CN217542000U - 一种模拟量和数字量输出的温湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟量和数字量输出的温湿度传感器，包括电源电路、DAC转换电路、MCU微处理芯片、下载调试端、温湿度数字芯片接口、电流信号输出端。本实用新型通过采用高性能数字温湿度传感芯片及高可靠性DAC转换芯片进行温湿度采集处理转换，实现模拟量和数字量双路输出，提高了分辨率和灵敏度，具有抗干扰能力强、测量范围广、运行稳定的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种模拟量和数字量输出的温湿度传感器。
背景技术
现如今人们追求更卓越的大气环境，对环境温度、湿度的数值需求随之增强，温湿度传感器拥有强烈的需求，目前市面上的温湿度传感器以数字量输出居多，数字量虽然便于传输和观察，但是不利于和变送器对接，无法参与控制系统。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种模拟量和数字量输出的温湿度传感器。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型实施例提供一种模拟量和数字量输出的温湿度传感器，包括电源电路、DAC转换电路、MCU微处理芯片、下载调试端、温湿度数字芯片接口、电流信号输出端；
所述电源电路用于转化输出5V电压，所述电源电路的输出端分别与DAC转换电路和MCU微处理芯片的电源输入端连接；
所述DAC转换电路的信号输入端与MCU微处理芯片的信号输出端连接，两者之间进行信号交流；
所述下载调试端、温湿度数字芯片接口分别与MCU微处理芯片连接。
本实用新型优选的，所述电源电路包括电源接口、电源管理芯片、5V电压输出端、二极管、电感、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器和第五电容器，所述电源接口的第一端分别与第一电容器的第一端、第二电容器的第一端、电源管理芯片的GND端、第三电容器的第一端、第四电容器的第一端和第五电容器的第一端连接后接地，所述电源接口的第二端与二极管的正极连接，所述二极管的负极分别与电感的第一端和第一电容器的第二端连接，所述电感的第二端分别与第二电容器的第二端和电源管理芯片的IN端连接，所述电源管理芯片的OUT端分别与第三电容器的第二端、第四电容器的第二端、第五电容器的第二端和5V电压输出端连接。
本实用新型优选的，所述DAC转换电路包括第一双运算放大电路、第二双运算放大电路、第一数模转换电路、第二数模转换电路和5V电源接入电路，所述5V电源接入电路的电源输入端与5V电压输出端连接，所述5V电源接入电路的输出端分别与第一数模转换电路和第二数模转换电路的输入端连接，所述第一数模转换电路的输出端与第一双运算放大电路的输入端连接，所述第二数模转换电路的输出端与第二双运算放大电路的输入端连接，所述第一双运算放大电路和第二双运算放大电路的输出端均与电流信号输出端连接，所述第一数模转换电路和第二数模转换电路的控制端与MCU微处理芯片通讯连接。
本实用新型优选的，所述5V电源接入电路包括第一电阻器、第二电阻器、第六电容器和第七电容器，所述第一电阻器的第一端分别与第六电容器的第一端、第二电阻器的第一端和第七电容器的第一端连接，所述第一电阻器的第二端分别与第六电容器的第二端、第二电阻器的第二端和第七电容器的第二端连接后接地。
本实用新型优选的，所述第一数模转换电路包括第一数模转换器，所述第一数模转换器的VDD端与5V电压输出端连接，所述第一数模转换器的REFIN1端获取第一电阻器的基准电压，所述第一数模转换器的DIN端、SCLK端和CS端与MCU微处理芯片的P1.1端、P1.0端和P1.2端对应连接。
本实用新型优选的，所述第二数模转换电路包括第二数模转换器，所述第二数模转换器的VDD端与5V电压输出端连接，所述第二数模转换器的REFIN2端获取第二电阻器的基准电压，所述第二数模转换器的DIN端、SCLK端和CS端与MCU微处理芯片的P1.1端、P1.0端和P1.3端对应连接。
本实用新型优选的，所述第一双运算放大电路包括第一低功耗双运算放大器、第三电阻器、第四电阻器和第五电阻器，所述第一低功耗双运算放大器的+VS端与电源管理芯片的IN端连接，所述第一低功耗双运算放大器的+IN/A端与第一数模转换器的OUT1端连接，所述第一低功耗双运算放大器的OUT/A端和-IN/A端串联第三电阻器后与第一低功耗双运算放大器的+IN/B端连接，所述第一低功耗双运算放大器的OUT/B端分别与第四电阻器的第一端和第五电阻器的第一端连接，所述第一低功耗双运算放大器的-IN/B端与第四电阻器的第二端连接，所述第五电阻器的第二端与电流信号输出端的OUTPUT1端连接。
