基于温差发电的工业无线测温系统设计

摘要

随着工业生产规模扩大，生产环境也趋于多样化，在某些特定的测温领域或场所，如工业炉窑、回转窑等工艺设备的测温，现场监控环境复杂，环境温度高，传输距离远，现有的测温方法不能较好的满足要求。
　　论文在研究温差发电理论及应用的基础上，将温差发电技术与无线传感网络技术相结合设计了一种工业无线测温系统。由温差发电器充分利用现场环境热源（如回转窑筒体表面散热）发电，向无线温度传感器输送电能，以摆脱更换电池和传统布线系统带来的不便和束缚，使工业现场环境下温度检测具有更大的灵活性。论文完成的主要工作如下:
　　(1)通过对温差发电理论研究、温差发电模块基本结构分析，分别建立了温差发电器的热电模型、温差发电器串联连接与并联连接的模型，获得了它们的电流和输出功率的数学表达式。
　　(2)搭建了温差发电器实验平台，对热电模块的塞贝克系数、输出特性以及热电模块串联、并联连接时的输出特性进行了实验研究，实验结果表明，匹配负载时串、并联连接比单个温差发电器获得更大的输出功率。
　　(3)设计了基于ZigBee的无线温度传感器温度检测系统，对系统硬件功能进行分析，选用热电偶为测温元件、MSP430系列单片机为微控制器、CC2520为无线射频芯片，并编写了系统的应用软件。
　　(4)提出了基于温差发电的无线测温系统设计方案，完成了温差发电电源模块设计加工;设计制作了无线温度传感器样机，并就无线温度传感器样机节点距离进行了通信测试。
　　(5)对温差发电电源系统、无线温度传感器样机进行联机测试，测试结果表明，温差发电电源模块和无线温度传感器各模块都能正常工作，通过使用VB自行编写的上位机程序，计算机显示屏上能够准确、快速反映温度的实时变化过程。图44幅，表10个，参考文献93篇。