CN103488164A

CN103488164A - 温湿度控制器检测仪

Info

Publication number: CN103488164A
Application number: CN201310435441.XA
Authority: CN
Inventors: 蔡建宇; 宇文静; 刘志宇
Original assignee: MAINTENANCE BRANCH LIAONING POWER CO Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Current assignee: MAINTENANCE BRANCH LIAONING POWER CO Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本发明提供一种温湿度控制器检测仪，该检测仪包括温湿度控制器、变阻器、显示模块和温湿度采集电路；显示模块分为温度显示模块和湿度显示模块，温度显示模块和湿度显示模块均通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度采集电路连接至温湿度控制器。该系统结构简单，操作方便，而且通过编程可以实现较高的精度。本仪器利用简单的原理对于生产现场检验温湿度控制器提供了最方便的方法。

Description

温湿度控制器检测仪

技术领域：本发明提供一种温湿度控制器检测仪。

背景技术：在人类的生活环境中，温、湿度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温、湿度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温、湿度有着绝对的联系。在电力、冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温、湿度的因素。温、湿度对于工业如此重要，由此推进了温、湿度传感器的发展。进入21世纪后，温、湿度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

既然温、湿度控制器具有如此重要作用，可知其能可靠工作就显得更为关键。

发明内容：

发明目的：本发明提供一种温湿度控制器检测仪，其目的是解决以往的设备所存在的工作过程可靠性不佳的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

一种温湿度控制器检测仪，其特征在于：该检测仪包括温湿度控制器、变阻器、显示模块和温湿度采集电路；显示模块分为温度显示模块和湿度显示模块，温度显示模块和湿度显示模块均通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度采集电路连接至温湿度控制器。

温湿度采集电路分为温度采集电路和湿度采集电路；温度采集电路通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度控制器通过变阻器连接温度显示模块；湿度采集电路通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度控制器通过变阻器连接至湿度显示模块。

温度采集电路为温度传感器或温度探头；湿度采集电路为湿度传感器或湿度探头。

温湿度控制器由单片机构成，在该单片机内设置有A/D转换模块和温湿度计算模块，温湿度计算模块包括温度计算模块和湿度计算模块，温度传感器连接至A/D转换模块，温度显示模块连接温度计算模块；湿度传感器连接A/D转换模块，湿度显示模块连接湿度计算模块。

优点及效果：本发明提供一种温湿度控制器检测仪，该检测仪包括温湿度控制器、变阻器、显示模块和温湿度采集电路；显示模块分为温度显示模块和湿度显示模块，温度显示模块和湿度显示模块均通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度采集电路连接至温湿度控制器。

由于科学技术的飞速发展，特别是微电子加工技术，计算机技术及信息处理技术的发展，人们对信息资源的需求日益增长，作为提供信息的传感技术及传感器愈来愈引起人们的重视，而综合各种技术的传感器技术也进入到一个飞速的发展阶段。要及时正确地获取各种信息，解决工程、生产及科研中遇到的各种具体的检查问题，就必须合理选择和善于应用各种传感器及传感技术。如最简单的温度的测量，有热电偶、光纤温度传感器等等。但是，热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。随着半导体技术的不断发展，热敏电阻作为一种新型感温元件应用越来越广泛。他具有体积小、灵敏度高、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点,最重要的是作为温度传感器的热敏电阻的灵敏度非常高，这是其他测温传感器所不能比拟的。

