倉儲(chǔ)糧多點(diǎn)溫度快速檢測裝置設(shè)計(jì)

引 言

倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)是糧食物流的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保障倉儲(chǔ)糧安全關(guān)系國計(jì)民生。同時(shí)，隨著人們生活水平的提高，對糧食品質(zhì)也有著越來越高的要求。影響倉儲(chǔ)糧安全與品質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是糧食溫度，獲取其溫度數(shù)據(jù)對安全儲(chǔ)糧具有重要意義。當(dāng)前， 除在線測試系統(tǒng)之外，通常也采用現(xiàn)場巡檢的方式快速獲得糧食的溫度數(shù)據(jù)[1]。

便攜式溫度巡檢裝置是由傳感器、微處理器、顯示器等組成的溫度檢測裝置。隨著科技的進(jìn)步，人們對于產(chǎn)品的要求也逐漸提升。STM32 微處理器是基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核針對高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的微處理器，在溫度檢測中應(yīng)用廣泛[2]。顧文磊等[3] 針對鋼鐵生產(chǎn)過程中需要檢測排放煙氣溫度與壓力的需求，采用 32 位高性能微控制器 STM32、高精度溫度傳感器等設(shè)計(jì)了鋼廠煙氣溫度與壓力監(jiān)測系統(tǒng)，對鋼鐵生產(chǎn)過程中排放的煙氣溫度與壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測與處理。索云天等[4] 基于STM32 微控制器設(shè)計(jì)了溫度測量系統(tǒng)。

Pt100 能夠?qū)囟茸兞哭D(zhuǎn)換為可傳輸?shù)碾娦盘?，具有接口靈活方便，體積小，重量輕，安裝位置任意，適用性強(qiáng)等特點(diǎn)， 因此在工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用于溫度的測量和控制。

本文設(shè)計(jì)了基于STM32F103VET6 微處理器和 Pt100 溫度傳感器的便攜式溫度檢測裝置，對倉儲(chǔ)糧多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并上傳到微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后通過TFT 液晶顯示器顯示。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的倉儲(chǔ)糧多點(diǎn)溫度快速檢測裝置的主要功能是實(shí)現(xiàn)糧倉內(nèi)多點(diǎn)溫度的快速實(shí)時(shí)檢測、顯示與存儲(chǔ)等，進(jìn)而便于工作人員根據(jù)糧倉內(nèi)的糧食情況做出判斷，同時(shí)對相關(guān)條件進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，確保倉內(nèi)糧食處于安全儲(chǔ)藏狀態(tài)。

1.1 裝置結(jié)構(gòu)與功能模塊設(shè)計(jì)

基于STM32設(shè)計(jì)的溫度快速檢測裝置的硬件主要包括信號數(shù)據(jù)采集、LCD顯示、存儲(chǔ)、通信、電源等電路模塊， 主要實(shí)現(xiàn)散糧存儲(chǔ)時(shí)對倉儲(chǔ)糧溫度的采集、傳輸、存儲(chǔ)、顯示， 為糧食倉儲(chǔ)提供更為有效、便捷的檢測手段?；赟TM32的便攜式倉儲(chǔ)糧溫度檢測裝置模塊如圖 1所示。

電源模塊提供裝置所需的能量，由數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)糧各點(diǎn)的溫度采集，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)備微處理器模塊，該模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后分別發(fā)送到存儲(chǔ)模塊和LCD 顯示模塊進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和顯示。

1.2 裝置檢測流程設(shè)計(jì)

裝置檢測流程如圖 2 所示。

1.3 硬件設(shè)計(jì)

該裝置硬件包括穩(wěn)壓電源電路、顯示器電路、微處理器電路、溫度采集電路、信號放大電路、RS 232 通訊電路等。其中穩(wěn)壓電路將電壓分別穩(wěn)定在+3.3 V、+2.8 V、+2.5 V，為不同電壓需求的模塊提供電壓，保證其他模塊正常供電。顯示器電路采用 2.4 寸 TFT-LCD 彩色可觸控液晶屏，TFT-LCD 為每個(gè)像素點(diǎn)都提供一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，可以通過點(diǎn)擊脈沖直接控制每個(gè)像素點(diǎn)，因此每個(gè)節(jié)點(diǎn)相對獨(dú)立，并可以連續(xù)控制。此舉不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)顯示色階也可以得到精確控制。

溫度采集電路單獨(dú)設(shè)計(jì)，采用測量電橋獲得模擬信號， 并連接至裝置主電路， 經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大后連接至STM32 的ADC 接口。每個(gè)溫度采集模塊連接 1 個(gè)Pt100 傳感器，該裝置最多可帶 8 路溫度采集模塊。Pt100 溫度數(shù)據(jù)采集電路實(shí)物如圖 3 所示。

2 裝置測試

功能模塊界面與溫度采集窗口如圖 4 所示。在點(diǎn)擊溫度 采集按鈕后窗口跳轉(zhuǎn)到溫度顯示模塊。測試使用 4 個(gè) Pt100 溫度傳感器，在溫度檢測平臺開發(fā)了四組溫度采集的文本編 輯框，分別設(shè)定為溫度 1、溫度 2、溫度 3、溫度 4，對應(yīng)四 個(gè) Pt100 溫度傳感器。將 Pt100 溫度傳感器暴露在空氣中，發(fā) 現(xiàn)誤差在正常的范圍內(nèi)。

圖 4 功能模塊界面與溫度采集窗口

3 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)與開發(fā)了一款便攜裝置，用于倉儲(chǔ)糧多點(diǎn)溫度的快速檢測。該裝置主要實(shí)現(xiàn)在散糧存儲(chǔ)下，對倉儲(chǔ)糧溫度的采集、傳輸、存儲(chǔ)、顯示，便攜且易于操作。本設(shè)計(jì)將為實(shí)現(xiàn)便攜式倉儲(chǔ)糧溫度檢測提供信息技術(shù)參考，具有很好的應(yīng)用前景。