吉林化工学院信息与控制工程学院
毕业设计外文翻译
粮食仓储无线测温系统的设计
Design of wireless temperature measurement system
for grain storage
学生学号： 10540108 学生姓名： 王宪忠 专业班级： 测控1001 指导教师： 艾学忠 职 称： 教授 起止日期：2014.2.25～2014.3.16
吉 林 化 工 学 院
Jilin Institute of Chemical Technology
吉林化工学院信息与控制工程学院毕业设计（论文）外文翻译
激光切割工艺中无线温度采集系统的设计
摘要
本文提出了一种先进的工程材料的激光切割加工的无线温度采集系统的开发。该无线系统可以有效的进行自动温度监测。该系统包括硬件，软件，和一台计算机。该无线系统的包括电源子系统，传感器子系统，和一个主要基于无线射频（RF）技术的主节点系统。该系统的优点是简单的数据管理温度报警和所需文件的准确性。该集成无线温度传感器的有用性是在马来西亚理科大学机械工程学院制造实验室进行测试的。在实验室收集的数据用来评估该系统的实用性。数据表明，该系统可以测量和监测在硬顶的的时间和距离的范围内的温度。这项工作是使用无线网络系统监控激光切削过程（WSN）温度的一个重要的开始。
关键词：温度监测；无线传感器；激光切割；过程监控
- 1 -
吉林化工学院信息与控制工程学院毕业设计（论文）外文翻译
1 简介
该过程监控系统具有避免意外故障的优点，大大提高了系统的可靠性和可维护性。其获取更大的工艺参数也给出了更好的可视性和更好的决策权。这些系统通常与数据采集系统使用传感器测量相关的参数。传感器测得的数据通过有线通信传输给处理系统。然而，这些系统可以是非常昂贵和不灵活的。随着通信技术的发展，数据已经可以通过无线方式来传输。目前，无线技术，特别是无线传感器网络综合了传感器技术，MEMS技术，无线通信技术，嵌入式计算技术、分布式信息管理技术，得到了迅速的发展。无线传输的重要优势就是简化了系统的布线和管理。否则，在一些危险，或者偏远的区域和地点不可能实现传感器的应用。更快的部署和安装各种各样的传感器，可以使多点测量，低成本，低功耗，小体积，和便携成为可能。
在工业上激光切割金属的发现和应用是由于其加工复杂的工件时可以非接触式加工，并且精度高，表面光洁度高，易于数控（CNC）。另外，这项技术已被用于先进的工程材料的研究，例如，钨，钛，陶瓷，铝合金，铬镍铁合金，钽，和金属基复合材料。激光切割要达到良好的切削性能涉及许多操作参数，如激光功率，切割速度，频率，占空比，焦距，间隔距离，辅助气体压力，束喷嘴，和切割镜片。应该在切削过程中监测测这些参数，来控制切削的动作，以达到预期的切削效果。然而，目前的技术已被用来监测过程中切削是基于有线通信的，它缺乏灵活性。例如，为了满足要求需要部署固定的连线来供电和传输数据。另外，这个系统时面临着现有设施被用于新的加工业务改造的困难（必须独立的分析每个切削参数）。为了解决这个问题，无线监控系统应该应用在先进的金属材料激光切割的过程中。
许多类型的无线技术发的展从简单的红外数据协议（IrDA）该协议利用红外光的短距离的点对点通信，短距离的无线个人区域网（WPAN）的一点对多点的通信，如蓝牙和ZigBee；中距离的多跳无线局域网（WLAN）远程蜂窝电话系统，如全球移动/通用分组无线服务系统（GSM/GPRS）和码分多址（CDMA）。其中，红外，蓝牙，ZigBee，和GSM是为激光切割数据监测系统的无线数据遥测的潜在的选择。其中红外线是一种需要一个发射机和一个接收机的但总显得无许可的通信技术。ZigBee广泛应用于网络数据采集监测温度，气体，和其他。ZigBee是一个不耗电的系统，但它不能在大面积和远距离传输。蓝牙只能在10米的距离内传输数据。然而，高耗能使得蓝牙不是一种普通的数据传输方式。另一种无线传输技术是GSM。尽管GSM可以大范围和远距离传输数据，但是它花费很高。GSM通过SIM卡来传输数据，SIM卡里的资金每发送一条信心将被运营商扣除相应的金额。为了达到检测的目的，我们的程序将持续发送数据。因此，GSM不是本设计的最佳选择。在433 MHz的射频（RF）传输在数据传输距离，系统功耗和单
- 2 -
吉林化工学院信息与控制工程学院毕业设计（论文）外文翻译
元尺寸方面拥有很大的优势。某些射频模块可以传输超过4公里的距离，并且只消耗很少的功率。在我们的应用中，433MHz的射频传输是最好的选择，应为其低功耗，低成本，维护方便，传输距离远。以前的研究人员选择了射频传输系统基于其传输距离远，成本低，可靠性高，低功耗，智能化，安装灵活，便于移动和小型化等优点。目前，马来西亚理工大学已经研究了激光切割技术在先进工程材料切割过程中的应用，使用的是有线的监控系统。在本文中，我们初步研究一个激光切割工艺中无线温度监测系统的的设计，制造。这对于在激光金属切割过程中使用无线温度监测系统有重要的意义。
2 无线温度监控系统的设计
A 无线模块
图2-1表示了一个无线传感器节点结构框图。该系统由两个主要部分：传感元件和数据采集系统。该传感节点是一个组合的多类型传感器，包括模数转换器（ADC），存储器，控制器，和射频收发器。无线收发器通常特定范围内的数据传输。无线传感器网络中的主要问题是电源使用。一般来说，电池是为数据处理计算和数据传输提供能量。由于该装置在实验室的应用，我们决定使用从电源的12V电源。
图2-1无线传感器节点结构框图
B 传感器节点的硬件
热电偶是一种结合了两种不同的金属（铝，铬）的特殊的合金，产生的温度差引起的电压。K型热电偶是一个宽范围的温度检测器件，检测范围从-200oC到1200oC。它用于激光切削过程温度监测是非常合适的。K型热电偶残剩的是一个非常小的线性模拟输出啊信号，需要用放大器来把这个输出信号放大到0~5V的范围内。一种稳定的小信号放大器是AD595(如图二)。
- 3 -
吉林化工学院信息与控制工程学院毕业设计（论文）外文翻译
图2-2 AD595完整系统
根据图2-2，铜（铝）和铁（镍铬）连接到AD595的14引脚和1引脚。AD595放大过程开始于247.3这个固定的增益 。从AD9595输出10mV/°C的稳定的增益。该输出信号输入到微控制器中进行处理，然后以一个合适的范围发送出去。在这个系统中，可编程微控制器（PSoC）选择从AD595输出的数据进行处理。工作在5V使PSoC芯片适宜应用在温度监测中。该应用程序由两部分组成：传送部分和接收部分。数据从传感器传出，单片机使用收发模块接收并处理数据后发送给接收机，然后该接收器接收数据。电源是在选择收发模块的共同因素。在这个项目中，我们使用了508射频模块它工作在433mhz下可以传输的距离超过500m。 C PCB板的设计
一个设计适当的印刷电路板（PCB）对于传感器与接口的操作是非常重要的。印刷电路板是一个2层0.95毫米厚的标准的FR-4板，PCB的轮廓尺寸为89mm×71毫米。下图（图2-3）是使用ORCAD Family Release 9.2软件设计的PCB板。为了维持PCB板的布局LED，MAX232西片，和PSoC芯片都安装在PCB板的表面。
图2-3 PCB的设计视图
- 4 -
无线测温外文翻译
