探究智能温度传感器在温度控制中的应用

探究智能温度传感器在温度控制中的应用

陈时斌 1 檀传芳 2 王维贤 1

1. 宁波海天精工股份有限公司 浙江宁波 315803

2.宁波捷通电子有限公司 浙江宁波 315803

摘要：传感器在各行各业的应用越来越广泛，其中智能温度传感器能够集信息检测、信号处理、逻辑思维功能为一体，使控温测温效果更加显著。本文简要概述了智能温度传感器在温度控制系统中的应用方法和智能温度传感器应用的优势，并重点提出了智能温度传感器在温度控制中应用的主要场景，仅供参考。

关键词：智能化；温度传感器；温度控制；分辨率

引言：信息技术的发展推动着智能温度传感器的研发与应用，使传感器向着多功能、多点检测的方向发展。数据表示，当前市场中应用的高精度智能温度传感器的分辨率一般均可达到0.5~0.0625度，所采用的是9~12位A/D转换器，能够更加精准的实现对生产环境中温度与湿度的测量与控制，与生产作业密不可分。

1智能温度传感器在温度控制中的应用方法

1.1硬件设计

在温度控制系统中采用智能温度传感器如DS18B20作为硬件设施之一，只需借助一条网络连接线，即可与系统中的微处理器形成双向通讯传输。智能传感器能够自动测量出所在环境的实际温度并进行数字化输出，然后将传输数据报告给处理器形成温度控制。这一运行功能的实现，需要设计人员进行逻辑编程，使系统能够切实形成自动化控制，以此有效改善恒温控制系统能耗大的问题。对硬件系统进行编程时，需要初始化智能温度传感器，并利用CCS或PIC逻辑控制器编写程序。

1.2软件设计

在温度控制系统利用智能温度传感器执行温度测量和控制工作，需要对系统软件进行程序设计，主要包括以下流程，系统初始化→读取温度采样值→检测温度，此时当温度超过取样值时，即设计为报警故障处理；当温度在取样值范围之内时，即发出继续制冷或加热等操作指令。这一软件程序设计对温度控制系统形成复合控制，即使系统温度参数变化范围较大，也能得到较为有效的控制效果。

2智能温度传感器应用的优势

2.1信息测试功能较强

新型智能温度传感器较普通传感器而言，其测试能力得到较大幅度的提升。比如美国DALLAS半导体公司所研发的DS1624、DS1629是典型的智能温度传感设备，其分别增设了存储功能和RTC（实时日历时钟），可存储大量实时记录的测温信息，为开发多路温度测试及控制系统提供了坚实的技术基础。

2.2工作模式丰富

智能温度传感器一般可供选择的工作模式较多，如单次转换模式、连续转换模式、待机模式等，应用于温度控制系统中能够给用户带来多种温度模式下的享受体验，且较传统传感器温度控制系统操作更加便捷，具有较高的受众黏性。

2.3运行安全稳定

传统传感器噪声兼容性较低，抑制运行噪音的能力较差，运行过程中其数据接收的精度会受到噪音的干扰，使数据信息获取受到影响。而智能温度传感器，能够以高采样速度、低分辨力将传感信号转化为数字信号，并增设噪声整形和数字滤波功能，提高真实采样的分辨率，从而使传感器运行更加精准可靠^[1]。

3智能温度传感器在温度控制中应用的主要场景

3.1智能设备温度控制

智能电子产品

智能电子设备中的多功能智能温度控制系统，主要是利用多种类型的温度传感器和局域网网络来接收多种模块指令，对室内温度、室外温度、体感温度等方面均有详细的数据显示，使人们在手机APP或PC端随时随地接收实时天气播报。这一运行场景是温度智能传感器最为基础的应用模式，当前PC端Windows8和手机端Android4.0均增加了对智能温度传感器的应用编辑接口（API），给各类APP使用温度控制系统提供了接入端口。

智能家居设备

当前许多家庭在室内环境中安装了智能电灯设备，一方面其智能化功能为人们的使用提供了方便，另一方面实现了节约用电的目的。在智能电灯中汇聚着多种类型的传感器，如人体感应器、亮度传感器、温度传感器以及支撑故障报警的传声器和音响等，其中温度传感器能够利用空气中的温度、湿度与室内空调、风扇、空气加湿器等智能设备进行通讯，从而使室内空气环境形成自动调节。

