CN215896995U - 一种温湿度一体采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器，具体涉及一种温湿度一体采集器，包括温湿度采集电路、通讯电路、输出控制电路、直流稳压电路和控制器，温湿度采集电路，对温湿度进行检测，并将检测结果发送至控制器；通讯电路，对控制器与上位机进行信号转换，并提供通讯保护；输出控制电路，在控制器的控制下通过继电器对现场负载的工作状态进行切换；直流稳压电路，为控制器、温湿度采集电路和通讯电路提供稳定的供电电压；本实用新型提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的对温湿度监测的精确度较低、与上位机之间的通讯不具备有效保护、不能对现场负载进行及时有效控制的缺陷。

Description

一种温湿度一体采集器

技术领域

本实用新型涉及传感器，具体涉及一种温湿度一体采集器。

背景技术

目前，变电站中多数高压电气设备均采用封闭式结构，散热效果差，如果不能对设备内部工作环境温度进行及时有效监测，设备便会因过高温升而发生火灾事故，从而引发大面积停电，造成巨大经济损失。开关柜内部环境的温湿度会影响电气设备的可靠性和使用寿命，应保证开关柜内部温湿度长期维持在设备正常工作允许范围内。

然而，现有的温湿度采集装置对温湿度监测的精确度较低，并且与上位机之间通讯的缺乏有效保护，导致温湿度采集装置不能与上位机之间保持高质量通讯，容易出现检测结果无法及时上传的情况。此外，如何确保在温度超阈值或湿度超阈值时，对现场相关负载进行及时有效地控制，也是需要考虑的问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种温湿度一体采集器，能够有效克服现有技术所存在的对温湿度监测的精确度较低、与上位机之间的通讯不具备有效保护、不能对现场负载进行及时有效控制的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种温湿度一体采集器，包括温湿度采集电路、通讯电路、输出控制电路、直流稳压电路和控制器；

温湿度采集电路，对温湿度进行检测，并将检测结果发送至控制器；

通讯电路，对控制器与上位机进行信号转换，并提供通讯保护；

输出控制电路，在控制器的控制下通过继电器对现场负载的工作状态进行切换；

直流稳压电路，为控制器、温湿度采集电路和通讯电路提供稳定的供电电压。

优选地，所述温湿度采集电路包括温湿度传感器U3，所述温湿度传感器U3的IIC接口上分别连接有用于抗干扰的上拉电阻R1、R2，所述温湿度传感器U3上还连接有电源滤波电容C4。

优选地，所述通讯电路包括用于将控制器U1的串口信号转换为上位机的差分信号的协议电平转换电路，以及连接于协议电平转换电路前端的用于提供保护的通讯保护电路。

优选地，所述协议电平转换电路包括通讯协议转换模块IC1，所述通讯协议转换模块IC1的输出端连接有用于对差分信号进行调理的上拉电阻R4、下拉电阻R5。

优选地，所述通讯保护电路包括与通讯协议转换模块IC1输出端连接的用于抑制外部电压剧烈变化的双向TVS管DZ1，以及连接于双向TVS管DZ1与外接端口JP2之间用于过流保护的自恢复保险丝F1、F2。

优选地，所述输出控制电路包括继电器JK1和三极管Q1，所述三极管Q1的基极通过限流电阻R7连接控制器U1，所述三极管Q1的基极连接下拉电阻R8，所述继电器JK1、三极管Q1的发射极之间连接有用于消除继电器JK1产生反向电动势的续流二极管VD2。

优选地，所述直流稳压电路包括稳压芯片U2，所述稳压芯片U2的输入端通过限流电阻R3、二极管VD1连接外接端口JP2，所述稳压芯片U2的输出端连接并联的滤波电容C2、C3。

优选地，所述二极管VD1的阳极连接外接端口JP2，所述二极管VD1的阴极通过限流电阻R3连接稳压芯片U2的输入端。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种温湿度一体采集器，具有以下优点：

