一种自适应波特率串口水温探头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于温度测量技术领域，尤其是涉及一种自适应波特率串口水温探头。
【背景技术】
[0002]水温传感器种类繁多，支持Modbus协议的串口水温传感器是获得广泛应用的一类。此类传感器不但本身成本低，而且可以简单廉价地组成网络，实现远程多点温度监测。从结构上分，此类产品可分为分体式和一体式两种，分体式传感器的感温元件在外置探头中通过导线和传感器主体连接，一体式传感器的感温元件集成在传感器主体当中。由于Modbus协议和RS485串口协议的固有特征，以往的此类传感器有Device ID和波特率两个参数需要用户设置，设置方式有以下两种:
[0003]1、使用硬件设置，如拨码开关、跳线、按钮等。此方式的优点是简单直观，缺点是传感器体积较大、难以做到绝尘防水密封。
[0004]2、使用软件设置，如使用私有协议通过串口改变参数。此方式的优点是传感器体积小、容易做到绝尘防水密封，缺点是操作复杂，无法通过人体感官直接知道参数值。
[0005]自适应波特率串口水温探头可以省去设置波特率的步骤，操作方便，一种此类的水温探头有待于进一步研宄和开发。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作简单的自适应波特率串口水温探头O
[0007]本实用新型的技术方案是:本实用新型是一种自适应波特率串口水温探头，包括不锈钢管外套、疏水介质密封层、导热灌封胶、四芯线、第一感温元件、第二感温元件、电路板、震动开关、单片机、电源模块、串口模块，所述不锈钢管外套单端封口，所述不锈钢管外套的开口端由外到内依次由所述疏水介质密封层、所述导热灌封胶密封，所述电路板置于所述不锈钢管外套内部，所述电路板通过所述四芯线与外界相连，所述四芯线用于连接电源正负极、Modbus总线，所述第一感温元件、所述第二感温元件置于所述不锈钢管外套内封口端，所述震动开关嵌入所述电路板的开孔中，所述不锈钢管外套内还设有所述单片机、所述电源模块和所述串口模块，所述单片机用于分析Modbus总线串口电平的波形、判断串口的波特率、对接收到的数据作出响应、监测所述震动开关的状态、对所述第一感温元件、所述第二感温元件的阻值进行采样分析获得温度值，所述电源模块设置在所述不锈钢管外套内靠近所述疏水介质密封层一侧，所述电源模块用于提供稳定电源，所述串口模块为串口通讯提供支持，所述第一感温元件、所述第二感温元件、所述震动开关、所述单片机、所述电源模块、所述串口模块分别和所述电路板通过电连接。
[0008]所述第一感温元件、所述第二感温元件均为NTC热敏电阻，所述第一感温元件对应的分压电阻高于其在25°C时的阻值，所述第二感温元件对应的分压电阻低于其在25V时的阻值。
[0009]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0010]1、疏水介质密封层、导热灌封胶和不锈钢管外套的设置，使得该装置不但绝尘防水，而且有一定机械强度，可适应于许多恶劣环境。
[0011]2、本实用新型体积小巧，直径不超过10mm。
[0012]3、本实用新型支持基于RS485的Modbus协议。通用性强，便于多点级联组网。
[0013]4、本实用新型使用自适应波特率技术，无需设置波特率即可实现Modbus协议串口通讯。
[0014]5、本实用新型使用两个NTC热敏电阻作为感温元件，第一热敏电阻对应的分压电阻阻值高于热敏电阻在25°C时的阻值，第二热敏电阻对应的分压电阻阻值低于热敏电阻在25°C时的阻值。常温时，综合两个热敏电阻的采样数据，计算后可获得较准确的温度值；温度较低时，通过第一热敏电阻的采样数据可获得较准确的温度值；温度较高时，通过第二热敏电阻的采样数据可获得较准确的温度值。如果发现通过两路热敏电阻获取的两个温度值差距过大，可据此断定发生故障，这种设置方式使得测量得到的温度精度高。
[0015]6、电源模块设置在不锈钢管外套内靠近疏水介质密封层一侧，电源模块发热大，远离第一感温元件、第二感温元件，避免干扰感温元件工作。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构示意图。
[0017]图中:
[0018]1、不锈钢管外套2、疏水介质密封层 3、四芯线
[0019]4、第一感温元件5、第二感温元件 6、电路板
[0020]7、震动开关8、单片机9、电源模块
[0021]10、导热灌封胶11、串口模块
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型做详细说明。
