CN112617266A - 兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够兼容数字和模拟两种温度传感器的烟叶烘烤控制器接口电路及控制方法，主要涉及烟叶烘烤控制器领域；包括分压电阻R1、上拉电阻R2、保护电阻R3、滤波电容C1、滤波电容C2、稳压二极管D1、上拉开关Q1和滤波开关Q2；本发明符合国烟办综〔2009〕418号文件中的接口规范，兼容DS18B20传感器和NTC‑10K‑B3950热敏电阻，实现一个接口可以连接两种传感器，控制器可以自动识别传感器类型并切换至对应的软件程序。

Description

兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路及控制方法

技术领域

本发明涉及烟叶烘烤控制器领域，具体是一种能够兼容数字和模拟两种温度传感器的烟叶烘烤控制器接口电路及控制方法。

背景技术

根据国烟办综〔2009〕418号文件中的密集烤房技术规范，干球和湿球温度传感器采用DS18B20数字传感器，每个烤房使用4个，分别为上棚干球温度、上棚湿球温度、下棚干球温度、下棚湿球温度，共用一根6芯连接线，组成温湿度传感器，管脚1～6依次定义为：上棚干球、上棚湿球、下棚干球、下棚湿球、电源、地，传感器主线长5m，上棚分线长2.5m，下棚分线长1.5m。

该技术规范是根据当时的技术条件，针对燃煤烤房制定的，但是随着新型烤房(热泵烤房、太阳能烤房等)的不断出现，该技术文件中对传感器的要求已经逐渐不能满足实际需要。

首先，原标准中指定采用DS18B20数字传感器，该传感器是美国DALLAS公司的温度传感器产品，为进口芯片，面临断供和停产的风险；

其次，热泵烤房所需的传感器主线长度不小于10米，与该技术规范不符；

另外，DS18B20在采用防雷保护和滤波电路后，尤其在主线长度超过10米时，控制器读取传感器数据的错误概率大大增加，对软件设计的要求较高，同时抗干扰能力下降。

在热泵烤房中，部分厂家为了避免DS18B20的缺点，改为采用热敏电阻，常用规格为NTC-10K-B3950，单片机利用模拟AI引脚测量温度，但是该方式存在几个问题：

首先，不符合国烟办综〔2009〕418号文件的规定；

其次，由于没有规定烤房用热敏电阻传感器的规格和接口标准，各个厂家的规格和接口不统一，一旦传感器故障，市场上不容易购买，给使用者造成不便；

另外，由于热敏电阻传感器不统一，也造成了采用热敏电阻传感器的烤房控制器之间没有互换性，一旦控制器出现故障，不能用其他厂家的控制器进行替换。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路及控制方法，符合国烟办综〔2009〕418号文件中的接口规范，兼容DS18B20传感器和NTC-10K-B3950热敏电阻，实现一个接口可以连接两种传感器，控制器可以自动识别传感器类型并切换至对应的软件程序。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路，所述兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路的一端连接传感器引脚，另一端连接单片机引脚；

所述兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路包括分压电阻R1、上拉电阻R2、保护电阻R3、滤波电容C1、滤波电容C2、稳压二极管D1、上拉开关Q1和滤波开关Q2；

所述保护电阻R3的一端连接传感器引脚，另一端连接单片机引脚；

所述分压电阻R1的一端连接在保护电阻R3与传感器引脚之间；

所述上拉电阻R2的一端连接在保护电阻R3与传感器引脚之间，另一端与上拉开关Q1连接；

所述滤波电容C1的一端连接在保护电阻R3与传感器引脚之间，另一端接地；

所述稳压二极管D1的一端连接在保护电阻R3与传感器引脚之间，另一端接地；

所述滤波电容C2的一端连接在保护电阻R3与单片机引脚之间，另一端与滤波开关Q2连接，所述滤波开关Q2远离滤波电容C2的一端接地。

优选的，所述上拉开关Q1为P型MOS管。

优选的，所述滤波开关Q2为N型MOS管。

一种兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路的控制方法，包括步骤：

S1、将单片机SW1引脚设置为数字IO模式且输出低电平，将单片机TP1引脚设置为数字IO模式；

S2、检测DS18B20是否在线，若在线，则进入步骤S3；若不在线，则进入步骤S4；

S3、按照DS18B20程序读取温度数据，并判断是否正确读取；若正确，则保存温度数据；若不正确，则DS18B20故障；然后进入步骤S6；

S4、将单片机SW1引脚设置为数字IO模式且输出高电平，将单片机TP1引脚设置为模拟AI模式；

S5、按照热敏电阻程序读取温度数据，并判断是否正确读取；若正确，则保存温度数据；若不正确，则热敏电阻故障或未连接传感器；然后进入步骤S6；

S6、更新传感器类型和故障标志。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、符合国烟办综〔2009〕418号文件，兼容DS18B20传感器，与现有烤房控制器具有互换性。