本实用新型优选的，所述第二双运算放大电路包括第二低功耗双运算放大器、第六电阻器、第七电阻器和第八电阻器，所述第二低功耗双运算放大器的+VS端与电源管理芯片的IN端连接，所述第二低功耗双运算放大器的+IN/A端与第二数模转换器的OUT2端连接，所述第二低功耗双运算放大器的OUT/A端和-IN/A端串联第六电阻器后与第二低功耗双运算放大器的+IN/B端连接，所述第二低功耗双运算放大器的OUT/B端分别与第七电阻器的第一端和第八电阻器的第一端连接，所述第二低功耗双运算放大器的-IN/B端与第七电阻器的第二端连接，所述第八电阻器的第二端与电流信号输出端的OUTPUT2端连接。
本实用新型优选的，所述下载调试端的第一端与5V电压输出端连接，所述下载调试端的第二端与MCU微处理芯片的P3.0端连接，所述下载调试端的第三端与MCU微处理芯片的P3.1端连接。
本实用新型优选的，所述温湿度数字芯片接口的第一端与5V电压输出端连接，所述温湿度数字芯片接口的第二端与MCU微处理芯片的P1.5端连接，所述温湿度数字芯片接口的第三端与MCU微处理芯片的P1.6端连接。
与现有技术相比，本实用新型通过采用高性能数字温湿度传感芯片及高可靠性DAC转换芯片进行温湿度采集处理转换，实现模拟量和数字量双路输出，提高了分辨率和灵敏度，具有抗干扰能力强、测量范围广、运行稳定的优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述电源电路的电路结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述5V电源接入电路的电路结构示意图；
图3为本实用新型实施例所述第一数模转换电路的电路结构示意图；
图4为本实用新型实施例所述第二数模转换电路的电路结构示意图；
图5为本实用新型实施例所述第一双运算放大电路的电路结构示意图；
图6为本实用新型实施例所述第二双运算放大电路的结构示意图；
图7为本实用新型实施例所述MCU微处理芯片的结构示意图；
图8为本实用新型实施例所述电流信号输出端的结构示意图
图9为本实用新型实施例所述下载调试端的电路结构示意图；
图10为本实用新型实施例所述温湿度数字芯片接口的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
如图1-图10所示，本实用新型实施例提供一种模拟量和数字量输出的温湿度传感器，包括电源电路、MCU微处理芯片U1、DAC转换电路、下载调试端J1、温湿度数字芯片接口J2、电流信号输出端J3。
所述电源电路用于转化输出5V电压，所述电源电路的输出端分别与MCU微处理芯片U1、DAC转换电路、下载调试端J1、温湿度数字芯片接口J2、电流信号输出端J3的电源输入端连接，为电路系统各个部分的运行提供所需电能。
所述DAC转换电路的信号输入端与MCU微处理芯片U1的信号输出端连接；按照MCU微处理芯片U1输出的数字信号转换为与之对应的模拟电流信号，所得模拟电流电流信号将通过电流信号输出端J3对外输出。
所述下载调试端J1与MCU微处理芯片U1连接，用于运行程序的下载；温湿度数字芯片接口J2与MCU微处理芯片U1连接，用于通过温湿度数字芯片采集所处环境的温湿度数值。
如图1所示，所述电源电路包括电源接口J4、电源管理芯片U6、5V电压输出端、二极管D1、电感L1、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4和第五电容器C5，所述电源接口J4的第一端分别与第一电容器C1的第一端、第二电容器C2的第一端、电源管理芯片U6的GND端、第三电容器C3的第一端、第四电容器C4的第一端和第五电容器C5的第一端连接后接地，所述电源接口J4的第二端与二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极分别与电感L1的第一端和第一电容器C1的第二端连接，所述电感L1的第二端分别与第二电容器C2的第二端和电源管理芯片U6的IN端连接，所述电源管理芯片U6的OUT端分别与第三电容器C3的第二端、第四电容器C4的第二端、第五电容器C5的第二端和5V电压输出端连接。
在上述方案中，在电源电路中二极管D1用于防止电流的逆向流动；电感L1、第一电容器C1组成简单稳压电路，防止电源接口J4端出现瞬时尖刺电压对电源电路造成损害；第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4和第五电容器C5用于滤除电路中的杂波，使输出的5V电压更加平滑。
如图2-8所示，所述DAC转换电路包括第一双运算放大电路、第二双运算放大电路、第一数模转换电路、第二数模转换电路和5V电源接入电路，所述5V电源接入电路的电源输入端与5V电源电压输出端连接，所述第一数模转换电路和第二数模转换电路的电压输入端与5V电源电路输出端分别连接，所述第一数模转换电路的输出端与第一双运算放大电路的输入端连接，所述第二数模转换电路的输出端与第二双运算放大电路的输入端连接，所述第一双运算放大电路和第二双运算放大电路的输出端均与电流信号输出端J3连接，所述第一数模转换电路和第二数模转换电路的控制端与MCU微处理芯片U1通讯连接。
