CN109933113A - 一种高精度温湿度调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高精度温湿度调节系统，利用利用中央处理装置、出风口、壳体、显示器、把手、输入器、收纳箱体、存储器、湿度传感器、信号处理电路、温度传感器、湿度调节器以及温度调节器对室内温湿度进行调节，现有技术中，仅仅使用湿度传感器对环境湿度进行测试，测试精度不高，在测试精度不高的基础上，恒温恒湿调节自然也会出现误差，在此，使用信号处理电路对湿度传感器采集的信号进行信号处理，同时，温度传感器受零漂影响较大，需要对温度传感器采集的温度信号进行零漂校正，本发明提供的信号处理电路能够大大提高温湿度测试精度，进而使得温湿度调整更加精准。

Description

一种高精度温湿度调节系统

技术领域

本发明涉及智能测试领域，尤其涉及一种高精度温湿度调节系统。

背景技术

伴随着现代经济和现代科技的不断进步，人们生活水平也在不断提高，所需要的物质质量也随之提高。环境温湿度的测量和控制是现代各个行业广泛应用的智能控制技术。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。

现有技术中，室内恒温恒湿系统中用于检测温湿度的传感器往往设置于室内恒温恒湿系统内，无法准确知晓室内整体环境的真实温湿度信息，由此，在进行恒温恒湿调节时也无法达到工作人员预设温湿度值，同时，由于湿度传感器输出信号较小，现有技术中，仅仅使用湿度传感器对环境温湿度进行测试，测试精度不高，在测试精度不高的基础上，恒温恒湿调节自然也会出现误差。

对此，亟需提供一种高精度温湿度调节系统。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种高精度温湿度调节系统，利用中央处理装置、出风口、壳体、显示器、把手、输入器、收纳箱体、存储器、湿度传感器、信号处理电路、温度传感器、湿度调节器以及温度调节器对室内温湿度进行调节，将湿度传感器和温度传感器设置于恒温恒湿调节装置的外部能够更加准确的获知室内的温湿度情况，因为，现有技术中的湿度传感器和温度传感器均设置于恒温恒湿调节装置内，由于恒温恒湿调节装置的湿度调节器和温度调节器也设置于恒温恒湿调节装置内，因此，若将湿度传感器和温度传感器均设置于恒温恒湿调节装置内则会造成对需要调节的室内的环境温湿度检测不准确的情况，进而使得恒温恒湿调节也不准确，再者，现有技术中，仅仅使用湿度传感器对环境湿度进行测试，测试精度不高，在测试精度不高的基础上，恒温恒湿调节自然也会出现误差，在此，使用信号处理电路对湿度传感器采集的信号进行信号处理，同时，温度传感器受零漂影响较大，需要对温度传感器采集的温度信号进行零漂校正，本发明提供的信号处理电路能够大大提高温湿度测试精度，进而使得温湿度调整更加精准。

本发明提供的高精度温湿度调节系统包括中央处理装置、出风口、壳体、显示器、把手、输入器、收纳箱体、存储器、湿度传感器、信号处理电路、温度传感器、湿度调节器、温度调节器以及信号处理模块。

其中，输入器的输出端与中央处理装置的输入端连接，工作人员通过输入器输入对恒温恒湿调节装置的控制指令，湿度传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与中央处理装置的输入端连接，湿度传感器设置于室内，湿度传感器用于检测室内的湿度信号，温度传感器的输出端与信号处理模块的输入端连接，信号处理模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，温度传感器也设置于室内，温度传感器用于检测室内的温度信号，存储器的输入端、显示器的输入端、湿度调节器的输入端以及温度调节器的输入端均与中央处理装置的输出端连接。

其中，中央处理装置、存储器、信号处理电路、湿度调节器、温度调节器以及信号处理模块均设置于恒温恒湿调节装置的壳体内，恒温恒湿调节装置的顶部设置有出风口，显示器、把手以及输入器均设置于恒温恒湿调节装置的壳体一侧，收纳箱体设置于恒温恒湿调节装置的下部，湿度传感器和温度传感器均设置于恒温恒湿调节装置外部。

