Устройство для измерения температуры наружного воздуха



Устройство для измерения температуры наружного воздуха
Устройство для измерения температуры наружного воздуха
Устройство для измерения температуры наружного воздуха
Устройство для измерения температуры наружного воздуха
Устройство для измерения температуры наружного воздуха
Устройство для измерения температуры наружного воздуха
Устройство для измерения температуры наружного воздуха
Устройство для измерения температуры наружного воздуха
Устройство для измерения температуры наружного воздуха
G01K2013/024 - Измерение температуры; измерение количества тепла; термочувствительные элементы, не отнесенные к другим классам ( измерение температурных колебаний с целью компенсации их влияния на измерение других переменных величин или для компенсации ошибок в показаниях приборов для измерения температуры, см. G01D или подклассы, к которым отнесены эти переменные величины; радиационная пирометрия G01J; определение физических или химических свойств материалов с использованием тепловых средств G01N 25/00; составные термочувствительные элементы, например биметаллические G12B 1/02)

Владельцы патента RU 2661544:

Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" (RU)

Устройство для измерения температуры наружного воздуха относится к контрольно-измерительной технике и служит для измерения температуры наружного воздуха и отображения ее текущего значения на экране компьютера. Предложено устройство для измерения температуры наружного воздуха, содержащее последовательно соединенные цифровой термометр, адаптер и компьютер. Адаптер содержит последовательно соединенные микроконтроллер, изолятор интерфейса, преобразователь интерфейса и изолятор питания, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера. Причем цифровой термометр соединен с микроконтроллером посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire. Выход микроконтроллера соединен с входом изолятора интерфейса посредством шины UART. Выход изолятора интерфейса соединен с входом преобразователя интерфейса также посредством шины UART, а другой вход преобразователя интерфейса, вход изолятора питания соединены с входом USB-порта компьютера. Компьютер снабжен принтером. Технический результат - обеспечение устойчивой работы устройства совместно с цифровым термометром при длине соединительного кабеля более 10 метров, за счет применения адаптера с изолятором интерфейса, обеспечивающего гальваническую изоляцию цифрового термометра и компьютера. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Устройство для измерения температуры наружного воздуха относится к контрольно-измерительной технике и служит для измерения температуры наружного воздуха и отображения ее текущего значения на экране компьютера.

Известна система контроля перегрева приборов, которая содержит датчики температуры, установленные в выбранных точках приборов, базовый электронный модуль и регистратор, датчики температуры выполнены в виде цифровых термометров, базовый электронный модуль содержит процессор, микросхему согласования и источник питания, а регистратор содержит ЭВМ и принтер, при этом цифровые термометры шиной «данные» подсоединены к входу процессора, выход которого через микросхему согласования подсоединен к СОМ-порту ЭВМ, а выход ЭВМ соединен с принтером. Цифровые термометры выполнены на микросхеме типа DS18S20, имеющей температурный диапазон от -55°C до +125°C. Программа ЭВМ позволяет произвести окончательную обработку полученных данных, самоконтроль работоспособности системы, ведение «Журнала температуры», графическое отображение результатов, вывод полученных результатов на экран ЭВМ и принтер (Патент на полезную модель РФ №44817, опубл. 27.03.2005 г.) - [1].

Известно устройство для измерения температуры, выбранное в качестве прототипа к предлагаемому устройству для измерения температуры наружного воздуха, которое содержит последовательно соединенные цифровой термометр DS18B20, имеющий интерфейс 1-Wire, адаптер для подключения цифрового термометра к СОМ-порту компьютера (интерфейс RS-232). Программа для компьютера считывает показания температуры с цифрового термометра, выводит на экран компьютера текущее значение температуры и график ее изменения за последние несколько минут, задает допустимые интервалы температуры для сигнализации и выдает звуковой сигнал тревоги при выходе температуры из разрешенного интервала (Д. Фролов. Компьютерный термометр с датчиком DS18B20. Журнал «Радио» №9, 2004 г.) - [2]. Копия статьи прилагается к материалам, подаваемым в заявке.