如图3和图7所示，所述第一数模转换电路包括第一数模转换器U2，所述第一数模转换器U2的VDD端与5V电源电压输出端连接，所述第一数模转换器U2的REFIN1端获取第一电阻器R1的基准电压，所述第一数模转换器U2的DIN端、SCLK端和CS端与MCU微处理芯片U1的P1.1端、P1.0端和P1.2端对应连接，用于两者之间对于所采集的温度信号的通讯与转换。
如图4和图7所示，所述第二数模转换电路包括第二数模转换器U3，所述第二数模转换器U3的VDD端与5V电源电压输出端连接，所述第二数模转换器U3的REFIN2端获取第二电阻器R2的基准电压，所述第二数模转换器U3的DIN端、SCLK端和CS端与MCU微处理芯片U1的P1.1端、P1.0端和P1.3端对应连接，用于两者之间对于所采集的湿度信号的通讯与转换。
如图5和图7所示，所述第一双运算放大电路包括第一低功耗双运算放大器U4、第三电阻器R3、第四电阻器R4和第五电阻器R5，所述第一低功耗双运算放大器U4的+VS端与电源管理芯片U6的IN端连接，用于获得5V供电，所述第一低功耗双运算放大器U4的+IN/A端与第一数模转换器U2的OUT1端连接，所述第一低功耗双运算放大器U4的OUT/A端和-IN/A端串联第三电阻器R3后与第一低功耗双运算放大器U4的+IN/B端连接，所述第一低功耗双运算放大器U4的OUT/B端分别与第四电阻器R4的第一端和第五电阻器R5的第一端连接，所述第一低功耗双运算放大器U4的-IN/B端与第四电阻器R4的第二端连接，所述第五电阻器R5的第二端与电流信号输出端J3的OUTPUT1端连接。
上述方案中，第一双运算放大电路用于将转换后的温度信号对应的模拟电压信号进行处理，获得具有足够品质的电压信号，并经由第五电阻器R5将该电压信号转换为与之对应的电流信号，通过电流信号输出端J3的OUTPUT1端口进行输出。
如图6和图8所示，所述第二双运算放大电路包括第二低功耗双运算放大器U5、第六电阻器R6、第七电阻器R7和第八电阻器R8。所述第二低功耗双运算放大器U5的+VS端与电源管理芯片U6的IN端连接，用于获得5V供电。所述第二低功耗双运算放大器U5的+IN/A端与第二数模转换器U3的OUT2端连接，所述第二低功耗双运算放大器U5的OUT/A端和-IN/A端串联第六电阻器R6后与第二低功耗双运算放大器U5的+IN/B端连接，所述第二低功耗双运算放大器U5的OUT/B端分别与第七电阻器R7的第一端和第八电阻器R8的第一端连接，所述第二低功耗双运算放大器U5的-IN/B端与第七电阻器R7的第二端连接，所述第八电阻器R8的第二端与电流信号输出端J3的OUTPUT2端连接。
上述方案中，所述第二双运算放大电路用于将转换后的湿度信号对应的模拟电压信号进行处理，获得优质的电压信号，并经由第八电阻器R8将该电压信号转换为与之对应的电流信号，通过电流信号输出端J3的OUTPUT2端口进行输出。
如图7和图9所示，所述下载调试端J1的第一端与5V电源电压输出端连接，所述下载调试端J1的第二端与MCU微处理芯片U1的P3.0端连接，所述下载调试端J1的第三端与MCU微处理芯片U1的P3.1端连接。该电路主要用于MCU微处理芯片U1的程序下载。
如图7和图10所示，所述温湿度数字芯片接口J2的第一端与5V电源电压输出端连接，所述温湿度数字芯片接口J2的第二端与MCU微处理芯片U1的P1.5端连接，所述温湿度数字芯片接口J2的第三端与MCU微处理芯片U1的P1.6端连接。该端口用于和温湿度数字芯片SHT35进行连接通讯，以获取当前所处环境中的温湿度数据。
综上所述，本实用新型通过采用高性能数字温湿度传感芯片及高可靠性DAC转换芯片进行温湿度采集处理转换，实现模拟量和数字量双路输出，提高了分辨率和灵敏度，具有抗干扰能力强、测量范围广、运行稳定的优点。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，包括电源电路、DAC转换电路、MCU微处理芯片、下载调试端、温湿度数字芯片接口、电流信号输出端；
所述电源电路用于转化输出5V电压，所述电源电路的输出端分别与DAC转换电路和MCU微处理芯片的电源输入端连接；
所述DAC转换电路的信号输入端与MCU微处理芯片的信号输出端连接；
所述下载调试端、温湿度数字芯片接口分别与MCU微处理芯片连接。