优选的是，湿度传感器用于检测室内的湿度信号，湿度传感器将采集到的湿度信号传输至信号处理电路进行处理后将湿度信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的湿度信号根据湿度传感器的传递函数和信号处理电路的增益转换为湿度值，温度传感器用于检测室内的温度信号，温度传感器将采集到的温度信号传输信号处理模块进行零漂校正后将温度信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的温度信号根据温度传感器的传递函数转换为温度值，中央处理装置的内部存储器中存储有温度阈值范围和湿度阈值范围，中央处理装置将接收到的湿度值与湿度阈值范围进行比较，若湿度值不在湿度阈值范围内，则中央处理装置控制湿度调节器进行湿度调节，直至中央处理装置接收到的湿度值在湿度阈值范围内，中央处理装置将接收到的温度值与温度阈值范围进行比较，若温度值在温度阈值范围内，则中央处理装置控制温度调节器进行温度调节，直至中央处理装置接收到的温度值在温度阈值范围内。

优选的是，中央处理装置将接收到的温度值和湿度值传输至存储器进行存储，中央处理装置将接收到的温度值和湿度值传输至显示器进行显示，工作人员通过输入器向中央处理装置的内部存储器内输入湿度阈值范围和温度阈值范围。

优选的是，湿度调节器为加湿器和干燥器，加湿器和干燥器均与中央处理装置连接，加湿器的加湿气体和干燥器的干燥气体均通过出风口排出恒温恒湿调节装置；温度调节器为加热器和制冷器，加热器和制冷器均与中央处理装置连接，加热器的加热气体和制冷器的制冷气体均通过出风口排出恒温恒湿调节装置。

优选的是，温度传感器采集的温度信号为x(n)，n为正整数，信号处理模块对接收到的温度信号x(n)通过下述公式对温度进行零漂校正：

；

；

其中，h(n)为零漂校正函数，为零漂调节常数，补偿效果通过进行调节，y(n)为经过零漂校正后的温度信号。

优选的是，湿度传感器设置于室内，湿度传感器用于检测室内的湿度信号，湿度传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路对湿度传感器采集的湿度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至中央处理装置。

优选的是，湿度传感器设置于室内，湿度传感器用于检测室内的湿度信号，将采集的湿度信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，湿度传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。

优选的是，信号放大单元包括集成运放A1-A4、电容C1-C2和电阻R1-R10。

其中，湿度传感器的输出端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接，电容C1的一端与电阻R2的一端连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，电容C1的另一端还与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R4的一端还与集成运放A2的反相输入端连接，电容C2的一端与集成运放A2的输出端连接，电容C2的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R6的一端接地，电阻R6的另一端也与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R7的一端还与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R7的另一端还与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R10的一端接地，电阻R10的另一端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R9的一端还与集成运放A4的反相输入端连接，集成运放A4的输出端与信号滤波单元的输入端连接。

优选的是，信号滤波单元包括其特征在于，信号滤波单元包括电阻R11-R19、电容C3-C7、滤波器芯片、有效值转换芯片以及集成运放A5。

其中，信号放大单元的输出端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与滤波器芯片的INVA管脚连接，滤波器芯片的LP管脚和V+管脚均与+5V电源连接，电阻R12的另一端与滤波器芯片的LPA管脚连接，滤波器芯片的GND管脚接地，滤波器芯片的V-管脚和EN管脚均与-5V电源连接，电阻R13的一端与滤波器芯片的LPB管脚连接，电阻R14的一端与滤波器芯片的INVB管脚连接，电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、滤波器芯片的SB管脚均与滤波器芯片的SA管脚连接，电阻R13的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与有效值转换芯片的IN1管脚连接，有效值转换芯片的+V管脚与+5V电源连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电容C4的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R16的另一端与有效值转换芯片的IN2管脚连接，电阻R15的另一端接地，电容C4的另一端接地，有效值转换芯片的EN管脚、GND管脚以及RTN管脚均接地，有效值转换芯片的OUT管脚与电阻R17的一端连接，电容C5的一端接地，有效值转换芯片的OUT管脚还与电容C5的另一端连接，电阻R17的另一端与电阻R18的一端连接，电容C6的一端接地，电容C6的另一端与集成运放A5的同相输入端连接，电阻R18的另一端也与集成运放A5的同相输入端连接，电容C7的一端与电阻R18的一端连接，电容C7的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R19的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R19的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的输出端与中央处理装置的输入端连接，信号滤波单元将电压信号V1传输至中央处理装置。