Недостатком устройства по прототипу является ограничение длины соединительного кабеля между цифровым термометром и адаптером до 10 метров. Дальнейшее увеличение длины кабеля приводит к уменьшению помехоустойчивости устройства и его отказу. Для правильного измерения температуры наружного воздуха цифровой термометр должен быть установлен с теневой стороны здания на определенной высоте над землей и на некотором расстоянии от здания. При условии, когда цифровой термометр размещается с одной стороны здания, а адаптер и компьютер размещаются в помещении с противоположной стороны здания, длина соединительного кабеля между цифровым термометром и адаптером может потребоваться более 10 метров.

Решаемой технической задачей (техническим результатом) предлагаемого устройства для измерения температуры наружного воздуха является обеспечение устойчивой работы устройства совместно с цифровым термометром при длине соединительного кабеля более 10 метров, за счет применения адаптера с изолятором интерфейса, обеспечивающего гальваническую изоляцию цифрового термометра и компьютера.

Технический результат в устройстве для измерения температуры наружного воздуха, содержащем последовательно соединенные цифровой термометр, адаптер и компьютер, достигается тем, что адаптер содержит последовательно соединенные микроконтроллер, изолятор интерфейса, преобразователь интерфейса и изолятор питания, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера, причем цифровой термометр соединен с микроконтроллером посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire, выход микроконтроллера соединен с входом изолятора интерфейса посредством шины UART, выход изолятора интерфейса соединен с входом преобразователя интерфейса также посредством шины UART, другой вход преобразователя интерфейса, вход изолятора питания соединены с входом USB-порта компьютера. Компьютер может быть снабжен принтером.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения температуры наружного воздуха.

На фиг. 2 представлена принципиальная электрическая схема конкретной реализации адаптера с подключением к нему цифрового термометра.

На фиг. 3 приведен алгоритм работы микроконтроллера.

На фиг. 4 приведен алгоритм работы компьютера.

На фиг. 5 представлен вид окна программы компьютера с отображением текущей температуры и времени.

На фиг. 6 представлен фрагмент из файла архива компьютера с часовыми данными температуры.

На фиг. 7 приведен вид суточного графика температуры при выводе его на экран монитора компьютера или на принтер.

На фиг. 8 приведен вид месячного графика температуры при выводе его на экран монитора компьютера или на принтер.

Устройство для измерения температуры наружного воздуха, блок-схема которого приведена на фиг. 1, содержит последовательно соединенные цифровой термометр 1, адаптер 2 и компьютер 3. Адаптер 2 содержит последовательно соединенные микроконтроллер 4, изолятор интерфейса 5, преобразователь интерфейса 6 и изолятор питания 7, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера 4, причем цифровой термометр 1 соединен с микроконтроллером 4 посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire, выход микроконтроллера 4 соединен с входом изолятора интерфейса 5 посредством шины UART, выход изолятора интерфейса 5 соединен с входом преобразователя интерфейса 6 также посредством шины UART, другой вход преобразователя интерфейса 6, вход изолятора питания 7 соединены с входом USB-порта компьютера 3. Компьютер 3 снабжен принтером 8. Компьютер 3 включает системный блок, монитор, клавиатуру и мышь.

В качестве цифрового термометра 1 может быть применена микросхема DS18B20 или DS18S20 фирмы Dallas Semiconductor (США). Термометр откалиброван на заводе и обеспечивает измерение температуры в диапазоне -55…+125°C с дискретностью 0,5°. Общее питание устройства обеспечивается от компьютера 3 через USB-порт, что показано на фиг. 1, 2. а компьютер 3 питается от электросети, что на чертеже не показано.

Рассмотрим предлагаемое устройство для измерения температуры наружного воздуха в работе.