2、可以采用NTC-10K-B3950热敏电阻来测量温度，控制器软件可以自动识别传感器类型，切换不同的软件程序，可以用于新型热泵烤房。

3、两种传感器共用同一个接口，使用人员不需要根据传感器的类型接入不同的接口，使用方便。

附图说明

附图1是本发明的电路图；

附图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例：

如附图1所示，本发明所述是兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路。

电路图中IN-TP1连接传感器引脚，TP1连接单片机引脚，选择具有数字IO口与模拟AI口复用功能的单片机引脚，SW1表示用于切换两种传感器的控制信号，该信号由单片机发出。

电路中的滤波电容C1和稳压二极管D1是对传感器信号进行滤波和限压保护。

电路中的分压电阻R1是当传感器是热敏电阻时，作为分压电阻，VREF是单片机AD转换器的参考电压。

电路中的上拉电阻R2是当传感器是DS18B20时，作为上拉电阻，用上拉开关Q1作为开关，用于控制R2是否具有上拉作用，Q1是P型MOS管，连接在电阻和VDD之间，VDD是单片机的数字电路工作电压。

电路中的保护电阻R3是连接传感器引脚和单片机引脚之间的电阻，用于限制两个引脚之间的电流，具有保护作用。

电路中的滤波电容C2是当传感器是热敏电阻时，作为滤波电容，用滤波开关Q2作为开关，用于控制C2是否具有滤波作用，Q2是N型MOS管，连接在电容和电路板的地线之间。

电路中的上拉开关Q1和滤波开关Q2都是由SW1信号控制，当SW1是高电平时，上拉开关Q1断开，滤波开关Q2导通，电路适用于热敏电阻传感器，当SW1是低电平时，上拉开关Q1导通，滤波开关Q2断开，电路适用于DS18B20传感器。

如附图2所示，一种兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路的控制方法，包括步骤：

S1、将单片机SW1引脚设置为数字IO模式且输出低电平，将单片机TP1引脚设置为数字IO模式；

S2、检测DS18B20是否在线，若在线，则进入步骤S3；若不在线，则进入步骤S4；

S3、按照DS18B20程序读取温度数据，并判断是否正确读取；若正确，则保存温度数据；若不正确，则DS18B20故障；然后进入步骤S6；

S4、将单片机SW1引脚设置为数字IO模式且输出高电平，将单片机TP1引脚设置为模拟AI模式；

S5、按照热敏电阻程序读取温度数据，并判断是否正确读取；若正确，则保存温度数据；若不正确，则热敏电阻故障或未连接传感器；然后进入步骤S6；

S6、更新传感器类型和故障标志。

首先按照DS18B20传感器的程序读取温度，如果读取失败，则表明不是DS18B20，而是热敏电阻，然后按照热敏电阻的程序读取温度，同时判断传感器是否连接或者故障。

本发明利用DS18B20传感器信号引脚默认为开漏状态的特性，设计一种符合国烟办综〔2009〕418号文件中的接口规范，兼容DS18B20传感器和NTC-10K-B3950热敏电阻，实现一个接口可以连接两种传感器，控制器可以自动识别传感器类型并切换至对应的软件程序。

Claims (4)

1.兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路，其特征在于：所述兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路的一端连接传感器引脚，另一端连接单片机引脚；

所述兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路包括分压电阻R1、上拉电阻R2、保护电阻R3、滤波电容C1、滤波电容C2、稳压二极管D1、上拉开关Q1和滤波开关Q2；

所述保护电阻R3的一端连接传感器引脚，另一端连接单片机引脚；

所述分压电阻R1的一端连接在保护电阻R3与传感器引脚之间；

所述上拉电阻R2的一端连接在保护电阻R3与传感器引脚之间，另一端与上拉开关Q1连接；

所述滤波电容C1的一端连接在保护电阻R3与传感器引脚之间，另一端接地；

所述稳压二极管D1的一端连接在保护电阻R3与传感器引脚之间，另一端接地；

所述滤波电容C2的一端连接在保护电阻R3与单片机引脚之间，另一端与滤波开关Q2连接，所述滤波开关Q2远离滤波电容C2的一端接地。

2.根据权利要求1所述的兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路，其特征在于：所述上拉开关Q1为P型MOS管。

3.根据权利要求1所述的兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路，其特征在于：所述滤波开关Q2为N型MOS管。

4.一种权利要求1-3所述的任一项兼容两种传感器的烟叶烘烤控制器接口电路的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1、将单片机SW1引脚设置为数字IO模式且输出低电平，将单片机TP1引脚设置为数字IO模式；

S2、检测DS18B20是否在线，若在线，则进入步骤S3；若不在线，则进入步骤S4；

S3、按照DS18B20程序读取温度数据，并判断是否正确读取；若正确，则保存温度数据；若不正确，则DS18B20故障；然后进入步骤S6；

S4、将单片机SW1引脚设置为数字IO模式且输出高电平，将单片机TP1引脚设置为模拟AI模式；

S5、按照热敏电阻程序读取温度数据，并判断是否正确读取；若正确，则保存温度数据；若不正确，则热敏电阻故障或未连接传感器；然后进入步骤S6；

S6、更新传感器类型和故障标志。

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