优选的是，中央处理装置为STC89C51RC单片机，显示器为LCD显示单元。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供一种高精度温湿度调节系统，利用中央处理装置、出风口、壳体、显示器、把手、输入器、收纳箱体、存储器、湿度传感器、信号处理电路、温度传感器、湿度调节器以及温度调节器对室内温湿度进行调节，将湿度传感器和温度传感器设置于恒温恒湿调节装置的外部能够更加准确的获知室内的温湿度情况，因为，现有技术中的湿度传感器和温度传感器均设置于恒温恒湿调节装置内，由于恒温恒湿调节装置的湿度调节器和温度调节器也设置于恒温恒湿调节装置内，因此，若将湿度传感器和温度传感器均设置于恒温恒湿调节装置内则会造成对需要调节的室内的环境温湿度检测不准确的情况，进而使得恒温恒湿调节也不准确，再者，现有技术中，仅仅使用湿度传感器对环境湿度进行测试，测试精度不高，在测试精度不高的基础上，恒温恒湿调节自然也会出现误差，在此，使用信号处理电路对湿度传感器采集的信号进行信号处理，同时，温度传感器受零漂影响较大，需要对温度传感器采集的温度信号进行零漂校正，本发明提供的信号处理电路能够大大提高温湿度测试精度，进而使得温湿度调整更加精准。

（2）本发明提供的一种高精度温湿度调节系统，本发明的发明点还在于由于湿度传感器采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过集成运放A1-A4、电容C1-C2和电阻R1-R10对湿度传感器输出的电压V0进行放大处理，由集成运放A1-A4、电容C1-C2和电阻R1-R10构成的信号放大单元只有0.1μV/℃的漂移、100pA偏置电流和0.1Hz到50Hz宽带内2.6nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R11-R19、电容C3-C7、滤波器芯片、有效值转换芯片以及集成运放A5对经过放大后的电压信号进行滤波处理，从而提高了湿度检测的精度。

附图说明

图1为本发明的高精度温湿度调节系统中恒温恒湿调节装置的立体图；

图2为本发明的高精度温湿度调节系统中恒温恒湿调节装置的主视图；

图3为本发明的高精度温湿度调节系统中恒温恒湿调节装置的后视图；

图4为本发明的高精度温湿度调节系统中恒温恒湿调节装置的左视图；

图5为本发明的高精度温湿度调节系统中恒温恒湿调节装置的右视图；

图6为本发明的高精度温湿度调节系统中恒温恒湿调节装置的俯视图；

图7为本发明的高精度温湿度调节系统的功能框图；

图8为本发明的信号处理电路的电路图。

附图标记：

1-中央处理装置；2-出风口；3-壳体；4-显示器；5-把手；6-输入器；7-收纳箱体；8-存储器；9-湿度传感器；10-信号处理电路；11-温度传感器；12-湿度调节器；13-温度调节器；14-信号处理模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的高精度温湿度调节系统进行详细说明。

如图1-7所示，本发明提供的高精度温湿度调节系统包括中央处理装置1、出风口2、壳体3、显示器4、把手5、输入器6、收纳箱体7、存储器8、湿度传感器9、信号处理电路10、温度传感器11、湿度调节器12、温度调节器13以及信号处理模块14。

其中，输入器6的输出端与中央处理装置1的输入端连接，工作人员通过输入器6输入对恒温恒湿调节装置的控制指令，湿度传感器9的输出端与信号处理电路10的输入端连接，信号处理电路10的输出端与中央处理装置1的输入端连接，湿度传感器9设置于室内，湿度传感器9用于检测室内的湿度信号，温度传感器11的输出端与信号处理模块14的输入端连接，信号处理模块14的输出端与中央处理装置1的输入端连接，温度传感器11也设置于室内，温度传感器11用于检测室内的温度信号，存储器8的输入端、显示器4的输入端、湿度调节器12的输入端以及温度调节器13的输入端均与中央处理装置1的输出端连接。

