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      數字式溫度/濕度測量計
      文章長度[5238] 加入時間[2006/7/1] 更新時間[2025/1/22 8:26:54] 級別[3] [評論] [收藏]

          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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