智能温湿度测量记录仪研究报告.doc

仪器科学与光电工程学院


智能温湿度测量记录仪研究报告





现在的精密测量和精密加工中,环境因素是影响精度的主要因素之一,其中的温度、湿度是环境的两项主要指标。当前,已经开发了很多温湿度测量系统,一些高精度温度传感器的精度可到±℃,然而价格非常昂贵,一般只作为高分辨力的精度测量和用作测温仪器的标准。而对于生产应用中的较低精度温湿度测量系统,现有的系统多采用了与计算机直接结合的工作模式,增加了系统的成本。鉴于目前的情况,我们提出以价格低廉的单片机作为控制核心,以多个温度、湿度传感器作为测量元件,构成了低成本的智能温湿度测量系统。在该系统中,根据测量空间或设备的实际需要,由多路温度、湿度传感器对关键温度点进行测量,由安装于仪器内的单片机对各路数据进行循环检测、存储,实现温、湿度的智能测量。经初步预算,该系统的成本仅为数百元人民币,价格低廉。另外,该系统具有与计算机的通讯功能,在长时间数据采集完成后,可以将数据在传送到计算机进行相关的研究分析。因此,该系统即具有现有的计算机控制的智能测量功能,又节省硬件成本。另外,我们所设计的智能温湿度测量系统外形尺寸小,即可用于实验室环境温度的测量,又可用于仪器、大型设备等的内部环境测量。
其功能如下:
:根据测量空间或设备的实际需要,由多路温度、湿度传感器对关键温、湿度敏感点进行测量,由安装于仪器内的单片机对各路数据进行循环检测、数据处理、存储,实现温湿度的智能、多空间点的测量。
:可以根据需要设置数据记录时间间隔,数据存入数据存储器。
:与计算机通讯功能,采用RS232串行通讯方式最远传输距离为20米。采用此通讯方式成本低。将采集的数据传入计算机,在Windows环境下通过对温湿度数据进行分析,得出空间温度场和湿度场的分布情况。
要求达到的技术指标:
测温范围: -20℃~ 100℃
测温精度:±℃
测湿范围: 0~100%RH
测湿精度:±%RH
测量仪特点:
1. 长周期数据自动记录
2. 空间温度场、湿度场测量
3. 精度较高
4. 价格低廉
2. 研究内容
总体方案设计
以单片机为控制核心,采用温湿度测量,通信技术,误差修正等关键技术,以温湿度传感器作为测量元件,构成智能温湿度测量系统。该系统,可分为温度信号调理电路,湿度信号调理电路,A/D转换及滤波电路,数据存储及显示电路。选用的主要器件有:温度传感器PT100,
系统原理框图
湿度传感器HIH-4000-1,Atmel89C52,A/D转换器ICL7109,数据存储器28C64或6264,液晶显示模块GXM12232E,模拟开关CD4051,MAX232,高精度集成运算放大器OP07。
Pt100温度传感器
各部分电路设计

采用Pt100温度传感器,利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性来进行测温,其温度/阻值有一定的函数变化,这个温度/阻值函数,需要用程序来实现。
其特点是精度高,稳定性好,适合于较高要求的工业、计量测试等使用要求。
Pt100传感器温度/阻值对应关系为:
(1)-200℃<t<0℃时,RPt100=100[1+At+Bt2+Ct3(t-100)]        (1)
(2)0℃≤t≤850℃时,RPt100=100(1+At+Bt2)                  (2)
温度信号调理电路
式中,A=×10-3;B=-×10-7;C=×10-12
。在该电路中,根据要求的温度测量范围-20℃——100℃及ADC的满度电压-——,将放大电路的放大倍数控制在100倍左右较为合适。这通过调节电位器W2实现。在0
℃是,应调节W1,使电桥达到平衡。
HIH-4000电容式湿度传感器

选用的湿度传感器HIH-4000-1芯片内具有信号处理功能,该传感器的线性电压输出可直接输入A/D中。
湿度传感器特性
该元件具有多层结构,能适应环境的不利因素,像在潮湿,灰尘,污垢,油类等环境中具较强的抗力。
另外该传感器还有精度高,体积小巧便于安装,响应时间短,互换性较好等优点。
可以根据该传感器的技术要求,由软件来实现温度补偿,提高测量精度,。
根据上述传感器特性曲线,。