其中，中央处理装置1、存储器8、信号处理电路10、湿度调节器12、温度调节器13以及信号处理模块14均设置于恒温恒湿调节装置的壳体3内，恒温恒湿调节装置的顶部设置有出风口2，显示器4、把手5以及输入器6均设置于恒温恒湿调节装置的壳体3一侧，收纳箱体7设置于恒温恒湿调节装置的下部，湿度传感器9和温度传感器11均设置于恒温恒湿调节装置外部。

具体地，收纳箱体7可用于工作人员存放物品。其中，恒温恒湿调节装置的壳体3设置为可打开式，便于工作人员进行维修等操作。

上述实施方式中，利用中央处理装置1、出风口2、壳体3、显示器4、把手5、输入器6、收纳箱体7、存储器8、湿度传感器9、信号处理电路10、温度传感器11、湿度调节器12、温度调节器13以及信号处理模块14对室内温湿度进行调节，将湿度传感器9和温度传感器11设置于恒温恒湿调节装置的外部能够更加准确的获知室内的温湿度情况，因为，现有技术中的湿度传感器9和温度传感器11均设置于恒温恒湿调节装置内，由于恒温恒湿调节装置的湿度调节器12和温度调节器13也设置于恒温恒湿调节装置内，因此，若将湿度传感器9和温度传感器11均设置于恒温恒湿调节装置内则会造成对需要调节的室内的环境温湿度检测不准确的情况，进而使得恒温恒湿调节也不准确，再者，现有技术中，仅仅使用湿度传感器11对环境湿度进行测试，测试精度不高，在测试精度不高的基础上，恒温恒湿调节自然也会出现误差，在此，使用信号处理电路10对湿度传感器9采集的信号进行信号处理，同时，温度传感器11受零漂影响较大，需要对温度传感器11采集的温度信号进行零漂校正，本发明提供的信号处理电路10能够大大提高温湿度测试精度，进而使得温湿度调整更加精准。

具体地，湿度传感器9用于检测室内的湿度信号，湿度传感器9将采集到的湿度信号传输至信号处理电路10进行处理后将湿度信号传输至中央处理装置1，中央处理装置1将接收到的湿度信号根据湿度传感器9的传递函数和信号处理电路10的增益转换为湿度值，温度传感器11用于检测室内的温度信号，温度传感器11将采集到的温度信号传输信号处理模块14进行零漂校正后将温度信号传输至中央处理装置1，中央处理装置1将接收到的温度信号根据温度传感器11的传递函数转换为温度值，中央处理装置1的内部存储器中存储有温度阈值范围和湿度阈值范围，中央处理装置1将接收到的湿度值与湿度阈值范围进行比较，若湿度值不在湿度阈值范围内，则中央处理装置1控制湿度调节器12进行湿度调节，直至中央处理装置1接收到的湿度值在湿度阈值范围内，中央处理装置1将接收到的温度值与温度阈值范围进行比较，若温度值在温度阈值范围内，则中央处理装置1控制温度调节器13进行温度调节，直至中央处理装置1接收到的温度值在温度阈值范围内。

具体地，中央处理装置1将接收到的温度值和湿度值传输至存储器8进行存储，中央处理装置1将接收到的温度值和湿度值传输至显示器4进行显示，工作人员通过输入器6向中央处理装置1的内部存储器内输入湿度阈值范围和温度阈值范围

若对温湿度要求比较高，可以将上述湿度阈值范围和温度阈值范围变窄，甚至能够精确到一个固定值。

上述实施方式中，工作人员还能够通过输入器6输入控制指令以读取存储器8中所存储的数据，以对恒温恒湿调节装置调节效果进行了解。

具体地，湿度调节器12为加湿器和干燥器，加湿器和干燥器均与中央处理装置1连接，加湿器的加湿气体和干燥器的干燥气体均通过出风口2排出恒温恒湿调节装置；温度调节器13为加热器和制冷器，加热器和制冷器均与中央处理装置1连接，加热器的加热气体和制冷器的制冷气体均通过出风口2排出恒温恒湿调节装置。

