在日常生活和生產中,我們經常要測量環境的溫、濕度,傳統的測量方式采用水銀溫度計和干濕球濕度計查算法,存在著誤差大,操作使用不便等問題,采用工業級測量儀表價格昂貴。
這里提供的是采用單片機及數字傳感器開發出數字溫度/濕度檢測計,應用在農業生產過程中,對日光溫室生產過程中的主要環境因子---溫濕度進行監測,經過幾年來在實際生產中的應用,性價比很高,倍受歡迎,現介紹給廣大愛好者DIY,并提供全部套件或編程的單片機芯片,詳細情況可與我們聯系。
1.表計結構及性能
本測量計分溫度和濕度測量兩種,分別包括數字溫度探頭、數字濕度探頭、溫度測量計和濕度測量計主機,其外型結構如圖(1)示。
溫度檢測探頭
濕度檢測探頭
儀表技術參數如下:
測溫范圍:-50 +125℃;
分 辨 率: 0.5℃;
誤 差:±0.5℃;
測溫延時:1秒;
探頭電纜長度:小于200米;
測濕范圍:5~99%
分 辨 率:0.5%
測濕延時:1秒
誤 差:±3%;
探頭電纜長度:小于10米;
電 源:9V 0.2W, 采用9V電池和整流電源供電;
2.表計原理圖
本測量計主機原理圖如圖(2)所示,IC01采用AT89C2051,顯示采用4位紅色共陽級掃描數碼管;溫度探頭采用DS18B20數字溫度傳感器。該器件具有如下特點:
● 一線制接口,只需一個管腳完成數據傳送交換。
● 全球唯一的編碼簡化了分布式溫度傳感器的應用。
● 無需外圍部件。
● 可以由數據線提供電源 電壓在3.0~5.5V之間
圖(2) 溫度/濕度檢測計原理圖
● 測溫范圍 -55℃~+125℃(-67℉~+257℉)
● 在-10℃~+85℃內測量精度為±0.5℃
● 9~12位分辨率可通過編程設定。
● 把12位的二進制數顯示轉換成十進制數,轉換時間為750ms。
● 用戶可自定義的非易失的溫度報警閾值點。
● 報警裝置用查詢命令能確認并給溫度超限閾值。
● 可用于溫度調節裝置的控制、工業系統、用戶產品、溫度測量或任何熱敏系統。
有關DS18B20的編程指令有很多資料介紹,讀者可自行查閱。
濕度探頭采用Humirel系列濕度傳感器,該傳感器為固態多聚物高分子濕度傳感器,具有如下特點:
● 無需校正的完全互換性;
● 高可靠性和長期穩定性;
● 恢復時間短(長期飽和態后可瞬間恢復);
● 適用于線性電壓輸出和頻率輸出電路;
其特性參數如下:
1.最大參數范圍:(TA=25℃)
參 數 符號 典型值 單位
工作溫度 Ta -40-+100 ℃
保存溫度 Tstg -40-+125 ℃
電源電壓 Vs 10 Vac
溫度范圍 RH 0-100 %RH
2.參數特性:(TA=25℃)
參 數 符 號 最小值 典型值 最大值 單 位
溫度測量范圍 RH 1 99 %
電源電壓 Vs 5 7 Vdc
等效電容(54.4%10KHz) C 177 180 183 pF
等效電容的溫度相關性 TCc 0.04 pF/℃
靈敏度(10KHz) Δc/%RH 0.3 pF/℃
漏電流(Vcc) 1 nA
恢復時間 10 s
濕度遲滯 ±1.5 %RH
穩定期 0.5 %RH/yr
響應時間 5 s
線形度 ±2 %RH
3.工作范圍:
Ⅰ區:在此溫度濕度范圍內可正常穩定工作。
Ⅱ區: 可正常工作,但如果連續工作在此范圍可能影響傳感器壽命。
Ⅲ區:不保證正常工作,器件易受損。
4.典型電容與濕度函數曲線:
從曲線看,該傳感器具有較好的線性度。且在-40℃至+60℃范圍的環境溫度下工作,性能穩定。
由IC02與CF01組成的非電量信號檢測變送電路將環境的濕度信號轉變為
頻率信號,IC01的T0口對頻率值進行采樣,由程序實現數字濾波、誤差修正后檢測值送顯示。
程序的編制采用MCS-51匯編語言實現。濕度測量主要部分程序簡介如下:
;. . . . . . 讀 濕 度 值 . . . . . .