[0023]如图1所示，本实用新型提供一种自适应波特率串口水温探头，包括不锈钢管外套1、疏水介质密封层2、四芯线3、第一感温元件4、第二感温元件5、电路板6、震动开关7、单片机8、电源模块9、导热灌封胶10、串口模块11，不锈钢管外套I单端封口，开口一侧由疏水介质密封层2密封，疏水介质密封层2内侧设有导热灌封胶10，电路板6置于不锈钢管外套I内导热灌封胶10中，电路板6通过四芯线3与外界相连，四芯线3用于连接电源正负极、Modbus总线，第一感温元件4、第二感温元件5置于不锈钢管外套I内封口端，震动开关7嵌入电路板6的开孔中，不锈钢管外套I内还设有单片机8、电源模块9、串口模块11，单片机8用于分析Modbus总线串口电平的波形、判断串口的波特率、对接收到的数据作出响应、监测所述震动开关7的状态、对所述第一感温元件4、所述第二感温元件5的阻值进行采样分析获得温度值，电源模块9设置在不锈钢管外套I内靠近疏水介质密封层2 —侧，用于提供稳定电源，串口模块11为串口通讯提供支持，第一感温元件4、第二感温元件5、震动开关7、单片机8、电源模块9、串口模块11分别和电路板6通过电连接。
[0024]第一感温元件4、第二感温元件5均为NTC热敏电阻，第一感温元件4对应的分压电阻高于其在25°C时的阻值，第二感温元件5对应的分压电阻低于其在25°C时的阻值。
[0025]本实例的工作过程:四芯线3分别和电源正负极、Modbus总线相连接，单片机8的串口连接串口模块11，串口模块11连接Modbus总线，Modbus总线的数据经过串口模块11传到单片机6串口，该装置使用基于RS485的Modbus协议，无需设置波特率，通过单片机8分析串口电平的波形，判断使用的是哪种常见的波特率，连续振动时，单片机8监测到震动开关7反复开关闭合，可使该装置在一段时间内以任意Device ID通讯。通过串口设置参数，可屏蔽震动开关的功能，以适应于震动的环境。
[0026]Modbus协议的Device ID可通过串口设置。有如下三种方法:
[0027]1、使用私有协议，获得该装置的Device ID，再用Modbus协议修改代表Device ID的寄存器。
[0028]2、连续振动该装置，再用Modbus协议修改其中代表Device ID的寄存器。
[0029]3、使用Modbus协议，穷举各个可能的Device ID，修改代表Device ID的寄存器。
[0030]温度测量时，分别通过两个感温元件测量出两个温度值，如果两个温度值相差过大，说明传感器处于故障状态，则将Modbus协议中表示故障的数据点设置为故障状态，否则设置为正常状态。常温时，综合两个感温元件的采样数据，计算后可获得较准确的温度值；温度较低时，通过第一感温元件的采样数据可获得较准确的温度值；温度较高时，通过第二感温元件的采样数据可获得较准确的温度值。
[0031]以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种自适应波特率串口水温探头，其特征在于:包括不锈钢管外套、疏水介质密封层、导热灌封胶、四芯线、第一感温元件、第二感温元件、电路板、震动开关、单片机、电源模块、串口模块，所述不锈钢管外套单端封口，所述不锈钢管外套的开口端由所述疏水介质密封层密封，不锈钢管外套内部灌装有导热灌封胶，所述电路板置于所述不锈钢管外套内部，所述电路板通过所述四芯线与外界相连，所述四芯线用于连接电源正负极、Modbus总线，所述第一感温元件、所述第二感温元件置于所述不锈钢管外套内封口端一侧，所述震动开关嵌入所述电路板的开孔中，所述不锈钢管外套内还设有所述单片机、所述电源模块和所述串口模块，所述单片机用于分析Modbus总线串口电平的波形从而判断串口的波特率、监测所述震动开关的状态、对所述第一感温元件和第二感温元件的阻值进行采样分析获得温度值，所述电源模块设置在所述不锈钢管外套内靠近所述疏水介质密封层一侧，所述电源模块用于提供稳定电源，所述串口模块为串口通讯提供支持，所述第一感温元件、所述第二感温元件、所述震动开关、所述单片机、所述电源模块、所述串口模块分别和所述电路板通过电连接。2.根据权利要求1所述的一种自适应波特率串口水温探头，其特征在于:所述第一感温元件、所述第二感温元件均为NTC热敏电阻，所述第一感温元件对应的分压电阻高于其在25°C时的阻值，所述第二感温元件对应的分压电阻低于其在25°C时的阻值。
【专利摘要】本实用新型提供一种自适应波特率串口水温探头，不锈钢管外套单端封口，电路板置于不锈钢管外套内部并由导热灌封胶密封，不锈钢管外套开口一侧由疏水介质密封层密封，电路板通过四芯线与外界相连，四芯线用于连接电源正负极和Modbus总线，第一感温元件、第二感温元件置于不锈钢管外套内封口端，震动开关嵌入电路板的开孔中，不锈钢管外套内还设有单片机、电源模块、串口模块，第一感温元件、第二感温元件、震动开关、单片机、电源模块、串口模块分别和电路板通过电连接。本实用新型的有益效果是体积小、绝尘防水、用串口通讯时可自适应波特率。
【IPC分类】G01K7/22
【公开号】CN204679179
【申请号】CN201520423771
【发明人】李冲
【申请人】李冲
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月18日