C。它用于激光切削過程溫度監(jiān)測是非常適宜的。K型熱電偶殘剩的是一個非常小的線性模擬輸出啊信號，需要用放大器來把這個輸出信號放大到05V的圍。一種穩(wěn)定的小信號放大器是AD595(如圖二)。圖2-2 AD595完整系統(tǒng)根據(jù)圖2-2，銅鋁和鐵鎳鉻連接到AD595的14引腳

9、和1引腳。AD595放大過程開場于247.3這個固定的增益 。從AD9595輸出10mV/C的穩(wěn)定的增益。該輸出信號輸入到微控制器中進展處理，然后以一個適宜的圍發(fā)送出去。在這個系統(tǒng)中，可編程微控制器PSoC選擇從AD595輸出的數(shù)據(jù)進展處理。工作在5V使PSoC芯片適宜應用在溫度監(jiān)測中。該應用程序由兩局部組成：傳送局部和接收局部。數(shù)據(jù)從傳感器傳出，單片機使用收發(fā)模塊接收并處理數(shù)據(jù)后發(fā)送給接收機，然后該接收器接收數(shù)據(jù)。電源是在選擇收發(fā)模塊的共同因素。在這個工程中，我們使用了508射頻模塊它工作在433mhz下可以傳輸?shù)木嚯x超過500m。C PCB板的設計一個設計適當?shù)挠∷㈦娐钒錚CB對于傳感器與

10、接口的操作是非常重要的。印刷電路板是一個2層0.95毫米厚的標準的FR-4板，PCB的輪廓尺寸為89mm71毫米。下列圖圖2-3是使用ORCAD Family Release 9.2軟件設計的PCB板。為了維持PCB板的布局LED，MA*232西片，和PSoC芯片都安裝在PCB板的外表。圖2-3 PCB的設計視圖D 節(jié)點軟件本局部介紹如何通過軟件的編程來開發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)被劃分為幾個局部：傳感器的信號采集，傳感器的數(shù)據(jù)顯示，從傳感器通過無線發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)進展處理，存儲，并進展進一步的分析。圖2-4表示了從傳感器讀取數(shù)據(jù)到接收機接收數(shù)據(jù)的過程。本工程采用K型熱電偶傳感器監(jiān)測溫度。熱電偶在一個很

11、小的圍呢輸出一個很小的電壓。AD595是熱電偶冷端補償放大器，可以放大輸出電壓的，可以與單片機連接如圖2-5。AD595產(chǎn)生的輸出電壓為10mV/。最大輸出電壓為15V，但是也要取決于電源的電壓。AD595電路能使輸出電壓的圍保持在05V。為了獲得和AD595輸出一樣的電壓，圖2-5中R2上的電壓應該是其三倍。之所以使用這種方法是因為ADC的輸出電壓圍只能是05V。在控制局部，一個12位的ADC把輸入的模擬電壓信號進展轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成表示溫度的數(shù)字信號。所有的數(shù)據(jù)可以通過液晶顯示模塊顯示，他們是通過一個通用異步接收發(fā)送模塊UART發(fā)送的。每隔一分鐘發(fā)送一次測試數(shù)據(jù)。 讀取溫度 開場 傳感器數(shù)據(jù) 讀

12、取完畢 顯示 發(fā)送數(shù)據(jù) 完畢圖2-4發(fā)射機節(jié)點軟件實現(xiàn)流程圖圖2-5 AD595單片熱電偶冷端補償放大器圖2-6顯示的傳感器數(shù)據(jù)庫接收流程圖。介紹了無線接收模塊的系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)集成。在接收端，允許用戶通過使用數(shù)據(jù)記錄器軟件監(jiān)視傳感器的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進展處理和加工然后顯示出來。原始數(shù)據(jù)可以以文本的形式存儲和記錄，可進一步的用其他的軟件進展加工，如微軟的E*CEL。數(shù)據(jù)顯示保存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)排列 和處理 數(shù)據(jù) 接收開場完畢圖2-6接收器節(jié)點的軟件實現(xiàn)流程圖E數(shù)據(jù)記錄軟件數(shù)據(jù)記錄軟件是用來監(jiān)測從傳感器輸出的數(shù)據(jù)的。該軟件可以在微軟Windows *P和微軟的Windows Vista系統(tǒng)運行?？梢栽?60

13、0bps的速率下進展串行數(shù)據(jù)通信。它可以直接通過串口或市售的RS-232接口連接到PC的端口。它可以可以實時監(jiān)測傳感器輸出的數(shù)據(jù)，并并把數(shù)據(jù)以文本的形式記錄在一個表格中，如表1所示 。表2-1 實驗數(shù)據(jù)資料3實驗方法這個實驗裝置是由發(fā)射機和接收機組成的。發(fā)射局部由溫度控制器，傳感器節(jié)點發(fā)射機，加熱器，和支架構(gòu)成，如圖3-1所示。接收局部由接收模塊和一個筆記本電腦組成，如圖3-2所示。溫度控制器可以工作在0-400C的圍。溫度傳感器中的熱電偶在加熱器中可以把溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號。支架是用來安裝熱電偶溫度傳感器和加熱器的。溫度控制器設置一定的溫度，加熱器加熱，熱電偶感受熱信號并把溫度信號以電信號的

14、形式傳送出去，溫度信號經(jīng)過處理后將在顯示屏上實時顯示。 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊 溫度控制 加熱器圖3-1實驗裝置的發(fā)射局部 計算機數(shù)據(jù)接收模塊圖3-2實驗裝置的接收器在接收機中，發(fā)射機發(fā)射的數(shù)據(jù)由接收節(jié)點接收。在筆記本上使用數(shù)據(jù)庫軟件進展登陸和數(shù)據(jù)的存儲。通過USB來連接數(shù)據(jù)接收模塊和筆記本電腦。每隔一分鐘在液晶顯示器上實時顯示溫度的監(jiān)測值。發(fā)射局部和接收局部的距離大約為5米，因此數(shù)據(jù)的無線傳輸距離也是在5米的圍進展的。這個實驗是在馬來西亞理工大學的機械工程實驗室里進展的。4 結(jié)果與討論 圖4-1顯示了在一分鐘，5米的遠的距離傳輸數(shù)據(jù)的結(jié)果。結(jié)果說明，該裝置能夠測量溫度，并且能夠把溫度數(shù)據(jù)通過無線的方式傳輸?shù)诫娔X上。在該試驗中用的是型號為2021T的K型熱電偶，并將測量的溫度數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上顯示出來。圖4-1溫度與時間5結(jié)論在本文中，對激光切割過程中