CN212871287U - 一种温湿度监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种温湿度监测系统，包括温湿度传感器、I/V转换电路、单端转差分电路、差分放大电路以及单片机，所述温湿度传感器通过依次串联的I/V转换电路、单端转差分电路以及差分放大电路与单片机的输入端进行连接。本实用新型通过将I/V转换电路、单端转差分电路以及差分放大电路相结合，通过I/V转换电路实现较好的线性度，提高了电路的测量精度，然后通过单端转差分电路将单端信号转化成差分信号与差分放大电路连接，提高了系统的抗干扰性，减小了其他因素对温湿度测量的影响，增加了温湿度测量的精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及温湿度监测技术领域，尤其涉及一种温湿度监测系统。
背景技术
在存储商品时，不同的商品对于存储温湿度有不同的需求，有的商品温湿度要求高，有的商品对温湿度要求低，为了能够最大限度对商品进行存储，温湿度的监测是一个不可缺少的环节，温湿度的监测要满足：当商品的温湿度不适于该商品存储时，能够通知对应管理员。
传统的温湿度检测系统都是通过一个装有湿敏和热敏的元件来进行测量。目前出现了很多测量温湿度的传感器，有模拟量型温湿度传感器、485型温湿度传感器以及网络型温湿度传感器，但是由于不同仓库环境不同，会导致一些因素对滤波器产生的波形造成干扰，最后导致测量结果不够精确，从而影响商品存储。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种温湿度监测系统，以解决传统温湿度监测系统因滤波器波形被干扰降低监测精度的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种温湿度监测系统。
在以上技术方案的基础上，优选的，包括：温湿度传感器、I/V转换电路、单端转差分电路、差分放大电路以及单片机；
所述温湿度传感器通过依次串联的I/V转换电路、单端转差分电路以及差分放大电路与单片机的输入端进行连接。
进一步优选的，所述I/V转换电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及运算放大器U1；
所述I/V转换电路的运算放大器U1的反向输入端经电阻R6连接温湿度传感器的输出端，电阻R7接地连接在电阻R6与运算放大器U1的反向输入端之间，I/V转换电路的输入端还与电阻R4与电阻R5连接，电阻R4与电阻R5之间接地，运算放大器U1的正向输入端通过电阻R1和电阻R2连接电源，运算放大器U1的输出端通过电阻R3与运算放大器U1的正向输入端连接，运算放大器U1的输出端还与单端转差分电路的输入端连接。
进一步优选的，所述单端转差分电路包括：运算放大器U2、运算放大器U3、电阻R8、电阻R9、电阻R10以及电阻R11；
所述单端转差分电路的运算放大器U2的正向输入端与I/V转换电路的运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U2的引脚一端接地，另一端接电源，运算放大器U2的输出端与运算放大器U2的反向输入端连接，运算放大器U2的输出端还经电阻R8与运算放大器U3的反向输入端连接，运算放大器U2的输出端还与差分放大电路的输入端连接，运算放大器U3的正向输入端经电阻R11接地，运算放大器U3的正向输入端还经电阻R9接电源，运算放大器U3的引脚一端接地，另一端接电源，运算放大器U3的输出端经电阻R10与运算放大器U3的反向输入端连接，运算放大器U3的输出端还与差分放大电路的输入端连接。
更进一步优选的，所述差分放大电路包括：电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及差分放大器U4；
所述差分放大电路的差分放大器U4的正向输入端经过电阻R13与单端转差分电路的运算放大器U2的输出端连接，差分放大器U4的正向输入端还经电容C2接地，差分放大器U4的反向输入端经电阻R12与单端转差分电路的运算放大器U3的输出端连接，差分放大器U4的反向输入端还经电容C1接地，差分放大器U4的正极供电经电容C6接地，电容C6与电容C4并联，差分放大器U4的负极供电经电容C3接地，电容C3与电容C5并联，差分放大器U4的输出端与单片机的输入端连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，电容C3与电容C4均为瓷片电容，电容C5和电容C6均为电解电容。
本实用新型的一种温湿度监测系统相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本实用新型的单端转差分电路通过运算放大器U2和运算放大器U3将单端信号转化成了差分信号，提高了信号传输质量，降低了其他因素对系统的干扰性，提高了测量精确度；
(2)本实用新型的差分放大电路通过利用差分放大器U4两输入端积分时间常数差异大的特征，实现了对干扰信号的强效抑制并放大目标信号的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的温湿度监测系统的结构示意图；
图2为本实用新型的I/V转换电路的电路图；
图3为本实用新型的单端转差分电路的电路图；
图4为本实用新型的差分放大电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型的一种温湿度监测系统，其包括：温湿度传感器、I/V转换电路、单端转差分电路、差分放大电路以及单片机，所述温湿度传感器通过依次串联的I/V转换电路、单端转差分电路以及差分放大电路与单片机的输入端进行连接。
温湿度传感器通过利用装有湿敏和热敏的元件做探头，采集空气中的温湿度信号，将采集到的温湿度信号送到I/V转换电路进行处理。
I/V转换电路，将信号电流变成电压，同时有较好的线性度，能够降低电路测量的误差，如图2所示，I/V转换电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及运算放大器U1；I/V转换电路的运算放大器U1的反向输入端经电阻R6连接温湿度传感器的输出端，电阻R7接地连接在电阻R6与运算放大器U1的反向输入端之间，I/V转换电路的输入端还与电阻R4与电阻R5连接，电阻R4与电阻R5之间接地，运算放大器U1的正向输入端通过电阻R1和电阻R2连接电源，运算放大器U1的输出端通过电阻R3与运算放大器U1的正向输入端连接，运算放大器U1的输出端还与单端转差分电路的输入端连接，其中，电阻R2阻值与电阻R6阻值相同，电阻R3阻值与电阻R7阻值相同，本实施例的I/V转换电路可以将4～20mA的电流转化为0～10V的电压信号。