具体地，温度传感器11采集的温度信号为x(n)，n为正整数，信号处理模块14对接收到的温度信号x(n)通过下述公式对温度进行零漂校正：

；

；

其中，h(n)为零漂校正函数，为零漂调节常数，补偿效果通过进行调节，y(n)为经过零漂校正后的温度信号。

上述方式中，由于温度传感器11受零漂影响较大，因此，在此对温度传感器11采集的温度信号x(n)进行零漂校正，通过零漂校正函数h(n)对x(n)信号中零漂带来的误差值进行调节。

具体地，湿度传感器9设置于室内，湿度传感器9用于检测室内的湿度信号，湿度传感器9的输出端与信号处理电路10的输入端连接，信号处理电路10对湿度传感器9采集的湿度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至中央处理装置1。

如图8所示，湿度传感器9设置于室内，湿度传感器9用于检测室内的湿度信号，将采集的湿度信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路10，V1为经过信号处理电路10处理后的电压信号，信号处理电路10包括信号放大单元和信号滤波单元，湿度传感器9的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置1的输入端连接。

具体地，信号放大单元包括集成运放A1-A4、电容C1-C2和电阻R1-R10。

其中，湿度传感器9的输出端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接，电容C1的一端与电阻R2的一端连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，电容C1的另一端还与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R4的一端还与集成运放A2的反相输入端连接，电容C2的一端与集成运放A2的输出端连接，电容C2的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R6的一端接地，电阻R6的另一端也与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R7的一端还与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R7的另一端还与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R10的一端接地，电阻R10的另一端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R9的一端还与集成运放A4的反相输入端连接，集成运放A4的输出端与信号滤波单元的输入端连接。

具体地，信号滤波单元包括其特征在于，信号滤波单元包括电阻R11-R19、电容C3-C7、滤波器芯片、有效值转换芯片以及集成运放A5。

其中，信号放大单元的输出端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与滤波器芯片的INVA管脚连接，滤波器芯片的LP管脚和V+管脚均与+5V电源连接，电阻R12的另一端与滤波器芯片的LPA管脚连接，滤波器芯片的GND管脚接地，滤波器芯片的V-管脚和EN管脚均与-5V电源连接，电阻R13的一端与滤波器芯片的LPB管脚连接，电阻R14的一端与滤波器芯片的INVB管脚连接，电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、滤波器芯片的SB管脚均与滤波器芯片的SA管脚连接，电阻R13的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与有效值转换芯片的IN1管脚连接，有效值转换芯片的+V管脚与+5V电源连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电容C4的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R16的另一端与有效值转换芯片的IN2管脚连接，电阻R15的另一端接地，电容C4的另一端接地，有效值转换芯片的EN管脚、GND管脚以及RTN管脚均接地，有效值转换芯片的OUT管脚与电阻R17的一端连接，电容C5的一端接地，有效值转换芯片的OUT管脚还与电容C5的另一端连接，电阻R17的另一端与电阻R18的一端连接，电容C6的一端接地，电容C6的另一端与集成运放A5的同相输入端连接，电阻R18的另一端也与集成运放A5的同相输入端连接，电容C7的一端与电阻R18的一端连接，电容C7的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R19的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R19的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的输出端与中央处理装置1的输入端连接，信号滤波单元将电压信号V1传输至中央处理装置1。

上述实施方式中，信号处理电路为高增益、低噪声的信号处理电路。

上述实施方式中，集成运放A1的型号为LT1028,集成运放A2-A4的型号均为LT1222，集成运放A5的型号为LT1077，滤波器芯片型号为LTC1563-2, 有效值转换芯片型号为LTC1968。