Предварительно в микроконтроллер 4 загружают программу согласно алгоритма, приведенного на фиг. 3. Включают предлагаемое устройство. В компьютер 3 загружают программу согласно алгоритма, приведенного на фиг. 4.

Считывание значения измеренной температуры, а также передача команды начала преобразования производится с помощью 1-проводного интерфейса 1-Wire фирмы DALLAS микроконтроллером 4. В качестве микроконтроллера 4 применен микроконтроллер ATMega8 фирмы ATMEL (США). Микроконтроллер 4 согласно алгоритма (фиг. 3) периодически, один раз в секунду, производит опрос цифрового термометра 1 и на основе полученного значения температуры формирует пакет цифровых данных для его передачи в шину UART. Пакет данных состоит из 6-и байт и имеет следующую структуру: байт начала пакета (заголовок), имеющий значение 0x3A, 2-байтовое значение текущей температуры, 2-х байтовое инверсное значение температуры и байт окончания пакета - значение 0x0D.

Данные с выхода UART микроконтроллера 4 поступают на изолятор интерфейса 5, который обеспечивает гальваническую развязку микроконтроллера 4 и цифрового термометра 1 от преобразователя интерфейса 6 и компьютера 3. Применением изолятора интерфейса 5 достигается увеличение помехоустойчивости, увеличение стабильности и исключение сбоев в работе устройства, при этом кабель, соединяющий цифровой термометр 1 с микроконтроллером 4, может достигать длины до 100 м. В качестве изолятора интерфейса 5 может быть применен транзисторный оптрон 6N136 фирмы Fairchild (США). Питание микроконтроллера 4 изолировано от питания компьютера 4 с помощью изолятора питания 7, выполненного на основе компактного DC-DC преобразователя типа AM1D-0505SH30 фирмы AIMTEC (Канада).

С выхода изолятора интерфейса 5 данные поступают на преобразователь интерфейса 6. В качестве преобразователя интерфейса 6 применена микросхема СР2101 фирмы Silicon Labs. Микросхема имеет простую схему включения с минимальным количеством дополнительных элементов и обеспечивает преобразование сигнала интерфейса UART в стандартный компьютерный интерфейс USB со скоростью передачи данных до 12 Мбит/с.

Пакеты данных с преобразователя интерфейса 6 циклически с интервалом в одну секунду поступают в USB-порт компьютера 3.

Компьютерная программа с алгоритмом, приведенным на (фиг. 4), обеспечивает прием и отображение текущей температуры наружного воздуха и текущего времени на экране монитора компьютера 3 (фиг. 5), сохранение часовых значений температуры в файлах архива компьютера 3 (фиг. 6), вывод по запросу оператора суточных (фиг. 7) и месячных (фиг. 8) отчетов температуры в виде графиков на экран монитора или на принтер 8, вычисление минимальной, средней и максимальной температуры за любые прошедшие сутки или месяц (фиг. 7, 8).

По сравнению с прототипом, предлагаемое устройство для измерения температуры наружного воздуха обеспечивает получение технического результата - обеспечивает устойчивую работу устройства совместно с цифровым термометром при длине соединительного кабеля более 10 метров, за счет применения адаптера с изолятором интерфейса, обеспечивающего гальваническую изоляцию цифрового термометра и компьютера.

Дополнительным преимуществом устройства для измерения температуры наружного воздуха по сравнению с прототипом является то, что в качестве интерфейса для связи адаптера с компьютером применен интерфейс USB, а не RS-232. В современных компьютерах интерфейс RS-232 как правило отсутствует. Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет сохранять часовые значения температуры в файлах архива компьютера, выводить по запросу оператора суточные и месячные отчеты температуры в виде графиков на экран монитора или на принтер, вычислять минимальную, среднюю и максимальную температуру за любые прошедшие сутки или месяц. Данные о температуре из файлов архива могут быть переданы с компьютера на другие устройства.

