基于AVR煤矿风机多点温度监测仪的研究

　　0　前言

　　近年来煤矿安全越来越受到重视,人们除了注重管理外,也在加强设备安全可靠性的监测,以煤矿风机为例,其油缸、电机定子、电机轴承和风包等部件的温度是保证煤矿正常通风的重要指标,实时监测其温度是保证安全、减少隐患的必要工作。目前还有不少煤矿采用温度计人工定时读取温度,很难及时把握风机运行状态的好坏,也有煤矿采用51单片机加线性NTC温度传感器和A/D转换芯片进行监控,电路复杂、精度不高,本文采用AVR单片机和8个DS18B20温度传感器构成系统对煤矿风机温度进行监测。当风机某监测点的温度超过预定的值时,报警电路产生报警,上位机采用VB编写程序,实时监测各个点的运行状况。

　　1　温度监测仪的构成

　　系统以具有ISP、IAP方式的低功耗快速AT-mega16单片机为核心,上位机采用PC机,整个系统结构如图1所示,用一根总线将8个DS18B20连接到Mega16单片机的一个引脚上,采集2个煤矿风机不同点的温度,用LCD1602实时显示各个点的温度,报警电路是由发光二极管和蜂鸣器组成,数据通过串口送至PC机,对各个点的温度进行实时监测。

　　2　温度监测仪硬件系统设计

　　ATmega16是一种基于增强型RISC结构、低功耗和快速的8位微控制器,具有32个可编程的I/O引脚,1KB的片内SRAM数据存储器,由其作为核心构成的多点温度监测仪如图2所示,布置在2个风机不同点编好号的8个DS18B20温度传感器通过一根总线与Mega16的PD7引脚连接,Mega16的PB端口连接8个红色的发光二极管,PC端口连接8个绿色的发光二极管,风机正常工作时,8个绿色发光二极管亮。当风机某一点温度超过预定值时,其中一个相应红色发光二极管亮。液晶LCD1602采用4位并行传输方式与PA口高4位连接,各个采集点的温度是逐屏进行显示,蜂鸣器通过三极管与Mega16的PD6连接。当某点温度超过预定值时,蜂鸣器报警。本系统的串口可以与计算机的COM连接,以实现利用计算机实时监测煤矿风机各个监测点的温度。

　　2.1　DS18B20温度传感器

　　DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚小体积封装形式,温度测量范围为-55~+125℃,可编程为9~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0·062 5℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路,这些特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。

　　(1)内部结构