由于湿度传感器9为微小功率型传感器，为了保证测量的准确性，在对湿度传感器9采集的湿度信号进行信号处理的过程中需要最小化寄生现象，尤其是电容，它们会影响湿度传感器9的测试精度，因此，在本发明提供的高精度温湿度调节系统中，采用信号处理电路10对湿度传感器9采集的湿度信号进行信号处理以期获得精确的湿度信号。

在信号放大单元中，电阻R1的阻值为49.9Ω，电阻R2的阻值为1.5KΩ，电阻R3的阻值为1740Ω，电阻R4为阻值为39Ω，电阻R5为阻值为49.9Ω，电阻R6为阻值为1KΩ，电阻R7为阻值为825Ω，电阻R8为阻值为61.9Ω，电阻R9为阻值为825Ω，电阻R10为阻值为63.4Ω，电容C1的电容值为33pF，电容C2的电容值为1μF。

在信号放大单元中，集成运放A1和集成运放A2组成的放大电路的增益A=1120（具体测试时，在频率为32.768kHz时增益误差≈12%），集成运放A1和集成运放A2组成的放大电路的增益A=200。，也就是说由集成运放A1-A4构成的放大电路的增益可大于200000，能对亚微伏型的电压信号进行有效放大。

具体地，湿度传感器9的输出端与集成运放A1的同相输入端连接，集成运放A1和集成运放A2的闭环增益设置为1120，标称增益1000以上的过量增益，主要用以校正频率为32.768kHz时的湿度传感器9的低频增益误差，集成运放A3和A4贡献的增益为200，这使信号放大单元的总增益为224000，这样的增益值使集成运放A4相对于增益校正的湿度传感器9的输出来说，有着1V/μA的比例因子。

在信号滤波单元中，电阻R11的阻值为21KΩ，电阻R12的阻值为20KΩ，电阻R13的阻值为42.2KΩ，电阻R14为阻值为84.5KΩ，电阻R15为阻值为10KΩ，电阻R16为阻值为10KΩ，电阻R17为阻值为5.62KΩ，电阻R18为阻值为24.9KΩ，电阻R19为阻值为43KΩ，电容C3的电容值为1μF，电容C4的电容值为0.01μF，电容C5的电容值为10μF，电容C6的电容值为1μF，电容C7的电容值为10μF。

具体地，集成运放A4与滤波器芯片连接，滤波器芯片输出供给基于有效值转换芯片和集成运放A5的均方值-直流转换器，以产生电路输出。

信号处理电路10路径构成了一个窄频带的放大器，频率调谐到与温度传感器的的频率一致，信号处理电路10精度的典型值为5%。不确定性条件包括有效值转换芯片的容差、约为1.5pF的负载以及各个电阻或有效值转换芯片的误差，如前述，由于信号处理电路中还有校准功能，且能将误差降低到小于1%。

由于湿度传感器9采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过集成运放A1-A4、电容C1-C2和电阻R1-R10对湿度传感器9输出的电压V0进行放大处理，由集成运放A1-A4、电容C1-C2和电阻R1-R10构成的信号放大单元只有0.1μV/℃的漂移、100pA偏置电流和0.1Hz到50Hz宽带内2.6nV的噪声。其中，信号滤波单元使用电阻R11-R19、电容C3-C7、滤波器芯片、有效值转换芯片以及集成运放A5对经过放大后的电压信号进行滤波处理，从而提高了湿度检测的精度。

具体地，中央处理装置1为STC89C51RC单片机，显示器4为LCD显示单元。

本发明提供的高精度温湿度调节系统采用STC89C51RC 单片机来进行程序的执行、数据显示等。因使用环境的不同需要通过输入器6在程序中设定温湿度阈值范围，也可以通过按键模块实现。使用湿度传感器9和温度传感器11感应并采集当前环境的温湿度并传输到中央处理装置1，中央处理装置1接收信号后开始进行信号分析处理，最后在显示器4上显示工作人员想要的结果。

STC89C51RC单片机是一种半导体芯片，其是功耗低、性能较高的8位单片机。STC89C51RC单片机有40个引脚、5个中断优先级2层中断嵌套中断。其是将控制器和各类模块集成在一个芯片上的体系。STC89C51RC设计和配置了振荡频率，并可通过软件设置省电模式。