单端转差分电路，将单端信号转化成了差分信号，减小干扰，提高了传输质量，本实施例中，如图3所示，单端转差分电路包括运算放大器U2、运算放大器U3、电阻R8、电阻R9、电阻R10以及电阻R11；单端转差分电路的运算放大器U2的正向输入端与I/V转换电路的运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U2的引脚一端接地，另一端接电源，运算放大器U2的输出端与运算放大器U2的反向输入端连接，运算放大器U2的输出端还经电阻R8与运算放大器U3的反向输入端连接，运算放大器U2的输出端还与差分放大电路的输入端连接，运算放大器U3的正向输入端经电阻R11接地，运算放大器U3的正向输入端还经电阻R9接电源，运算放大器U3的引脚一端接地，另一端接电源，运算放大器U3的输出端经电阻R10与运算放大器U3的反向输入端连接，运算放大器U3的输出端还与差分放大电路的输入端连接。其中，运算放大器U2充当缓冲器并产生Vout+电压，运算放大器U3使输入反相并添加参考电压以生成Vout-电压，电阻R8、电阻R9以及电阻R11起分压作用，电阻R10与运算放大器U3构成电压跟随器，即输入电压与输出电压同相，电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1，输出电压跟随输入电压做相同的变化，电压跟随器能够对电压进行缓冲，提高电路带载能力。
差分放大电路，能够对干扰信号进行抑制，本实施中，差分放大电路包括电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及差分放大器U4；差分放大电路的差分放大器U4的正向输入端经过电阻R13与单端转差分电路的运算放大器U2的输出端连接，差分放大器U4的正向输入端还经电容C2接地，差分放大器U4的反向输入端经电阻R12与单端转差分电路的运算放大器U3的输出端连接，差分放大器U4的反向输入端还经电容C1接地，差分放大器U4的正极供电经电容C6接地，电容C6与电容C4并联，差分放大器U4的负极供电经电容C3接地，电容C3与电容C5并联，差分放大器U4的输出端与单片机的输入端连接。其中，电容C3与电容C4均为瓷片电容，电容C5和电容C6均为电解电容，电容C3与电容C4用于过滤供电电压中的高频交流成分，电容C5和电容C6用于过滤供电电压中的低频交流成分。
本实用新型的工作原理为：温湿度传感器通过利用装有湿敏和热敏的元件做探头，采集空气中的温湿度信号，然后I/V转换电路将接收到的温湿度电流信号通过运算放大器U1转化为电压信号并提高电路测量精度，然后将电压信号输出给单端转差分电路，单端转差分电路将该电压信号通过运算放大器U2以及运算放大器U3转化为差分信号同时提高信号的抗干扰能力，并输出差分信号给差分放大电路，差分放大电路将接收到的差分信号通过差分放大器U4进行放大并输出给单片机，单片机根据接收到的放大后的信号显示对应的温湿度数值。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种温湿度监测系统，其特征在于，包括：温湿度传感器、I/V转换电路、单端转差分电路、差分放大电路以及单片机；
所述温湿度传感器通过依次串联的I/V转换电路、单端转差分电路以及差分放大电路与单片机的输入端进行连接。
2.如权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于，所述I/V转换电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及运算放大器U1；
所述I/V转换电路的运算放大器U1的反向输入端经电阻R6连接温湿度传感器的输出端，电阻R7接地连接在电阻R6与运算放大器U1的反向输入端之间，I/V转换电路的输入端还与电阻R4与电阻R5连接，电阻R4与电阻R5之间接地，运算放大器U1的正向输入端通过电阻R1和电阻R2连接电源，运算放大器U1的输出端通过电阻R3与运算放大器U1的正向输入端连接，运算放大器U1的输出端还与单端转差分电路的输入端连接。
3.如权利要求2所述的一种温湿度监测系统，其特征在于，所述单端转差分电路包括：运算放大器U2、运算放大器U3、电阻R8、电阻R9、电阻R10以及电阻R11；
所述单端转差分电路的运算放大器U2的正向输入端与I/V转换电路的运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U2的引脚一端接地，另一端接电源，运算放大器U2的输出端与运算放大器U2的反向输入端连接，运算放大器U2的输出端还经电阻R8与运算放大器U3的反向输入端连接，运算放大器U2的输出端还与差分放大电路的输入端连接，运算放大器U3的正向输入端经电阻R11接地，运算放大器U3的正向输入端还经电阻R9接电源，运算放大器U3的引脚一端接地，另一端接电源，运算放大器U3的输出端经电阻R10与运算放大器U3的反向输入端连接，运算放大器U3的输出端还与差分放大电路的输入端连接。
4.如权利要求3所述的一种温湿度监测系统，其特征在于，所述差分放大电路包括：电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及差分放大器U4；
所述差分放大电路的差分放大器U4的正向输入端经过电阻R13与单端转差分电路的运算放大器U2的输出端连接，差分放大器U4的正向输入端还经电容C2接地，差分放大器U4的反向输入端经电阻R12与单端转差分电路的运算放大器U3的输出端连接，差分放大器U4的反向输入端还经电容C1接地，差分放大器U4的正极供电经电容C6接地，电容C6与电容C4并联，差分放大器U4的负极供电经电容C3接地，电容C3与电容C5并联，差分放大器U4的输出端与单片机的输入端连接。
5.如权利要求4所述的一种温湿度监测系统，其特征在于，电容C3与电容C4均为瓷片电容，电容C5和电容C6均为电解电容。
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