2.根据权利要求1所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述电源电路包括电源接口、电源管理芯片、5V电压输出端、二极管、电感、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器和第五电容器，所述电源接口的第一端分别与第一电容器的第一端、第二电容器的第一端、电源管理芯片的GND端、第三电容器的第一端、第四电容器的第一端和第五电容器的第一端连接后接地，所述电源接口的第二端与二极管的正极连接，所述二极管的负极分别与电感的第一端和第一电容器的第二端连接，所述电感的第二端分别与第二电容器的第二端和电源管理芯片的IN端连接，所述电源管理芯片的OUT端分别与第三电容器的第二端、第四电容器的第二端、第五电容器的第二端和5V电压输出端连接。
3.根据权利要求2所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述DAC转换电路包括第一双运算放大电路、第二双运算放大电路、第一数模转换电路、第二数模转换电路和5V电源接入电路，所述5V电源接入电路的电源输入端与5V电压输出端连接，所述5V电源接入电路的输出端分别与第一数模转换电路和第二数模转换电路的输入端连接，所述第一数模转换电路的输出端与第一双运算放大电路的输入端连接，所述第二数模转换电路的输出端与第二双运算放大电路的输入端连接，所述第一双运算放大电路和第二双运算放大电路的输出端均与电流信号输出端连接，所述第一数模转换电路和第二数模转换电路的控制端与MCU微处理芯片通讯连接。
4.根据权利要求3所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述5V电源接入电路包括第一电阻器、第二电阻器、第六电容器和第七电容器，所述第一电阻器的第一端分别与第六电容器的第一端、第二电阻器的第一端和第七电容器的第一端连接，所述第一电阻器的第二端分别与第六电容器的第二端、第二电阻器的第二端和第七电容器的第二端连接后接地。
5.根据权利要求4所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述第一数模转换电路包括第一数模转换器，所述第一数模转换器的VDD端与5V电压输出端连接，所述第一数模转换器的REFIN1端获取第一电阻器的基准电压，所述第一数模转换器的DIN端、SCLK端和CS端与MCU微处理芯片的P1.1端、P1.0端和P1.2端对应连接。
6.根据权利要求5所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述第二数模转换电路包括第二数模转换器，所述第二数模转换器的VDD端与5V电压输出端连接，所述第二数模转换器的REFIN2端获取第二电阻器的基准电压，所述第二数模转换器的DIN端、SCLK端和CS端与MCU微处理芯片的P1.1端、P1.0端和P1.3端对应连接。
7.根据权利要求6所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述第一双运算放大电路包括第一低功耗双运算放大器、第三电阻器、第四电阻器和第五电阻器，所述第一低功耗双运算放大器的+VS端与电源管理芯片的IN端连接，所述第一低功耗双运算放大器的+IN/A端与第一数模转换器的OUT1端连接，所述第一低功耗双运算放大器的OUT/A端和-IN/A端串联第三电阻器后与第一低功耗双运算放大器的+IN/B端连接，所述第一低功耗双运算放大器的OUT/B端分别与第四电阻器的第一端和第五电阻器的第一端连接，所述第一低功耗双运算放大器的-IN/B端与第四电阻器的第二端连接，所述第五电阻器的第二端与电流信号输出端的OUTPUT1端连接。
8.根据权利要求7所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述第二双运算放大电路包括第二低功耗双运算放大器、第六电阻器、第七电阻器和第八电阻器，所述第二低功耗双运算放大器的+VS端与电源管理芯片的IN端连接，所述第二低功耗双运算放大器的+IN/A端与第二数模转换器的OUT2端连接，所述第二低功耗双运算放大器的OUT/A端和-IN/A端串联第六电阻器后与第二低功耗双运算放大器的+IN/B端连接，所述第二低功耗双运算放大器的OUT/B端分别与第七电阻器的第一端和第八电阻器的第一端连接，所述第二低功耗双运算放大器的-IN/B端与第七电阻器的第二端连接，所述第八电阻器的第二端与电流信号输出端的OUTPUT2端连接。
9.根据权利要求8所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述下载调试端的第一端与5V电压输出端连接，所述下载调试端的第二端与MCU微处理芯片的P3.0端连接，所述下载调试端的第三端与MCU微处理芯片的P3.1端连接。
10.根据权利要求9所述的模拟量和数字量输出的温湿度传感器，其特征在于，所述温湿度数字芯片接口的第一端与5V电压输出端连接，所述温湿度数字芯片接口的第二端与MCU微处理芯片的P1.5端连接，所述温湿度数字芯片接口的第三端与MCU微处理芯片的P1.6端连接。
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