1)温湿度采集电路中温湿度传感器的IIC接口上连接有用于抗干扰的上拉电阻，使得温湿度采集电路能够将检测结果准确发送至控制器，从而保证温湿度监测的精确度；

2)通讯电路中的通讯保护电路能够对协议电平转换电路起到有效保护，防止大电流、波动电压对通讯协议转换模块造成影响，保证控制器与上位机之间的正常通讯；

3)输出控制电路中的限流电阻能够起到保护作用，续流二极管能够有效消除继电器产生的反向电动势，同样能够起到保护作用，下拉电阻的设置能够防止输出控制电路误动作，从而能够保证在温度超阈值或湿度超阈值的情况下，对现场负载进行及时有效地控制。

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为本实用新型中控制器与通讯电路连接的示意图；

图2为本实用新型中温湿度采集电路的示意图；

图3为本实用新型中输出控制电路的示意图；

图4为本实用新型中直流稳压电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种温湿度一体采集器，如图1至图4所示，包括温湿度采集电路、通讯电路、输出控制电路、直流稳压电路和控制器；

温湿度采集电路，对温湿度进行检测，并将检测结果发送至控制器；

通讯电路，对控制器与上位机进行信号转换，并提供通讯保护；

输出控制电路，在控制器的控制下通过继电器对现场负载的工作状态进行切换；

直流稳压电路，为控制器、温湿度采集电路和通讯电路提供稳定的供电电压。

温湿度采集电路包括温湿度传感器U3，温湿度传感器U3的IIC接口上分别连接有用于抗干扰的上拉电阻R1、R2，温湿度传感器U3上还连接有电源滤波电容C4。

如图2所示，温湿度采集电路以温湿度传感器U3(SHT20)为核心传感器，SHT20为温度、湿度一体式高精度传感器，通讯接口为IIC接口。在IIC接口处各设置1个上拉电阻，能够起到抗干扰作用，使得温湿度采集电路能够将检测结果准确发送至控制器U1，从而保证温湿度监测的精确度。

通讯电路包括用于将控制器U1的串口信号转换为上位机的差分信号的协议电平转换电路，以及连接于协议电平转换电路前端的用于提供保护的通讯保护电路。

协议电平转换电路包括通讯协议转换模块IC1，通讯协议转换模块IC1的输出端连接有用于对差分信号进行调理的上拉电阻R4、下拉电阻R5。

如图1所示，协议电平转换电路能够将控制器U1的RS232串口信号转换为上位机的RS485差分信号，有效提升数据传输的稳定性。上拉电阻R4、下拉电阻R5用于对RS485差分信号进行调理，保证RS485差分信号电平的确定性。

通讯保护电路包括与通讯协议转换模块IC1输出端连接的用于抑制外部电压剧烈变化的双向TVS管DZ1，以及连接于双向TVS管DZ1与外接端口JP2之间用于过流保护的自恢复保险丝F1、F2。

如图1所示，自恢复保险丝F1、F2用于过流保护，当外部耦合电流过大时，保险丝会立刻熔断，等外部电流信号恢复后，保险丝恢复正常。双向TVS管DZ1能够在外部电压剧烈变化时，抑制对后续通讯协议转换模块IC1(SP3485)造成的影响，起到保护作用。

输出控制电路包括继电器JK1和三极管Q1，三极管Q1的基极通过限流电阻R7连接控制器U1，三极管Q1的基极连接下拉电阻R8，继电器JK1、三极管Q1的发射极之间连接有用于消除继电器JK1产生反向电动势的续流二极管VD2。

如图3所示，R7为限流电阻，起到对三极管Q1的保护；R8为下拉电阻，确保输出控制电路不会误动作。当控制器U1根据温湿度采集电路的检测结果，判断出现温度超阈值或湿度超阈值的情况时，DO引脚输出高电平。此时，三极管Q1导通，24V电压加载到继电器JK1后，继电器JK1动作，使得与继电器JK1串联的现场相关负载(风机、除湿机等)开始工作。

VD2为续流二极管，由于继电器JK1为线圈元件，可以理解为电感，在突然断电后会产生反向电动势。在输出控制电路中加入续流二极管VD2后，当继电器JK1断开时，利用二极管单向导通性，继电器JK1与续流二极管VD2形成回路，从而对三极管Q1起到保护作用，防止三极管Q1损坏。