本发明具有以下功能：

1.基本功能

1）测试温湿度控制器的启动、返回温度和湿度值；

2）测试现场当时的标准温度、湿度值；

3）通过温湿度控制器自带的传感器测试当时温度、湿度值；

4）使用数码显示管显示以上数值；

5）检测仪自身携带电源；

2.适用范围

测温范围为-40-70℃；湿度范围为10%-100%

测温误差<±1℃；湿度误差<±3%

附图说明：

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的单片机部分的示意图；

图3为本发明的热敏电阻温度特性曲线；

图4为本发明的电源电路图；

图5为本发明的单片机最小系统图；

图6为本发明的显示系统电路图

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明提供一种温湿度控制器检测仪，该检测仪包括温湿度控制器、变阻器、显示模块和温湿度采集电路；显示模块分为温度显示模块和湿度显示模块，温度显示模块和湿度显示模块均通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度采集电路连接至温湿度控制器。温湿度采集电路分为温度采集电路和湿度采集电路；温度采集电路通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度控制器通过变阻器连接温度显示模块；湿度采集电路通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度控制器通过变阻器连接至湿度显示模块。

本发明的总体需求：

结合当前我的设计及实际情况，具有以下任务需求：检测时拆除温湿度控制器的温度探头和湿度探头，接上仪器的温湿度控制器检测线，调节旋钮，观察温湿度控制器，当温湿度控制器动作时，在测试仪数码显示模块可直接读取温度或湿度的动作值。数码显示模块也可通过内置温湿度传感器显示标准温湿度。把内置温湿度传感器断开，分别接上温湿度控制器所配的温、湿度探头，比较温湿度即可分辨温湿度控制器的探头是否损坏。另外，此测试仪还配有自供电系统，给测试仪充满电后可无需连接220V电源。

硬件电路设计及分析

单片机最小系统

在选定了本设计所需的硬件之后就需要进行电路的设计工作了，只有正确合理的电路设计才能够将单一的电器元件组合成一个能够实现各种功能的作品。因此电路设计是整个制作过程中最重要的，而要完成电路设计就得对凌阳SPCE061A单片机非常熟悉。SPCE061A内置8通道10位模-数转换器，其中7个通道用于将模拟量信号(例如电压信号)转换为数字量信号,可以直接通过引线(IOA[0～6])输入。实际上可以把模数转换器(ADC，Analog to Digital Converter)看作是一个实现模/数信号转换的编码器。在ADC内，由数模转换器DAC0和逐次逼近寄存器SAR组成逐次逼近式模-数转换器如图2所示。

具体设计

本设计选用了凌阳SPCE061A单片机和一个5KΩ负温度系数热敏电阻相结合，通过凌阳SPCE061A单片机的中断系统实时监测热敏电阻两端的电压，经过微处理器计算得到温度值。

电阻测温原理

热敏电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件。由于它具有灵敏度高、体积小、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。负系数热敏电阻热敏电阻与普通热电阻不同，它具有负的电阻温度特性，当温度升高时，电阻值减小；当温度降低时，电阻值增大，其特性曲线如图3所示：

热敏电阻的阻值---温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理，线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。为此常在要求不高的一般应用中，作出在一定的温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，以简化计算。热敏电阻的应用是为了感知温度为此给热敏电阻以恒定的电流，测量电阻两端就得到一个电压，然后就可以通过下列公式求得温度：T=T₀–KV_T

其中：T------被测温度

T₀------与热敏电阻特性有关的温度参数

K-----与热敏电阻特性有关的系数

V_T------热敏电阻两端的电压

根据这一公式，如能测得热敏电阻两端的电压V_T，再知道参数T₀和系数K，则可计算出热敏电阻的环境温度，也就是被测的温度。

固定电阻R阻值的选取：

MFD-502-34型热敏电阻线性化较好的一段是在-20℃到80℃，为了在最高温度和最低温度时使被测信号基本接近满量程值，采取线性区域内中间某一点温度的阻值作为固定电阻的值。它们分压后，AD的输入电压是AD的输入电压范围一半。在25℃时热敏电阻的阻值为5KΩ，所以选取固定电阻R的值为5KΩ。在-20℃时热敏电阻的阻值为37.399KΩ，热敏电阻两端电压VRT=2.9V，接近A/D输入电压的上限3.3V；在80℃时热敏电阻的阻值为0.796KΩ，热敏电阻两端电压VRT=0.45V，接近A/D输入电压的下限0V。在温度线性化较好的区域内SPCE061A的A/D值都没有达到极限值。按照0接法时，T0=76，K=0.1022，根据以上公式和参数，测出热敏电阻两端的电压就可以求出被测温度。

