Введение 5
1 Основные принципы и способы бесконтактного измерения
температуры различных объектов 6
1.1 Классификация термометрических свойств 6
1.2 Принципы измерения температуры бесконтактным методом 6
1.3 Основные области использования устройств удаленного измерения
температуры 11
1.4 Промышленные устройства дистанционного измерения
температуры 11
1.4.1 Инфракрасный измеритель температуры АКИП-9302 11
1.4.2 Измеритель температуры Komoloff 288 16
1.4.3 Термометр инфракрасный бесконтактный (пирометр) Benetech
GM320 16
1.5 Основные требования к разрабатываемому устройству
бесконтактного измерения температуры 18
2 Проектирование микропроцессорного устройства бесконтактного
измерения температуры 21
2.1 Проектирование функциональной схемы для устройства
бесконтактного измерения температуры 21
2.2 Обоснование выбора аппаратной и программной составляющих для
устройства бесконтактного измерения температуры 22
2.2.1 Обоснование выбор периферийных устройств 22
2.2.2 Выбор основных элементов принципиальной схемы устройства
измерения температуры 26
2.2.3 Расчет технических характеристик устройства удаленного
измерения температуры 45
2.3 Алгоритмы работы микроконтроллеров устройства бесконтактного
измерения температуры 49
2.3.1 Алгоритм работы микроконтроллера, который преобразует
выходное напряжение с датчика в температуру объекта 49
2.3.2 Алгоритм работы микроконтроллера, для управления зарядным устройством 50
3 Программная и аппаратная реализация устройства бесконтактного измерения температуры 54
3.1 Особенности изготовления печатных плат 54
3.2 Программирование устройства удаленного измерения температуры .. 58
3.3 Основные моменты тестирования устройства удаленного измерения
температуры 59
3.4 Эксплуатационная документация на устройство бесконтактного измерения температуры 60
Заключение 62
Список используемой литературы 63
Измерение температуры является наиболее важным источником информации о физических явлениях, которые происходят и об трансформациях состояния материи. Как термодинамическая функция состояния вещества, температура тщательно изучается в метрологических терминах. Поэтому вместо прямого измерения различных характеристик объекта в зависимости от его состояния и прямого интереса технологу намного легче измерить температуру.
При контактном измерении температуры, когда используются термометры, которые приводятся в контакт с объектом, температура которого измеряется, могут возникнуть проблемы. Эти проблемы возрастают по мере повышения температуры объекта. Проблемы в основном связаны с подбором материала для чувствительного элемента термометра. Так как необходимо обеспечить стабильные показания и исключить воздействие на измеряемый объект. Также проблемы заключаются в поиске изоляционных материалов.
Измерение температуры воздействием теплового излучения позволяет решить все эти проблемы. Так как на объект измерения при этом не будет оказано прямого влияния.
Целью работы бакалавра является повышение эффективности измерения температуры объектов путем устранения ошибок, связанных с измерением контактных температур, а также повышение устойчивости показаний температуры измеряемого объекта.
Объектами исследования являются: датчики для бесконтактного измерения температуры, микроконтроллеры.
Задача работы: разработка устройства для бесконтактного измерения температуры на микроконтроллере Atmel.
В бакалаврской работе на основе микроконтроллера Atmel было разработано дистанционное устройство измерения температуры.
Проанализированы важнейшие принципы измерения температуры бесконтактными методами. Проведен анализ основных областей применения устройств удаленного измерения температуры. На основе проведенного анализа сформулированы требования к удаленному устройству измерения температуры.
Во время проектирования микропроцессорной системы была разработана функциональная схема удаленного устройства измерения температуры и произведен выбор элементрной базы. Рассчитаны характеристики основных узлов для принципиальной схемы. Проведена разработка алгоритмов работы управляющих микроконтроллеров.
Спроектирована печатная плата устройства, написана программа основного микроконтроллера на языке ассемблера. Затем были описаны методы тестирования устройства. Результаты испытаний показали, что программная часть устройства работает правильно, необходимые параметры были скорректированы. Кроме того, была разработана инструкция по удаленному устройству измерения температуры.
Разработанное устройство обеспечивает преобразование напряжения от выхода датчика к соответствующему значению температуры и отображает его на индикаторе.