3.2制药灭菌温度控制

制药行业生产风险较大，其中细菌、真菌是药品生产面临的最大威胁，若无法对相关菌毒形成有效控制，将对人们及动物的生命健康带来严重的损伤。在制药行业中灭菌是防范生产风险的重要手段，一般制药厂多采用热力灭菌的方式，降低生产风险，由于菌毒有较强的生存适应性，因此，高温或低温杀菌对温度控制的要求极高。

当前制药行业应用较为普遍的温度传感器有热电偶-T型偶以及铂电阻，由于T型偶在低温段测试时线性能力强且测试精度相对较高，一般误差能够保持在0.5℃以内，因此是较为常见的温度传感器；而铂电阻传感器有其特点的灭菌要求，虽不适用于所有灭菌场景，但其在湿热灭菌中的运行稳定性极强，一般适合在灭菌温度为400℃以下的灭菌场景中使用。随着智能技术的不断进步，未来智能传感器会逐渐满足不同温度要求的灭菌场景，以满足用户的个性化需求。

3.3烟叶发酵过程中的温度控制

烟草行业在我国国民经济的比重中占有较高的地位，其中烟叶的存储过程是保障烟草经济稳定的重要影响因素，而温度对烟叶发酵过程具有直接的影响。在进行烟叶发酵处理时，环境温度为20℃左右，相对湿度为60%~70%是发酵最佳条件，因此，基于智能温度传感器的温度控制系统是烟叶发酵过程温度监测与控制最为实用的技术手段。为降低烟叶碳化、霉变的概率，需要利用除湿机对库房内的空气环境进行调节，即需要利用智能温度传感器与除湿设备系统进行连接，自动监测空气环境中的温湿度，使烟叶水分散失至安全范围后，除湿机能够自动关停，从而有效提高烟叶发酵质量。

3.4土壤温度监测中的温度控制

社会主义新农村建设背景下，农业经济的发展也走向了智能化，“智能农业”理念的出现，利用互联网技术、信息技术、物联网等将制约农业经济发展的限制性因素进行了统一管理与控制，其中土壤环境监测与温度控制息息相关。

在“智能农业”产业下，农业技术人员将多类温湿度传感器设置在土壤中，当土壤温度超过35℃、湿度在固定时间内低于20%时，将会向农业技术指挥中心进行报警警示，从而给田间管理人员充足的准备时间，做好田间环境管理，对土壤进行补水降温，给农作物提供良好的生长条件。

3.5发动机温度控制

温度的变化会对发动机进气密度、燃油雾化效果、润滑条件等都造成一定程度的影响，在发动机温度控制系统中安装智能温度传感器，能够统筹以上影响发动机运行效果的因素，及时作出温度调整和状态预警，当发动机温度达到极限标准参数时，会给驾驶室发出警报，以此来为系统运行安全提供保障。

进气空气量是发动机燃油系统配给的重要指标，因此，大多数发动机在进气管道前端均会设置智能温度传感器，以此来对空气燃油状况进行精准计算与预估，当空气量未达到标准时，会产生预警反应使驾驶人员及时作出调整；水温传感器一般安置在冷却水水套处，能够感应发动机冷却水的温度，使发动机燃油雾化效果始终处于最佳状态，避免发动机因雾化效果偏差，导致摩擦损毁^[2]。

结论：综上所述，智能温度传感器是获取、分析、处理信息的重要手段，当前在制造生产、技术创新等领域发挥着积极的推动作用。将智能温度传感器应用在温度控制中，能够借助其中的微处理机达到信息收集与处理的目标，并利用局域网接入网络实现智能化温度控制，可有效降低生产生活中的能耗。当前已经在智能设备、制药行业、工农业发展等领域得以普及应用，其性价比较恒温传感器更高，能够为未来生产生活智能化的发展提供新思维、新技术。

参考文献：

1. 何流,谭文韬,张鹏琴,等.基于温度传感器的智能恒温空调系统设计[J].计算机产品与流通,2020(06):144.

2. 张文静.基于温度传感器的智能火灾自动报警系统的设计与实现[J].时代农机,2019,46(08):67+71.

作者简介：陈时斌（1982-03）；性别：男，民族：汉，籍贯：浙江省宁波市，学历：专科，毕业于宁波职业技术学院；现有职称：技师；研究方向：机床调试。