CN213365069U - 一种多功能气象数据采集智能分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能气象数据采集智能分析装置，属于智能装置电路模块技术领域，解决了工作可靠性的问题，其技术方案要点是包括温度传感器、湿度传感器、模拟开关、A/D转换电路、单片机模块，所述温度传感器通过信号调理电路连接模拟开关，所述湿度传感器通过另一信号调理电路连接模拟开关，所述模拟开关通过A/D转换电路连接单片机模块，达到了提高工作可靠性和检测准确性的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能装置电路模块领域，特别地，涉及一种多功能气象数据采集智能分析装置。
背景技术
随着气象产业快速发展，人们对气象数据采集系统的成本、准确度、功耗等标准要求也越来越高；社会需求的增加，促使我国气象观测技术快速发展。国内传统型气象数据采集装置虽然已经应用于自动气象站，但拓展能力有限，采集接口无法通用，主要由于温度传感器输出是电阻量，湿度传感器输出是电压量，所以兼容性不高，工作可靠性有待提高，另外，气象要素采集单一也是一个弊端。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种多功能气象数据采集智能分析装置，以达到对电阻输入量、电压输入量相互兼容，提高工作功能可靠性的目的。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种多功能气象数据采集智能分析装置，包括温度传感器、湿度传感器、模拟开关、A/D转换电路、单片机模块，所述温度传感器通过信号调理电路连接模拟开关，所述湿度传感器通过另一信号调理电路连接模拟开关，所述模拟开关通过A/D转换电路连接单片机模块；
所述信号调理电路包括仪表放大器AD627、精密运算放大器TLV2461、和可调电位器；
所述仪表放大器AD627的第一引脚通过可调电位器连接第八引脚，第二引脚、第四引脚、第五引脚接地，第三引脚为输入端，第六引脚连接精密运算放大器TLV2461的第三引脚，第七引脚连接电压源；
所述精密运算放大器TLV2461的第一引脚和第四引脚作为输出端，第二引脚接地，第五引脚和第六引脚连接电压源。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述温度传感器包括PT100器件、芯片AD7793、电阻器R2、电容器C1和电容器C2；芯片AD7793的第一引脚和第三引脚连接A/D转换电路，第四引脚和第五引脚连接PT100器件的一端，第六引脚、第九引脚、PT100器件的另一端、电阻器R2的一端、电容器C1的一端和电容器C2的一端共接，电阻器R2的另一端、电容器C1的另一端和电容器C2的另一端共同接地，第十引脚和第十二引脚接地，第十三引脚和第十四引脚连接诶电压源，第十五引脚和第十六引脚连接A/D转换电路。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述单片机模块包括芯片MSP430。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述单片机模块上通过RS232接口连接有气压传感器。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述温度传感器的电压源供电线路上串联有水银开关，所述水银开关在温度传感器处于竖直状态下保持接通，在温度传感器安装位置处于倾斜状态下保持断路。
本实用新型技术效果主要体现在以下方面：
能够对电阻量和电压量输入相互兼容，通过信号调理电路将信号进行优化，信号调理电路主要由仪表放大器AD627和精密运算放大器TLV2461组成，AD627采用单电源供电，根据传感器输出电压范围不同，只需改变AD627的1脚和8脚之间电位器R即可调节其增益。可用下式表示:V_out＝(1+R_type/R)
式中:V_out------------经过放大后的模拟信号电压；
R_type---------定值电阻。
运算放大器TLV2461作为跟随器，可以尽量减小系统能耗，其输入失调电压也为微伏级。
附图说明
图1为实施例中硬件模块连接方框图；
图2为实施例1中温度传感器电路示意图；
图3为实施例2中温度传感器电路示意图；
图4为实施例中信号调理电路示意图。
附图标记：1、温度传感器；2、湿度传感器；3、模拟开关；4、A/D转换电路；5、单片机模块；6、水银开关；7、信号调理电路。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握，而不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1：
一种多功能气象数据采集智能分析装置，结合图1、图2和图4所示，包括温度传感器1、湿度传感器2、模拟开关3、A/D转换电路4、单片机模块5。温度传感器1通过信号调理电路7连接模拟开关3，湿度传感器2通过另一信号调理电路7连接模拟开关3，模拟开关3通过A/D转换电路4连接单片机模块5。A/D转换电路4采用24位高准确度AD芯片AD7793。模拟信号由CD4051模拟开关3控制分时A/D转换
本方案的核心改进之处在于设计了如下电路方案结构。
参考图4所示，信号调理电路7包括仪表放大器AD627、精密运算放大器TLV2461、和可调电位器。
仪表放大器AD627的第一引脚通过可调电位器连接第八引脚，第二引脚、第四引脚、第五引脚接地，第三引脚为输入端，第六引脚连接精密运算放大器TLV2461的第三引脚，第七引脚连接电压源。
精密运算放大器TLV2461的第一引脚和第四引脚作为输出端，第二引脚接地，第五引脚和第六引脚连接电压源。
能够对电阻量和电压量输入相互兼容，通过信号调理电路7将信号进行优化，信号调理电路7主要由仪表放大器AD627和精密运算放大器TLV2461组成，AD627采用单电源供电，根据传感器输出电压范围不同，只需改变AD627的1脚和8脚之间电位器R即可调节其增益。可用下式表示:V_out＝(1+R_type/R)
式中:V_out------------经过放大后的模拟信号电压；
R_type---------定值电阻。
运算放大器TLV2461作为跟随器，可以尽量减小系统能耗，其输入失调电压也为微伏级。