1. Устройство для измерения температуры наружного воздуха, содержащее последовательно соединенные цифровой термометр, адаптер и компьютер, отличающееся тем, что адаптер содержит последовательно соединенные микроконтроллер, изолятор интерфейса, преобразователь интерфейса и изолятор питания, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера, причем цифровой термометр соединен с микроконтроллером посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire, выход микроконтроллера соединен с входом изолятора интерфейса посредством шины UART, выход изолятора интерфейса соединен с входом преобразователя интерфейса также посредством шины UART, другой вход преобразователя интерфейса и вход изолятора питания соединены с входом USB-порта компьютера.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компьютер снабжен принтером.



 

Похожие патенты:

В изобретении раскрыт способ мониторинга и измерения толщины стенки ванны алюминиевого электролизера, который позволяет постоянно и непрерывно отслеживать температуру кожуха электролизера, выполняя при этом отбор проб и анализ электролита для получения температуры ликвидуса электролита.

Изобретение относится к области измерения температуры посредством термометрических электрических датчиков и предназначено для одновременного измерения и регистрации значений температуры грунтов в нескольких точках объекта в зависимости от его конструкции, в частности в термометрических скважинах любого типа в полевых условиях, проведения стационарных и лабораторных исследований температурного режима талых, мерзлых, охлажденных и промерзающих/оттаивающих грунтов, организации сети для мониторинга теплового режима грунтов с большим количеством точек наблюдения, в том числе в пожаро-, взрывоопасных и агрессивных средах.

Изобретение относится к области гидродинамики жидкостей, в частности к способам оценки эффективности гидродинамического сопротивления углеводородных жидкостей, и может быть использовано при создании гидродинамических стендов для изучения углеводородных жидкостей и испытания присадок к ним, снижающих гидродинамическое сопротивление.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике и построения систем автоматического регулирования температуры газов газотурбинного двигателя.
Изобретение относится к способам формирования температурной карты местности путем регистрации электромагнитного излучения, испущенного находящимися на местности объектами.

Изобретение относится к области термометрии и направлено на исследование различных теплозащитных и эрозионно стойких материалов, обеспечивающих защиту трубопроводов высокого давления, работающих на продуктах сгорания, имеющих высокую температуру от 1000°С.

Изобретение относится к области газовой динамики и может быть использовано для измерения поля температуры газового потока, движущегося с большой скоростью, в частности, в газотурбинных установках и в стендовых системах.

Изобретение относится к линиям электроснабжения. Определитель температуры провода контактной сети и воздушных линий электропередачи содержит датчик тока, датчик скорости ветра, датчик температуры окружающей среды, первый и второй функциональные преобразователи, блок вычисления перегрева, первый и второй сумматоры, источник стабилизированного напряжения, первый, второй, третий и четвертый задатчики постоянных параметров коэффициента теплоотдачи конвенцией, задатчик периметра провода, задатчик степени черноты поверхности провода и исполнительный орган, а также датчик направления ветра, датчик относительной влажности воздуха, первое, второе и третье программируемые многофункциональные средства, первый и второй переключатели с управляемым входом, первый, второй и третий пороговые элементы, первый и второй умножители, схему совпадения, задатчики массы, удельной теплоемкости, сопротивления единицы длины провода, задатчик температурного коэффициента сопротивления провода и блок масштабного коэффициента тока.

Изобретение относится к области технической физики, а именно к способам определения температуры торможения газового потока, и может быть использовано при длительном локальном измерение полной температуры набегающего потока в элементах газотурбинных двигателей, например в переходных каналах, на выходе из камеры сгорания, с числом Маха от 0.1 до 0.7 набегающего потока и температурой, превышающей 2000K.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости и температуры раскаленных газовых потоков, включая пламена.

В изобретении раскрыт способ мониторинга и измерения толщины стенки ванны алюминиевого электролизера, который позволяет постоянно и непрерывно отслеживать температуру кожуха электролизера, выполняя при этом отбор проб и анализ электролита для получения температуры ликвидуса электролита.