RDSDZ: MOV DPTR,#SDTAB ;計數器TH1,TL1值為實際頻率值
CLR A ;判斷濕度下限
MOVC A,@A+DPTR
INC DPTR
CLR C
CJNE A,FEQH,RSD5
MOVC A,@A+DPTR
CLR C
CJNE A,FEQL,RSD5
RSD5: JNC RSD4
MOV SDZ3,#0DH ;超出下限
MOV SDZ4,#0DH
SJMP RSDRET
RSD4: MOV R7,#0
INC DPTR
RSD1: CLR A
MOVC A,@A+DPTR
INC DPTR
CJNE A,FEQH,RSD2
CLR A
MOVC A,@A+DPTR
SUBB A,FEQL
RSD2: JC RSD3
INC DPTR
INC R7
CJNE R7,#100,RSD1
MOV SDZ3,#0CH ;超出上限
SJMP RSDRET
RSD3: MOV A,R7
MOV HEXB,A
ACALL HTDEC ;二進制到十進制轉換
MOV SDZ3,A
MOV SDZ4,A
MOV A,SDZ3
ANL A,#0F0H
SWAP A
JNZ RSD9
MOV A,#0AH
RSD9: MOV SDZ3,A
RSDRET: RET
;. . . . . . 采 樣 頻 率 處 理 . . . . . .
FEQCL: INC R1
MOV @R1,FEQH
INC R1
MOV @R1,FEQL
RET
;. . . . . . 數字濾波 . . . . . .
FQ5P1: SETB RS0
MOV Q1R5,Q1R0
MOV R3,#FEBQA
CF5P2: MOV R2,#FEBQ1
MOV A,R2
MOV R0,A
INC R2
INC R2
MOV A,R2
MOV R1,A
CF5P1: INC R0
INC R1
MOV A,@R0
CLR C
SUBB A,@R1
JNZ HOP1 ;比較高字節
INC R0
MOV A,@R0
CLR C
SUBB A,@R1
JNC YXCH ;比較低字節
MOV A,@R0
XCH A,@R1 ;小在前,低字節交換
MOV @R0,A
SJMP YXCH
HOP1: JNC NXCH
MOV A,@R0 ;小在前,高字節交換
XCH A,@R1
MOV @R0,A
INC R0
INC R1
MOV A,@R1 ;小在前,低字節交換
XCH A,@R0
MOV @R1,A
SJMP YXCH
NXCH: INC R0
INC R1
YXCH: MOV A,R1
CLR C
SUBB A,R3
JNZ CF5P1
CJNE R3,#FEBQ2,CF5P2
MOV R1,#FEBQ3
MOV A,@R1
MOV FEQH,A
INC R1
MOV A,@R1
MOV FEQL,A
CLR RS0
MOV Q1R0,Q1R5
RET
3.系統調試
儀器按原理圖裝配完畢,CF01的引腳盡可能短,以減小測量誤差。程序調試無誤后寫入IC01。溫度檢測儀無需調試即可工作;濕度檢測計需調試工作點,業余條件下可自行創造一封閉環境進行濕度標定,在25℃環境溫度下加濕,用高精度水銀套管干濕球計測量濕度值,使環境相對濕度在90%處時穩定一段時間,用數字頻率計測量IC02的3腳,調整W01值使輸出頻率為5870HZ;再將環境相對濕度調在30%處,微調W01使輸出頻率為7090HZ,反復多次上述過程即可完成標定工作。
八路溫度控制器
該檢控儀以巡檢方式對生產環境的空氣溫度、地溫、營養液溫度、育苗床溫度等因子進行檢測,并可根據設定值進行發布自動控制信號,控制溫度調控設備。采用標準機柜面板安裝結構;現場檢測傳感器為密閉探針式,信號線為單總線結構布線。
主要技術指標:
采用數字溫度傳感器,1-wire總線
測溫范圍:-55——+125℃
控溫范圍:現場溫度——+125℃
測溫精度:±0.5℃
測溫分辨率:12位(0.0625℃)
測溫速度:1S
溫電纜長度:不超過lOOM
供電電源:DC 12V,功率小于1W
通信接口:隔離型RS485方式
系統抗擾:硬件看門狗,溢出時間1.5S
報警輸出:面板8個LED(起動、停止)顯示
控制輸出:8路繼電器輸出(常開),觸點容量3A/250V—AC
顯示方式:五位LED數碼管顯示,第一位LED顯示傳感器編號,后四位LED顯示檢測溫度,XXX.X℃(前三位、負溫度符號位,小數點后一位)
信號電纜:三芯屏蔽電纜
工作溫度:-5℃——+70℃
工作濕度:0~95%無凝結
外型尺寸:120×150×75mm
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