本发明提供的高精度温湿度调节系统是以STC89C51单片机为控制核心，将温湿度传感器所测得的数据发送给STC89C51RC单片机进行信息处理。在程序中，通过编写数据处理程序，将传感器发送给单片机的信号翻译处理成使用者能够理解的十进制数，并且显示在LCD液晶屏上。当显示的温度数值达到设定的上限或者下限时，单片机会给报警系统发出信号，且单片机会做出相应的调节性操作。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述高精度温湿度调节系统包括中央处理装置（1）、出风口（2）、壳体（3）、显示器（4）、把手（5）、输入器（6）、收纳箱体（7）、存储器（8）、湿度传感器（9）、信号处理电路（10）、温度传感器（11）、湿度调节器（12）、温度调节器（13）以及信号处理模块（14）；

其中，所述输入器（6）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，工作人员通过所述输入器（6）输入对恒温恒湿调节装置的控制指令，所述湿度传感器（9）的输出端与所述信号处理电路（10）的输入端连接，所述信号处理电路（10）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述湿度传感器（9）设置于室内，所述湿度传感器（9）用于检测室内的湿度信号，所述温度传感器（11）的输出端与所述信号处理模块（14）的输入端连接，所述信号处理模块（14）的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述温度传感器（11）也设置于室内，所述温度传感器（11）用于检测室内的温度信号，所述存储器（8）的输入端、所述显示器（4）的输入端、所述湿度调节器（12）的输入端以及所述温度调节器（13）的输入端均与所述中央处理装置（1）的输出端连接；

其中，所述中央处理装置（1）、所述存储器（8）、所述信号处理电路（10）、所述湿度调节器（12）、所述温度调节器（13）以及所述信号处理模块（14）均设置于所述恒温恒湿调节装置的所述壳体（3）内，所述恒温恒湿调节装置的顶部设置有所述出风口（2），所述显示器（4）、所述把手（5）以及所述输入器（6）均设置于所述恒温恒湿调节装置的所述壳体（3）一侧，所述收纳箱体（7）设置于所述恒温恒湿调节装置的下部，所述湿度传感器（9）和所述温度传感器（11）均设置于所述恒温恒湿调节装置外部。

2.根据权利要求1所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述湿度传感器（9）用于检测室内的湿度信号，所述湿度传感器（9）将采集到的湿度信号传输至所述信号处理电路（10）进行处理后将湿度信号传输至所述中央处理装置（1），所述中央处理装置（1）将接收到的湿度信号根据所述湿度传感器（9）的传递函数和所述信号处理电路（10）的增益转换为湿度值，所述温度传感器（11）用于检测室内的温度信号，所述温度传感器（11）将采集到的温度信号传输所述信号处理模块（14）进行零漂校正后将温度信号传输至所述中央处理装置（1），所述中央处理装置（1）将接收到的温度信号根据所述温度传感器（11）的传递函数转换为温度值，所述中央处理装置（1）的内部存储器中存储有温度阈值范围和湿度阈值范围，所述中央处理装置（1）将接收到的湿度值与湿度阈值范围进行比较，若湿度值不在湿度阈值范围内，则所述中央处理装置（1）控制所述湿度调节器（12）进行湿度调节，直至所述中央处理装置（1）接收到的湿度值在湿度阈值范围内，所述中央处理装置（1）将接收到的温度值与温度阈值范围进行比较，若温度值在温度阈值范围内，则所述中央处理装置（1）控制所述温度调节器（13）进行温度调节，直至所述中央处理装置（1）接收到的温度值在温度阈值范围内。

3.根据权利要求2所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述中央处理装置（1）将接收到的温度值和湿度值传输至所述存储器（8）进行存储，所述中央处理装置（1）将接收到的温度值和湿度值传输至所述显示器（4）进行显示，工作人员通过所述输入器（6）向所述中央处理装置（1）的内部存储器内输入湿度阈值范围和温度阈值范围。

