大體積混凝土無(wú)線(xiàn)溫度監測系統

摘要：針對混凝土施工過(guò)程中溫度檢測的需要，設計一種無(wú)線(xiàn)溫度監測系統。該系統基于STC89C52微控制器，采用K型熱電偶配接熱電偶轉換器采集溫度，并以nRF905實(shí)現溫度數據無(wú)線(xiàn)收發(fā)。系統在混凝土澆筑過(guò)程中定時(shí)自動(dòng)多點(diǎn)溫度采集，溫度數據無(wú)線(xiàn)傳輸，自動(dòng)記錄測量點(diǎn)溫度及測量時(shí)間。
關(guān)鍵詞：混凝土溫度；單片機；無(wú)線(xiàn)通信

引言
施工混凝土內部熱量較難散發(fā)，外部表面熱量散發(fā)較快，內部和外部熱脹冷縮過(guò)程相應會(huì )在混凝土表面產(chǎn)生拉應力。溫差大到一定程度，混凝土表面拉應力超過(guò)當時(shí)的混凝土極限抗拉強度時(shí)，在混凝土表面會(huì )產(chǎn)生有害裂縫，有時(shí)甚至貫穿裂縫。另外，混凝土硬化后隨溫度降低產(chǎn)生收縮。由于受到地基約束，會(huì )產(chǎn)生很大外約束力，當超過(guò)當時(shí)的混凝土極限抗拉強度時(shí)，也會(huì )產(chǎn)生裂縫。為了了解基礎大體積混凝土內部由于水化熱引起的溫度升降規律，掌握基礎混凝土中心與表面、表面與大氣溫度間的溫度變化情況，需對混凝土澆筑過(guò)程中溫度變化實(shí)施實(shí)時(shí)監測。傳統監測方法要配專(zhuān)職測溫人員，使用電子測溫儀按時(shí)按孔測溫，并記錄測溫數據及時(shí)間。本設計為一種無(wú)線(xiàn)溫度監測系統，能定時(shí)、自動(dòng)對溫度數據進(jìn)行采集，無(wú)線(xiàn)傳送至監控中心并作記錄。

1 硬件設計
1．1 工作原理
本系統由溫度采集節點(diǎn)和中心控制節點(diǎn)構成。各節點(diǎn)以單片機STC89C52為控制元件。溫度采集節點(diǎn)由K偶溫度采集器、時(shí)鐘電路、數字顯示、無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路等部分組成；中心控制節點(diǎn)由無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)電路、RS232接口電路組成。溫度采集節點(diǎn)利用熱電偶測得混泥土測點(diǎn)實(shí)際溫度并轉換成毫伏級電壓信號。該電壓信號經(jīng)過(guò)溫度檢測電路轉換成與溫度相對應的數字信號送入單片機。單片機進(jìn)行數據處理后，通過(guò)4位LED顯示溫度值，同時(shí)將溫度與時(shí)鐘數據無(wú)線(xiàn)發(fā)射。中心控制節點(diǎn)無(wú)線(xiàn)接收溫度數據，并控制溫度采集節點(diǎn)完成數據發(fā)送。
無(wú)線(xiàn)溫度監控系統框圖如圖1所示。

1．2 溫度檢測電路
本系統采用的K型(鎳鉻-鎳硅)熱電偶，可測量1312℃以?xún)鹊臏囟?，其線(xiàn)性度較好，而且價(jià)格便宜。K型熱電偶的輸出是毫伏級電壓信號，最終要將其轉換成數字信號與CPU通信。傳統的溫度檢測電路采用“傳感器-濾波器-放大器-冷端補償-線(xiàn)性化處理-A／D轉換”模式，轉換環(huán)節多、電路復雜、精度低。在本系統中，采用的是高精度的集成芯片MAX6675來(lái)完成“熱電偶電勢-溫度”的轉換，不需外圍電路、I／O接線(xiàn)簡(jiǎn)單、精度高、成本低。