Изобретение относится к области измерения температуры посредством термометрических электрических датчиков и предназначено для одновременного измерения и регистрации значений температуры грунтов в нескольких точках объекта в зависимости от его конструкции, в частности в термометрических скважинах любого типа в полевых условиях, проведения стационарных и лабораторных исследований температурного режима талых, мерзлых, охлажденных и промерзающих/оттаивающих грунтов, организации сети для мониторинга теплового режима грунтов с большим количеством точек наблюдения, в том числе в пожаро-, взрывоопасных и агрессивных средах.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в метеорологии для исследования вертикального распределения температуры почвы или грунта. Устройство содержит зонд в виде вертикальной цепочки цифровых температурных сенсоров, имеющих протокол связи 1-WIRE, соединенных между собой параллельно и имеющих уникальные логические номера; кабельный ввод, через который выходит кабель, соединяющий сенсоры с контроллером-логгером для считывания информации.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе системы контроля состояния почвы на агрономическом объекте. Устройство для дистанционного контроля влажности и температуры почвы включает блок питания, блок обработки данных и подключенные к нему датчики параметров окружающей среды и передающий блок.

Группа изобретений относится к медицине. Устройство для индукции управляемой гипотермии головного мозга субъекта содержит два криоаппликатора, средство охлаждения хладоносителя, гидравлическую систему, средства регистрации температуры по меньшей мере одного участка тела субъекта и средство управления.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения температуры обмотки статора электрической вращающейся машины, охлаждаемой охлаждающим маслом.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в океанографии. Заявлен способ измерения температуры и показателей термической инерции оболочек контактного датчика температуры.

Группа изобретений предназначена для непрерывного измерения и регистрации температуры наружной поверхности трубопроводов с большой точностью и быстрой заменой датчиков температуры аттестованными датчиками, транспортирующих рабочие жидкие среды или сырье и другие различные текучие агенты.

Изобретение относится к области измерения температур, в частности, измерения температуры резания при точении. Исследование процессов резания предполагает измерение и фиксирование различных явлений, протекающих в технологической системе.
Изобретение относится к способам определения содержания (концентрации) воды в нефтесодержащих эмульсиях и отложениях, в отработанных нефтепродуктах и других нефтесодержащих отходах (нефтешламах), а также в почвах и грунтах с мест розлива нефтепродуктов или территорий с высоким уровнем загрязнения углеводородами по другой причине.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Датчиковое устройство (10) для определения температуры выхлопных газов двигателя (100) внутреннего сгорания содержит тепловой элемент (20), который генерирует сигнал температуры и содержит датчиковую часть (22) для расположения в потоке (AG) выхлопных газов двигателя (100).

Устройство для измерения температуры наружного воздуха относится к контрольно-измерительной технике и служит для измерения температуры наружного воздуха и отображения ее текущего значения на экране компьютера. Предложено устройство для измерения температуры наружного воздуха, содержащее последовательно соединенные цифровой термометр, адаптер и компьютер. Адаптер содержит последовательно соединенные микроконтроллер, изолятор интерфейса, преобразователь интерфейса и изолятор питания, выход которого соединен с входом питания микроконтроллера. Причем цифровой термометр соединен с микроконтроллером посредством шины данных - однопроводного интерфейса 1-Wire. Выход микроконтроллера соединен с входом изолятора интерфейса посредством шины UART. Выход изолятора интерфейса соединен с входом преобразователя интерфейса также посредством шины UART, а другой вход преобразователя интерфейса, вход изолятора питания соединены с входом USB-порта компьютера. Компьютер снабжен принтером. Технический результат - обеспечение устойчивой работы устройства совместно с цифровым термометром при длине соединительного кабеля более 10 метров, за счет применения адаптера с изолятором интерфейса, обеспечивающего гальваническую изоляцию цифрового термометра и компьютера. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх