传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）２０１５年第３４卷第１０期
ＤＯI：１０.１３８７３/J.１０００—９７８７（２０１５）１０—００７６—０３
无线温度传感器设计*
孙稳稳，宋德杰
（山东理工大学电气与电子工程，山东淄博255049）
摘要：为了测量晶体生长过程中旋转籽晶的结晶界面温度，针对旋转籽晶不便布线的问题，提出了用单
片机和PT２２６２/２２７２无线发射/接收芯片与热电偶结合设计温度无线传感器的新方法。设计制作了一种
无线温度传感器，经安装试用获得成功。较好地解决了旋转籽晶结晶界面温度检测问题。对晶体整个生
长过程中结晶界面温度进行了实时检测、存储和记录。为分析晶体生长缺陷，进一步提高晶体生长质量提
供了第一手资料。
关键词：PT２２６２/２２７２；热电偶；无线测温；单片机；籽晶
中图分类号：TP２７３ 文献标识码：A文章编号：１０００—９７８７（２０１５）１０—００７６—０３
Ｄｅｓｉgｎｏｆｗｉｒｅlｅｓｓｔｅmｐｅｒaｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ*
SUN Wen-wen，SONG De-jie
（ＳｃｈｏｏlｏｆＥlｅｃｔｒｉｃal aｎdＥlｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎgｉｎｅｅｒｉｎg，Ｓｈaｎdｏｎg UｎｉｖｅｒｓｉｔyｏｆＴｅｃｈｎｏlｏgy，Zｉbｏ255049，Cｈｉｎa）
Ａbｓｔｒaｃｔ：Because seed rod always rotates in process crystal growth，it is difficult to measure crystallize interface temperature in crystal growth process.Aiming at the problem of difficult wiring of rotating seed crystal，a new method is put forward to design a wireless sensor with micro controller unit（MCU）and PT２２６２/２２７２wireless transmission/receiving chip and match up with thermocouple，realize wireless measurement of crystal growth temperature，and measurement result can be recorded and stored.It lays good foundation for analyzing crystal growth blemish and improving growth quality.
Kｅyｗｏｒdｓ：PT２２６２/２２７２；thermocouple；wireless measuring temperature；MCU；seed crystal
0 引言
在碲锌镉单晶体的生长过程中，为了生长出高质量的单晶体，生长参数优化是非常必要的［１］。由于碲锌镉晶体结晶界面温度与碲锌镉的配比有关，实时检测控制生长炉内晶体结晶界面的温度就是其中的一个优化参数［２～４］，但由于在晶体生长过程中，要求籽晶在其生长炉内要按照一定的旋转规律不停的旋转。给结晶界面的温度测量和控制布线带来诸多不便。对于旋转系统，现在常用的温度测量控制方法有二种：一种是利用电刷把温度信号引出，然后用测量控制设备进行测量和控制；这种方法的缺点是有滑动触点，易磨损，可靠性差，干扰大，需要经常更换维修；另一种是通过非接触传感器测温（如红外、比色等），但这种方法不适应于封闭系统内的温度测量，而且精度比较低，抗干扰能力差，成本高等，应用受到限制。
为了克服上述缺点，针对晶体结晶界面温度为１０８０?左右，生长周期为２１天的要求［５］，本文设计了一个热电偶测温无线传输装置，将它和热电偶一同安装在旋转籽晶杆上，通过无线发射接收方式向显示仪表和控制装置传输测
量数据，实现了无限测量和控制。为了解决无限测温装置中蓄电池长期供电，电量不足的问题，设计了一个微型发电装置，利用籽晶杆的旋转，带动微型发电机发电，并给无线发射装置的蓄电池充电，较好地解决了无线测量发射装置
的长期供电和无线传输的抗干扰问题。
1 无线温度传感器的硬件设计
无线温度传感器的结构框图如图１所示，主要由热电偶、无线温度发射装置和无线温度接收装置三大部分组成。其中，无线温度发射装置安装在旋转籽晶杆的底部，随籽晶杆一起旋转；无线温度接收装置安装在晶体生长炉旁边的
图1 无线测温传感器结构框图
Fｉg1 Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅblｏｃk dｉagｒamｏｆｗｉｒｅlｅｓｓｔｅmｐｅｒaｔｕｒｅ
mｅaｓｕｒｉｎgｓｅｎｓｏｒ
收稿日期：２０１５—０３—２０
*基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７２０８５）67