4.根据权利要求1所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述湿度调节器（12）为加湿器和干燥器，所述加湿器和所述干燥器均与所述中央处理装置（1）连接，所述加湿器的加湿气体和所述干燥器的干燥气体均通过所述出风口（2）排出所述恒温恒湿调节装置；所述温度调节器（13）为加热器和制冷器，所述加热器和所述制冷器均与所述中央处理装置（1）连接，所述加热器的加热气体和所述制冷器的制冷气体均通过所述出风口（2）排出所述恒温恒湿调节装置。

5.根据权利要求1所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述温度传感器（11）采集的温度信号为x(n)，n为正整数，所述信号处理模块（14）对接收到的温度信号x(n)通过下述公式对温度进行零漂校正：

；

；

其中，h(n)为零漂校正函数，为零漂调节常数，补偿效果通过进行调节，y(n)为经过零漂校正后的温度信号。

6.根据权利要求1所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述湿度传感器（9）设置于室内，所述湿度传感器（9）用于检测室内的湿度信号，所述湿度传感器（9）的输出端与所述信号处理电路（10）的输入端连接，所述信号处理电路（10）对所述湿度传感器（9）采集的湿度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至所述中央处理装置（1）。

7.根据权利要求6所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述湿度传感器（9）设置于室内，所述湿度传感器（9）用于检测室内的湿度信号，将采集的湿度信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至所述信号处理电路（10），V1为经过所述信号处理电路（10）处理后的电压信号，所述信号处理电路（10）包括信号放大单元和信号滤波单元，所述湿度传感器（9）的输出端与所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接，所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述信号放大单元包括集成运放A1-A4、电容C1-C2和电阻R1-R10；

其中，所述湿度传感器（9）的输出端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接，电容C1的一端与电阻R2的一端连接，电容C1的另一端与集成运放A1的输出端连接，电容C1的另一端还与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R4的一端还与集成运放A2的反相输入端连接，电容C2的一端与集成运放A2的输出端连接，电容C2的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R6的一端接地，电阻R6的另一端也与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R7的一端还与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R7的另一端还与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R10的一端接地，电阻R10的另一端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R9的一端还与集成运放A4的反相输入端连接，集成运放A4的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接。

9.根据权利要求8所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述信号滤波单元包括其特征在于，所述信号滤波单元包括电阻R11-R19、电容C3-C7、滤波器芯片、有效值转换芯片以及集成运放A5；

其中，所述信号放大单元的输出端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与滤波器芯片的INVA管脚连接，滤波器芯片的LP管脚和V+管脚均与+5V电源连接，电阻R12的另一端与滤波器芯片的LPA管脚连接，滤波器芯片的GND管脚接地，滤波器芯片的V-管脚和EN管脚均与-5V电源连接，电阻R13的一端与滤波器芯片的LPB管脚连接，电阻R14的一端与滤波器芯片的INVB管脚连接，电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、滤波器芯片的SB管脚均与滤波器芯片的SA管脚连接，电阻R13的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与有效值转换芯片的IN1管脚连接，有效值转换芯片的+V管脚与+5V电源连接，电阻R16的一端接地，电阻R16的另一端与电容C4的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R16的另一端与有效值转换芯片的IN2管脚连接，电阻R15的另一端接地，电容C4的另一端接地，有效值转换芯片的EN管脚、GND管脚以及RTN管脚均接地，有效值转换芯片的OUT管脚与电阻R17的一端连接，电容C5的一端接地，有效值转换芯片的OUT管脚还与电容C5的另一端连接，电阻R17的另一端与电阻R18的一端连接，电容C6的一端接地，电容C6的另一端与集成运放A5的同相输入端连接，电阻R18的另一端也与集成运放A5的同相输入端连接，电容C7的一端与电阻R18的一端连接，电容C7的另一端与集成运放A5的输出端连接，电阻R19的一端与集成运放A5的反相输入端连接，电阻R19的另一端与集成运放A5的输出端连接，集成运放A5的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述信号滤波单元将电压信号V1传输至所述中央处理装置（1）。

10.根据权利要求1所述的高精度温湿度调节系统，其特征在于，所述中央处理装置（1）为STC89C51RC单片机，所述显示器（4）为LCD显示单元。