一种基于I制造技术

一种基于I

【技术实现步骤摘要】
一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统
本专利技术涉及地温测量
，具体是一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统。
技术介绍
地温场是地球物理场一种，能反映地下温度的分布，可以直接通过钻孔温度传感器测量而获得。地温场测量应用广泛，不仅可以应用于地热田的调查，还可以通过对地球物理场的温度分布定位地下矿产及地下水的位置，以解决水文地质、矿产开采、地下水及石油开掘等工程方面的问题。传统地温测量系统采用模拟温度传感器加信号处理电路测量，并通过A/D转换、寄存器、传输线将信号传递给笔记本电脑进行温度场数值分析，该测量系统有着明显的缺点：信号传输过程中易受到干扰，采集的信号有大量的噪声且测量距离有限，微处理器与传感器仅仅只能相隔几米，无法对深层地温场进行测量，获得的测量数据对地下矿产、水文地质及地下水等分布估量效果欠佳，达不到预期目的。随后的学者提出了大量地温测量的改进方法，其中基于单总线的地温测量系统效果较好，相比于传统的方法，该方法的系统结构简单且可以将测量深度扩大至50米左右，大大增加了系统的测量深度，然而其深度仍然不能满足工程需要，无法很好地反演深层地温场。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，即仪器地温测量深度无法达到理想要求，本专利技术提供了一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统，可以将测量的深度扩长到100m左右，大大提高了地温测量的工作范围，对地温场研究有一定的参考价值。本专利技术采取的技术方案为：一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统，包括分布式地温测量模块、放大器模块、数据采集卡模块、单片机模块、信息处理模块。所述分布式地温测量模块包括多个温度传感器、多个1-wire主控制器，每一个温度传感器对应连接一个1-wire主控制器，组成单组地温测量模块，所述多个温度传感器、多个1-wire主控制器一一对应连接，组成多组地温测量模块；所述放大器模块包括多个放大器单元，每一个放大器单元对应连接一个地温测量模块的1-wire主控制器；多个放大器单元与多组地温测量模块一一对应连接；所述数据采集卡模块包括多个数据采集卡单元，每一个数据采集卡单元对应连接一个放大器单元，多个数据采集卡单元与多个放大器单元一一对应连接；所述数据采集卡模块连接单片机模块，单片机模块连接信息处理模块；所述多个1-wire主控制器连接单片机模块，单片机模块和多个1-wire主控制器以I2C协议进行通信。所述温度传感器采用超精度温度传感器MAX31725，并将温度信号以I2C方式传入所述的1-wire主控制器。所述1-wire主控制器采用maxim公司产品DS28E17I2C至1-wire桥接器件。所述数据采集卡模块采用TI公司的24位多通道AD转换器MAX11410。所述放大器模块采用MAX4450芯片，并在放大器模块输入端、输出端加入对地电容。所述信息处理模块包括ili9486液晶显示屏、数据存储SD卡。所述单片机模块采用STM32单片机。本专利技术提供一种基于I2C及单总线控制的地温测量系统，技术效果如下：1、采用单总线进行通信，单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等优点。2、采用1-wire主控制器以I2C协议与单片机模块进行数据传输，大大增加了信号的传输距离，传输距离可达到100m。3、采用高精度的16位温度分辨率的MAX3172系列温度传感器进行温度测量，可以在-40℃至105℃范围内进行测量并能确保±0.005℃的精度。4、后期信息处理模块进行信号处理，可同时温度显示和温度曲线绘制，功能强大。5、本专利技术基于I2C及单总线技术的地温测量系统，相比于传统的地温测量，该系统测量范围在-40至100℃，测量精度可达±0.006℃，测量深度可达100m，通过软件编程对采集的信号能进行曲线拟合并显示地温分布曲线，可以很好地反映地温场。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1是本专利技术的模块连接示意图；图2是本专利技术分布式地温测量模块与I²C主机（STM32）连接电路图；图3是本专利技术测量时器件布置示意图。具体实施方式如图1-图3所示，一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统，包括分布式地温测量模块a001、放大器模块a004、数据采集卡模块a005、单片机模块a006、信息处理模块a007。所述放大器模块a004与分布式地温测量模块a001连接，将分分布式地温测量模块a001的信号经过滤波、放大后，传入所述数据采集卡模块a005。所述分布式地温测量模块a001包括多个温度传感器a002、多个1-wire主控制器a003，每一个温度传感器a002对应连接一个1-wire主控制器，组成单组地温测量模块，所述多个温度传感器a002、多个1-wire主控制器a003一一对应连接，组成多组地温测量模块；所述放大器模块a004包括多个放大器单元，每一个放大器单元对应连接一个地温测量模块的1-wire主控制器a003；多个放大器单元与多组地温测量模块一一对应连接。所述数据采集卡模块a005包括多个数据采集卡单元，每一个数据采集卡单元对应连接一个放大器单元，多个数据采集卡单元与多个放大器单元一一对应连接。所述数据采集卡模块a005连接单片机模块a006，单片机模块a006连接信息处理模块a007；所述多个1-wire主控制器a003连接单片机模块a006，单片机模块a006和多个1-wire主控制器a003以I2C协议进行通信。所述温度传感器a002采用超精度温度传感器MAX31725，该传感器16位温度分辨率可在-40℃至105℃范围内±0.5℃高精确测量，并将温度信号以I2C方式传入所述的1-wire主控制器a003。所述1-wire主控制器a003采用maxim公司产品DS28E17I2C至1-wire桥接器件，该器件与所述单片机模块a006（即：I2C主机），可支持100kHz和400kHzI2C通信速率，通信距离可最大延长至100m，大大提高了测量的距离。所述数据采集卡模块a005采用TI公司的24位多通道AD转换器MAX11410，该转换器最大可允许10通道数据采集，可同时提供90dB以上的50Hz和60Hz电源噪声抑制，是高精度温度传感器测量常用的ADC。所述放大器模块a004采用MAX4450芯片，并在放大器模块a004输入端、输出端加入对地电容，以滤除噪声干扰。所述信息处理模块a007包括ili9486液晶显示屏、数据存储SD卡。信息处理模块a007包括数据显示、温度曲线绘制和数据保存等功能。所述单片机模块a006采用STM32单片机。通过STM32单片机处理，将分布式地温测量模块a001测得的温度进行曲线拟合，并显示到液晶屏上。图2是分布式地温测量模块a001与单片机模块a006（即：I2C主机）连接电路图。通过芯片DS28E17b005(1-wire至I²C主机桥器件)与DS2482-100b002(I²C至1-wire桥接器件)实现测量距离延长至100m的目的。DS28E17与温度传感器MAX31725b006连接组成一组地温测量模块，每组地温测量模块都通过1-wireBUSb003与DS2482-100连接，由于每片DS28E17具有唯一的64位ROM地址，通过I²C主机b001本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统，包括分布式地温测量模块（a001）、放大器模块（a004）、数据采集卡模块（a005）、单片机模块（a006）、信息处理模块（a007）；其特征在于：所述分布式地温测量模块（a001）包括多个温度传感器（a002）、多个1‑wire主控制器（a003），每一个温度传感器（a002）对应连接一个1‑wire主控制器，组成单组地温测量模块，所述多个温度传感器（a002）、多个1‑wire主控制器（a003）一一对应连接，组成多组地温测量模块；所述放大器模块（a004）包括多个放大器单元，每一个放大器单元对应连接一个地温测量模块的1‑wire主控制器（a003）；多个放大器单元与多组地温测量模块一一对应连接；所述数据采集卡模块（a005）包括多个数据采集卡单元，每一个数据采集卡单元对应连接一个放大器单元，多个数据采集卡单元与多个放大器单元一一对应连接；所述数据采集卡模块（a005）连接单片机模块（a006），单片机模块（a006）连接信息处理模块（a007）；所述多个1‑wire主控制器（a003）连接单片机模块（a006），单片机模块（a006）和多个1‑wire主控制器（a003）以I2C协议进行通信。...