直流稳压电路包括稳压芯片U2，稳压芯片U2的输入端通过限流电阻R3、二极管VD1连接外接端口JP2，稳压芯片U2的输出端连接并联的滤波电容C2、C3。

二极管VD1的阳极连接外接端口JP2，二极管VD1的阴极通过限流电阻R3连接稳压芯片U2的输入端。

如图4所示，24V电压通过二极管VD1输入，根据二极管单向导通性，后续电压不会逆向对电压源形成干扰，形成对主控系统电源的有效保护。

限流电阻R3这里作为保险丝用，当后续电路出现过载、短路等情况时，通过自毁形式保护电路不会进一步恶化，为后续维修工作提供保障。

滤波电容C2、C3作为稳压芯片U2(MST5333BTS)输出电压的滤波器用，通过10uF和0.1uF电容的并联，可以对3.3V电源的高频及低频信号进行滤波，使得后续电路能够获得更稳定的电压信号。

外接端口JP2供上位机使用，作用有3个，第一个是为直流稳压电路提供电压输入接口，第二是为上位机提供RS485通讯接口，第三是为输出控制电路提供输出控制接口。

本申请技术方案中，控制器U1采用N76E003芯片，运用芯片的高速处理能力，实现对温湿度传感器U3的通讯，向输出控制电路输出控制信息，以及获取本地ID等功能。

值得注意的是，本申请技术方案的目的仅是为了提供一种不同于现有技术的硬件配置，使技术人员能够在这样的硬件配置下实现进一步的开发，至于软件程序可在后期由本领域的编程人员根据实际效果需要进行编程。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种温湿度一体采集器，其特征在于：包括温湿度采集电路、通讯电路、输出控制电路、直流稳压电路和控制器；

温湿度采集电路，对温湿度进行检测，并将检测结果发送至控制器；

通讯电路，对控制器与上位机进行信号转换，并提供通讯保护；

输出控制电路，在控制器的控制下通过继电器对现场负载的工作状态进行切换；

直流稳压电路，为控制器、温湿度采集电路和通讯电路提供稳定的供电电压。

2.根据权利要求1所述的温湿度一体采集器，其特征在于：所述温湿度采集电路包括温湿度传感器U3，所述温湿度传感器U3的IIC接口上分别连接有用于抗干扰的上拉电阻R1、R2，所述温湿度传感器U3上还连接有电源滤波电容C4。

3.根据权利要求1所述的温湿度一体采集器，其特征在于：所述通讯电路包括用于将控制器U1的串口信号转换为上位机的差分信号的协议电平转换电路，以及连接于协议电平转换电路前端的用于提供保护的通讯保护电路。

4.根据权利要求3所述的温湿度一体采集器，其特征在于：所述协议电平转换电路包括通讯协议转换模块IC1，所述通讯协议转换模块IC1的输出端连接有用于对差分信号进行调理的上拉电阻R4、下拉电阻R5。

5.根据权利要求3所述的温湿度一体采集器，其特征在于：所述通讯保护电路包括与通讯协议转换模块IC1输出端连接的用于抑制外部电压剧烈变化的双向TVS管DZ1，以及连接于双向TVS管DZ1与外接端口JP2之间用于过流保护的自恢复保险丝F1、F2。

6.根据权利要求1所述的温湿度一体采集器，其特征在于：所述输出控制电路包括继电器JK1和三极管Q1，所述三极管Q1的基极通过限流电阻R7连接控制器U1，所述三极管Q1的基极连接下拉电阻R8，所述继电器JK1、三极管Q1的发射极之间连接有用于消除继电器JK1产生反向电动势的续流二极管VD2。

7.根据权利要求1所述的温湿度一体采集器，其特征在于：所述直流稳压电路包括稳压芯片U2，所述稳压芯片U2的输入端通过限流电阻R3、二极管VD1连接外接端口JP2，所述稳压芯片U2的输出端连接并联的滤波电容C2、C3。

8.根据权利要求7所述的温湿度一体采集器，其特征在于：所述二极管VD1的阳极连接外接端口JP2，所述二极管VD1的阴极通过限流电阻R3连接稳压芯片U2的输入端。

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