另外，温度传感器1包括PT100器件、芯片AD7793、电阻器R2、电容器C1和电容器C2；芯片AD7793的第一引脚连接A/D转换电路4的一个引脚SCLK、第三引脚连接A/D转换电路4的另一个引脚CS，第四引脚和第五引脚连接PT100器件的一端，第六引脚、第九引脚、PT100器件的另一端、电阻器R2的一端、电容器C1的一端和电容器C2的一端共接，电阻器R2的另一端、电容器C1的另一端和电容器C2的另一端共同接地，第十引脚和第十二引脚接地，第十三引脚和第十四引脚连接诶电压源，第十五引脚作为数据输出端连接A/D转换电路4的DOUT引脚，第十六引脚作为数据输入端连接A/D转换电路4DIN引脚。
温度传感器1一般采用PT100器件，本身作为一个电阻器R1作原理阐述，根据PT100器件阻值与温度变化成正比的关系，确定温度，如图2所示。测温时，AD7793的IOUT1引脚输出电流设置为1mA。电流通过R1与一个低温漂、高精度参考电阻器R2。AD7793的测量通道1(AIN+，AIN-)、通道3(REFIN+，REFIN-)分别测量R1与R2两端的电压V1、V2；由于R1与R2两端电压已知，通过R1与R2的电流相同，
根据计算公式:V1/R1＝V2/R2 (1)
可知PT100电阻值为R1＝V1·R2/V2 (2)
通过查PT100阻值和温度数据表可知温度。在电路中则是以电信号进行传递和替代。
本方案中，单片机模块5包括芯片MSP430。
实施例2：
结合图1、图3和图4所示，单片机模块5上通过RS232接口连接有气压传感器。增加功能性，能够利用RS232接口进行气压检测和数据传递。
另外，由于温度传感器1设置的位置和方向，与检测上有密切关系，为了提高工作可靠性，确定好温度传感器1设置位置后避免移动和倾斜。从而利用本实施例2的方案，温度传感器1发生位置变换的时候，如果倾斜或安装不牢靠时，发生倾斜，则直接停止监测。方案简单，如下设计，温度传感器1的电压源供电线路上串联有水银开关6，水银开关6在温度传感器1处于竖直状态下保持接通，在温度传感器1安装位置处于倾斜状态下保持断路。
当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种多功能气象数据采集智能分析装置，包括温度传感器、湿度传感器、模拟开关、A/D转换电路、单片机模块，其特征是，所述温度传感器通过信号调理电路连接模拟开关，所述湿度传感器通过另一信号调理电路连接模拟开关，所述模拟开关通过A/D转换电路连接单片机模块；
所述信号调理电路包括仪表放大器AD627、精密运算放大器TLV2461、和可调电位器；
所述仪表放大器AD627的第一引脚通过可调电位器连接第八引脚，第二引脚、第四引脚、第五引脚接地，第三引脚为输入端，第六引脚连接精密运算放大器TLV2461的第三引脚，第七引脚连接电压源；
所述精密运算放大器TLV2461的第一引脚和第四引脚作为输出端，第二引脚接地，第五引脚和第六引脚连接电压源。
2.如权利要求1所述的多功能气象数据采集智能分析装置，其特征在于：所述温度传感器包括PT100器件、芯片AD7793、电阻器R2、电容器C1和电容器C2；芯片AD7793的第一引脚、第三引脚连接A/D转换电路，第四引脚和第五引脚连接PT100器件的一端，第六引脚、第九引脚、PT100器件的另一端、电阻器R2的一端、电容器C1的一端和电容器C2的一端共接，电阻器R2的另一端、电容器C1的另一端和电容器C2的另一端共同接地，第十引脚和第十二引脚接地，第十三引脚和第十四引脚连接诶电压源，第十五引脚和第十六引脚连接A/D转换电路。
3.如权利要求1所述的多功能气象数据采集智能分析装置，其特征在于：所述单片机模块包括芯片MSP430。
4.如权利要求1所述的多功能气象数据采集智能分析装置，其特征在于：所述单片机模块上通过RS232接口连接有气压传感器。
5.如权利要求1所述的多功能气象数据采集智能分析装置，其特征在于：所述温度传感器的电压源供电线路上串联有水银开关，所述水银开关在温度传感器处于竖直状态下保持接通，在温度传感器安装位置处于倾斜状态下保持断路。
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| CN202022175979.XU CN213365069U (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 一种多功能气象数据采集智能分析装置 |
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| CN (1) | CN213365069U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108572252A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-09-25 | 河北工业大学 | 一种呼气纳米传感阵列检测装置及检测方法 |
| CN115728356A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-03-03 | 广东省气象探测数据中心(广东省气象技术装备中心、广东省气象科技培训中心) | 一种十六通道湿度测量系统 |
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2020
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Cited By (3)
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| CN108572252A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-09-25 | 河北工业大学 | 一种呼气纳米传感阵列检测装置及检测方法 |
| CN115728356A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-03-03 | 广东省气象探测数据中心(广东省气象技术装备中心、广东省气象科技培训中心) | 一种十六通道湿度测量系统 |
| CN115728356B (zh) * | 2022-11-14 | 2023-07-25 | 广东省气象探测数据中心(广东省气象技术装备中心、广东省气象科技培训中心) | 一种十六通道湿度测量系统 |
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