【技术特征摘要】
1.一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统，包括分布式地温测量模块（a001）、放大器模块（a004）、数据采集卡模块（a005）、单片机模块（a006）、信息处理模块（a007）；其特征在于：所述分布式地温测量模块（a001）包括多个温度传感器（a002）、多个1-wire主控制器（a003），每一个温度传感器（a002）对应连接一个1-wire主控制器，组成单组地温测量模块，所述多个温度传感器（a002）、多个1-wire主控制器（a003）一一对应连接，组成多组地温测量模块；所述放大器模块（a004）包括多个放大器单元，每一个放大器单元对应连接一个地温测量模块的1-wire主控制器（a003）；多个放大器单元与多组地温测量模块一一对应连接；所述数据采集卡模块（a005）包括多个数据采集卡单元，每一个数据采集卡单元对应连接一个放大器单元，多个数据采集卡单元与多个放大器单元一一对应连接；所述数据采集卡模块（a005）连接单片机模块（a006），单片机模块（a006）连接信息处理模块（a007）；所述多个1-wire主控制器（a003）连接单片机模块（a006），单片机模块（a006）和多个1-wire主控制器（a003）以I2C协议进行通信。2.根据权利要求1所述一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统，其特征在于：所述温度传感器（a002）采用超精度温度传感器MAX31725，并将温度信号以I2C方式传入所述的1-wire主控制器（a003）。3.根据权利要求1所述一种基于I2C及单总线技术的地温测量系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭超，乐周美，李宗燎，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42