MF52 10K3470温度特性表

R25℃=10K B(25/50)=3470K

温度计算

温度探测设计工作的主要内容，就是把热敏电阻两端电压值经A/D转换变成数字量，然后通过软件方法计算得到温度值。

在设计中，系统在凌阳SPCE061A单片机的基础上扩展了一个按键，接于SPCE061A的IOA15，当按键按下时，就进行A/D转换初始化，并进行四次A/D转换，SPCE061A的A/D转换结果在高10位，每次将其移入低10位再计算四次平均值作为AD有效结果返回；为了提高准确度，变量TempAD、Temper都采用浮点数，计算完成用数码显示管显示温度。由于在放音时播放函数会改变一些参数，为了稳定起见，在每次A/D转换前都做一次初始化。

由于每个热敏电阻的特性并非一样、与热敏电阻串联的固定电阻的不准确等原因，每支温度计在整个测量范围内至少找5点进行校正，并适当的修改参数以达到最佳状态。

工作电源电路

凌阳单片机的工作电压为3.3V，获得工作电压有两种方式：

（1）通过两个二极管连续降压使5V的电压降至3.6V，供芯片使用。这种方法比较简单，但电压值不是很精确。

（2）通过SPY0029可获得准确的3.3V电压，如图4是电源部分的电路，4.5V直流电压经过SPY0029后产生3.3V给整个系统供电。

SPY0029是凌阳公司设计的电压调整IC，采用CMOS工艺。SPY0029具有静态电流低、驱动能力强、线性调整出色等特点。

图4中的VDDH3为SPCE061A的I/O电平参考，接SPCE061A的51脚，这种接法使得I/O输出高电平为3.3V；VDDP为PLL锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源，分别接SPCE061A的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚；VSS是数字地，接SPCE061A的38脚。

单片机系统电路设计

单片机最小系统由CUP芯片、时钟电路（外接11.0592HZ的的晶振），和复位电路组成。其电路图如图5所示：

显示系统电路设计

目前使用较广的显示器有CRT、LED、LCD和3D显示器等，根据钛渣自动称重系统实际需求，本设计选用LED数码显示器，因为考虑到价格不高且能够实现所需的显示要求。其硬件图如图6所示。

综上所述：

本发明设计实现了以单片机为核心，基于热敏电阻的温湿度控制器的监测、显示和控制系统，制作出温湿度控器简单的测试仪。该系统结构简单，操作方便，而且通过编程可以实现较高的精度。本仪器利用简单的原理对于生产现场检验温湿度控制器提供了最方便的方法。

Claims

1.一种温湿度控制器检测仪，其特征在于：该检测仪包括温湿度控制器、变阻器、显示模块和温湿度采集电路；显示模块分为温度显示模块和湿度显示模块，温度显示模块和湿度显示模块均通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度采集电路连接至温湿度控制器。

2.根据权利要求1所述的温湿度控制器检测仪，其特征在于：温湿度采集电路分为温度采集电路和湿度采集电路；温度采集电路通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度控制器通过变阻器连接温度显示模块；湿度采集电路通过变阻器连接至温湿度控制器，温湿度控制器通过变阻器连接至湿度显示模块。

3.根据权利要求2所述的温湿度控制器检测仪，其特征在于：温度采集电路为温度传感器或温度探头；湿度采集电路为湿度传感器或湿度探头。

4.根据权利要求3所述的温湿度控制器检测仪，其特征在于：温湿度控制器由单片机构成，在该单片机内设置有A/D转换模块和温湿度计算模块，温湿度计算模块包括温度计算模块和湿度计算模块，温度传感器连接至A/D转换模块，温度显示模块连接温度计算模块；湿度传感器连接A/D转换模块，湿度显示模块连接湿度计算模块。