[發明專利]基于Zigbee無線網絡構建的大型紅外標準熱源系統

無效

• 申請號: 201110324384.9
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102520741A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 張磊;付躍剛;孫小偉;侯振巖;王加科;高天元;羅春華
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19;H04W84/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及室外大型紅外標準熱源。

背景技術

大型紅外標準熱源是紅外仿真測試系統的重要檢測設備，其原理是通過熱源模塊拼接形成可控制溫度梯度模擬的標準圖像。熱源一般由電阻絲通電加熱實現。考慮到室內外工作條件下熱阻變化特性，要求設備在保證溫度控制精度的條件下，具有較強的溫度變化環境適應能力。這使得設備的熱量耗散遠大于可見光波段的模擬目標源，因此基于熱源模塊拼接結構下的室內外紅外大型標準熱源系統在控制與控電方面采用大量大功率器件，這使得系統的結構隨著標準熱源模擬圖像像元的增加，即熱源拼接模塊數目的增加而變得復雜龐大；同時在控制方面，一般的有線控制信號傳輸模式，在熱源拼接時不易實現位置的互換，而且大量的總線引入在設備裝調與存儲維護方面增加了設備使用的復雜程度。

ZigBee作為一種建立在IEEE?802.15.4標準基礎上的新型無線網絡協議，能實現點對點連接和完整的ZigBee網狀網絡。IEEE?802.15.4標準為低速率無線個人域網(LR-WPAN)定義了OSI模型開始的兩層。PHY層定義了無線射頻應該具備的特征，它支持二種不同的射頻信號，分別位于2450MHz波段和868/915MHz波段。2450MHz波段射頻可以提供250kbps的數據速率和16個不同的信道。

本發明針對基于熱源模塊拼接的大型紅外標準熱源在設備裝調與維護存儲方面的困難，提出了一種基于Zigbee無線網絡通訊的信號與能量分立的通道隔離方法，有效的解決了以上問題。

發明內容

本發明將Zigbee無線網絡引入大型紅外標準熱源通訊控制系統，將控制信號通道與功率傳輸的通道隔離開。熱源拼接模塊中封裝溫度控制器、Zigbee無線終端(Zigbee無線芯片和無線天線)、標準功率電輸入接口。由上位機、Zigbee無線協調器、Zigbee無線路由器、Zigbee無線終端組成通訊控制網絡。以上設計提高了熱源模塊的互換性，降低了系統裝調與存儲維護方面的復雜程度，減少了系統中線路架設的數量，有利于系統的集成化與模塊化發展。

網絡采用協調器、路由器、終端的工作模式，協調器與上位機通過串行通訊連接，為增加協調器工作距離，上位機與協調的串口通訊中間采用RS232/RS422的串口轉換模塊，協調器端為RS422標準，上位機的為RS232標準。隨著熱源模塊的增加，可以采用多組協調器、路由器、終端的工作模式。

附圖說明

圖1熱源模塊結構圖

圖2系統通訊控制結構圖

圖3終端驅動控制輸出電路圖

圖4MC13224模塊引腳定義

具體實施方式

以Freescale公司的MC13224芯片作為Zigbee無線紅外標準熱源的控制系統的主芯片為例，說明如下：

如圖1與圖2所示，系統溫度控制主體采用Zigbee2007無線網絡協議，由一臺網絡協調器與72塊網絡終端(封裝在目標靶組內，每個靶組含四個獨立可控制的靶元)組成無線局域網。溫度控制數據由工控機經串行口，向網絡協調器發出，并由目標靶組接收，由封裝在目標靶組內的溫度閉環控制系統自動實現靶組的每一個靶元的溫度控制。為加強網絡傳輸距離，工控機與網絡協調器間的串口連接采用RS232與RS422轉換模塊轉接。其它各硬件主要為以上主體工作提供電源與安全工作保障而設計采用。

1)由溫度傳感器、變送器、溫度信號采樣電路構成的溫度采樣模塊。

2)由功率放大電路、電熱器構成的功率輸出模塊，實現對靶元工作環境耗散功率的實時高速補償，保證溫度恒定。以脈寬調制方式實現熱功率穩定輸出(如圖3)。

3)主控芯片除具有高精度A/D采集端口，還應有高速I/O數字信號的輸出端口，高速計算性能，實現PID算法的高速計算。另外，該芯片應具有無線Zigbee通訊功能(如圖4，根據實際需要選擇合適的MC13224模塊引腳功能)。