基于熱電轉(zhuǎn)換的溫度采集與無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、溫差發(fā)電研究對(duì)于新能源開發(fā)和生活生產(chǎn)中余熱利用有著重要意義。針對(duì)化工行業(yè)中高溫易爆等惡劣危險(xiǎn)環(huán)境下，如何采集高溫旋轉(zhuǎn)裂解爐內(nèi)部多路溫度數(shù)據(jù)，以及溫度采集儀器的持續(xù)供電難題，目前研究及解決方法主要是基于熱電偶的溫度采集，及采用基于蓄電池的供電方案，但是蓄電池的更換需要停機(jī)操作，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)連續(xù)性。如何利用現(xiàn)有工業(yè)旋轉(zhuǎn)爐余熱進(jìn)行溫差發(fā)電，給溫度采集儀器供電成為熱電轉(zhuǎn)換研究工作的核心。
　　首先，本文闡述課題的研究背景、目的、意義，綜

2、述熱電轉(zhuǎn)換、工業(yè)溫度采集的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了其中存在的主要問題，以及本文的主要研究工作，并闡述熱電轉(zhuǎn)換、溫度采集、無線傳輸、SimpliciTI無線傳輸協(xié)議、鋰離子電池等相關(guān)知識(shí)及基本原理。
　　其次，結(jié)合系統(tǒng)的需求分析，確定系統(tǒng)的軟硬件總體框架設(shè)計(jì)，具體包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。本文分析和研究熱電轉(zhuǎn)換對(duì)溫差的要求和裝置的可靠性，首先確定系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架和硬件軟件開發(fā)平臺(tái)，然后分步設(shè)計(jì)各個(gè)子功能模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、熱電轉(zhuǎn)換模塊、

3、無線收發(fā)模塊、電能管理模塊、上位機(jī)模塊。針對(duì)高溫旋轉(zhuǎn)爐內(nèi)部多點(diǎn)溫度測量而設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集模塊，能夠精確采集爐內(nèi)空間多點(diǎn)溫度；熱電轉(zhuǎn)換模塊，利用熱電轉(zhuǎn)換的電能作為系統(tǒng)電源，省去了停機(jī)更換電池的步驟，相比蓄電池方案從根本上解決了供電持續(xù)性問題；無線收發(fā)模塊提供了一種基于RS-485接口的遠(yuǎn)距離傳輸通信方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸功能，能夠較好地實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件的集成應(yīng)用，符合工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅簧衔粰C(jī)通過計(jì)算機(jī)串口接收溫度數(shù)據(jù)，通過MFC框架

4、調(diào)用API函數(shù)實(shí)現(xiàn)功能，溫度數(shù)據(jù)通過實(shí)時(shí)曲線圖顯示。
　　最后，在系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊中，本文采用K型熱電偶作為溫度傳感器，通過低功耗微控制器STM32控制模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片MAX6675的時(shí)序采集旋轉(zhuǎn)爐內(nèi)部多路溫度數(shù)據(jù)；利用基于RS-485接口帶有SimpliciTI協(xié)議的低功耗CC1110無線傳輸模塊進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的傳輸；熱電轉(zhuǎn)換模塊，本文設(shè)計(jì)了基于熱電轉(zhuǎn)換的溫差發(fā)電裝置，對(duì)比不同溫差情況下的電壓、電流、功耗情況；電能管理模塊