专利名称：基于Zigbee的无线红外标准目标源单元温控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及红外图像模拟领域，为一种基于Zigbee的无线红外标准目标源单元温控系统。
背景技术：
随着红外焦平面探测器件与红外光学成像器件的发展，与之相配套的检测设备——大型红外阵列标准目标源的研制工作也尤为重要。空间分辨率与光谱分辨率作为红外光学系统的主要性能指标，红外标准目标源要求完成远距离空间大型红外图像模拟，该红外图像必须具有稳定的光谱特性。目前以上指标的常规检测是利用标准黑体靶来完成， 而该检测过程通常是在实验室条件下单黑体目标源探测器与光学系统的分别检测，未完成红外光学系统的在室外大气窗口环境条件下系统测试。室外远视场阵列式大型红外标准目标源的实现可以通过研制单一的标准红外目标源单元组合完成。由于红外光学系统工作的特殊性，其光谱特性由目标单元的表面辐射温度与光谱发射率决定，在一致的表面材料条件，其红外光谱图像由控制红外标准目标源单元的表面温度实现。由于红外热源器件为大功率输出器件，标准红外目标源单元在组合过程中，要考虑大量的功率通道的布线问题，同时由于器件在加工过程中物性上的差异，要达到系统工作的最高温控精度，各标准红外目标源单元的加热控制参数不可能一致，所以还要设置与自身空间坐标位置唯一对应的编码控制地址，上位机根据不同靶元发出不同温度控制指令。这样当采用传统的有线总线控制模式时，信号通道不免与功率通道交织在一起，在标准红外目标源单元数量较大时，系统在架设与维护方面就变得异常复杂与困难。室外远视场阵列式大型红外标准目标源要实现良好架设与维护特性，必须要考虑标准红外目标源单元的模块化与集成化程度，以提高各单元之间的互换性。同时还应考虑各单元实际工作中的安全与保护问题，由于大量的单元组合要通过人为操作调试，所以各单元的加热工作电压不应超过人体安本电压。ZigBee作为一种建立在IEEE 802. 15. 4标准基础上的新型无线网络协议，能实现点对点连接和完整的ZigBee网状网络。IEEE 802. 15. 4标准为低速率无线个人域网 (LR-WPAN)定义了 OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于M50MHz波段和868/915MHZ波段。M50MHz波段射频可以提供2501ibpS的数据速率和16个不同的信道。结合ZigBee无线通讯的以上特性，可以考虑在标准红外目标源单元通讯系统中采用ZigBee协议。以协调器、路由器、网络终端的拓朴结构模式，形成一个具有随机地址的无线标准红外目标源单元温控系统。这样采用无线的方式可以将功率通道与控制信号通道隔离开来。这样可以在标准红外目标源单元上封装独立的温控闭环系统，将控制信号的接口以标准天线代替，功率通道可采用统一的标准输入接口，并采用统一的直流低压供电电源。这样即可实现标准红外目标源单元的模块化，并降低设备装调与维护的复杂程度。
发明内容
本发明设计了一种基于Zigbee的无线红外标准目标源单元温控系统，系统主芯片采用Freescale公司的MC132M芯片，采用一块芯片完成对四路红外标准目标源单元的温度控制，并可通过上位机对红外标准目标源单元进行有效的温度控制指令与温度监测指令的相互传送。该设计以红外标准目标源单元作为Zigbee网络结构终端设备，在该终端内能形成对四路红外标准目标源单元的温度值采样与脉宽调制(PWM)波控制输出的控制硬件；信号传输通过Zigbee天线接口完成，功率传输采用七芯七线制接口，接口的电压值不大于36V，该接口的功率大小要根据四路红外标准目标源单元加热器的最大输出功率确定。其电路原理图如图1，P1与P2为MC13224芯片模块双插40针引脚，UC85芯片产生2. 5V采样标准电压，AMS1117芯片为MC13224芯片提供3. 3V工作电压。图2为四路经光耦隔离后的MC132M芯片产生PWM波控制图。实际应用此发明还应考虑红外标准目标源单元间电源的干扰，应在温度采样与功率输出间加入相应功率的滤波电路。
图1温度采样与PWM波温控原理2PWM波输出电路3MC132M模块引脚定义
具体实施例方式如图3为MC132M模块40针引脚定义，芯片工作电压为3. 3V，芯片采样参考电平电压为2. 5V，采样温度由温度变送器4-20mA电流环上获得，可以根据如图上采样电路中的电阻值来配置电阻。1)芯片供电输入为5V，采用LM285芯片产生2. 5V标准电平，采用AMSl 117芯片将 5V电压转为3. 3V ；2)MC13224芯片1脚为参考电平输入，2脚为3. 3V电压电源输入，10为启动复位输入，系统采用上电复位模式；3)采用3、5、7、9脚为四路采样值输入口，21、23、25、27为四路PWM波输出；4)图2给出PWM波输出电路图，采用四路irflOlOMOS芯片作功率驱动芯片。
权利要求
1.一种基于Zigbee的无线红外标准目标源单元温控系统设计，其特征在于=Zigbee红外目标源单元温控终端。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee的无线红外标准目标源单元温控系统设计，其特征在于=Zigbee终端通讯与电源输入分立，减小了架设成本与复杂程度。
3.根据权利要求1所述的基于Zigbee的无线红外标准目标源单元温控系统设计，其特征在于标准无线Zigbee在红外目标源中的应用，Zigbee红外目标源单元温控终端的模块化设计。
全文摘要
本发明设计了一种基于Zigbee的无线红外标准目标源单元温控系统，可形成一个随机地址的无线标准红外目标源单元温控系统。这样采用无线的方式可以将功率通道与控制信号通道隔离开来。可以在标准红外目标源单元上封装独立的温控闭环系统，将控制信号的接口以标准天线代替，功度通道可采用统一的标准输入接口，并采用统一的直流低压供电电源。这样即可实现标准红外目标源单元的模块化。降低设备装调与维护的复杂程度。系统主芯片采用Freescale公司的MC13224芯片，采用一块芯片完成了对四路红外标准目标源单元的温度控制，并可通过上位机对红外标准目标源单元进行有效的温度控制指令与温度监测指令的相互传送。
文档编号G08C17/02GK102393995SQ20111032435
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者付跃刚, 孙小伟, 张书瀚, 张磊, 慈明儒, 王加科, 高天元 申请人:长春理工大学