CN220795107U - 雨雪和空气湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种雨雪和空气湿度传感器，包括外壳、隔热层、PTC加热片、导热硅脂、电极层、吸水层、固定网、温度传感器和单片机控制装置。所述外壳采用U形结构，所述隔热层放置在所述外壳的上面，所述PTC加热片放置于所述隔热层的上面，通过导线连接到所述单片机控制装置上，所述导热硅脂均匀涂抹在所述PTC加热片和所述电极层之间，所述电极层包括铝基板、绝缘膜和覆铜层，并通过导线连接到所述单片机控制装置上，所述吸水层放置在所述电极层的上面，所述吸水层由位于其上部的所述固定网压紧固定。所述一种雨雪和空气湿度传感器结构设计合理，实现了集检测下雨、下雪和空气湿度于一体的功能，具有体积小、制造成本低的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测技术领域，具体是涉及一种雨雪和空气湿度检测装置。
背景技术
目前市场上大量流通的都是关于检测雨或雪或空气湿度的单一传感器，而对于集检测雨、雪和空气湿度于一体的传感器却没有，并且现有的雨或雪或空气湿度传感器体积较大，结构复杂，成本较高。
发明内容
本实用新型为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种体积小并且成本低的雨雪和空气湿度传感器。
本实用新型所采用的技术方案是：一种雨雪和空气湿度传感器，包括外壳、隔热层、PTC加热片、导热硅脂、电极层、吸水层、固定网、温度传感器和单片机控制装置。
所述外壳采用U形结构，其内部用于安装所述隔热层、PTC加热片、导热硅脂、电极层、吸水层和固定网，其材料可以是塑料。
所述隔热层放置在所述外壳内部空间的底部的上面，位于PTC加热片与外壳之间，材料可以是石棉布或聚酰亚胺薄膜，起到绝缘和隔热的作用。
所述PTC加热片是一种其电阻率随温度自动改变的陶瓷材料，具有自动恒温的功能，放置于所述隔热层的上面，通过导线连接到所述单片机控制装置上。
所述导热硅脂均匀涂抹在所述PTC加热片和所述电极层之间，起到增强导热效果的作用。
所述电极层采用铝基印刷电路板工艺制作，结构包括铝基板、绝缘膜和覆铜层，在覆铜层上制作出两个相互交叠的梳状电极，所述电极通过导线连接到所述单片机控制装置上。铝基印刷电路板制作工艺成熟稳定，成本低。
所述吸水层由多孔纤维材料构成，如宣纸，所述吸水层放置在所述电极层的上面，并与电极直接接触，可通过测量电极间的电阻，间接测量吸水层的含水率，进而推算出空气湿度和雨雪情况，所述吸水层由位于其上部的所述固定网压紧固定。
所述固定网的结构为网状，材料可以是塑料。
所述PTC加热片、电极层和固定网用粘结剂固定在所述外壳上。
所述温度传感器可以是负温度系数热敏电阻或半导体温度传感器，通过导线连接到所述单片机控制装置上，所述温度传感器安装在所述外壳的外面，用于测量环境温度。
所述单片机控制装置主要由单片机、电极信号调理电路、温度传感器信号调理电路和加热片驱动电路组成。所述电极信号调理电路主要由电桥构成，用于将电极间电阻转换为电压信号，所述温度传感器信号调理电路用于将温度传感器信号转换为电压信号，所述加热片驱动电路用于根据单片机输出的开关量信号控制加热片通电或断电，所述单片机内部集成有模数转换器，所述两种电压信号连接到所述单片机的模拟量输入引脚上。
所述单片机控制装置，安装在外壳的外部，通过测量环境温度和所述电极之间的电阻推算空气湿度和雨雪情况。测量过程周期性进行，在每个测量周期，首先在所述加热片不加热的情况下，若所述电极间电阻较小，控制所述加热片加热一小段时间，再次测量所述电极间电阻，若电阻较大，说明无下雨下雪情况，可以进而测量空气湿度，若电阻依然较小，说明正在下雨；在每个测量周期开始时，在所述加热片不加热的情况下，若所述电极间电阻较大，再检测环境温度，若环境温度高于0℃，说明无下雨下雪情况，可以进而测量空气湿度，若环境温度为0℃及以下，则控制所述加热片加热一小段时间，再次测量所述电极间电阻，若电阻较大，说明无下雨下雪情况，可以进而测量空气湿度，若电阻较小，说明正在下雪。
所述雨雪和空气湿度传感器实现了集检测下雨、下雪和空气湿度于一体的功能，体积小，制造成本低，为在农业、食品行业、工业和交通等领域防雨雪和防潮湿应用带来了便利，具有广泛的市场前景。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图；
图2为本实用新型电极层结构示意图；
图3为本实用新型电极层电极结构示意图；
图4为本实用新型电路连接示意图；
附图符号说明
1.外壳；2.隔热层；3.PTC加热片；4.导热硅脂；5.电极层；6.吸水层；7.固定网；8.温度传感器；9.单片机控制装置。
501.铝基板；502.绝缘膜；503.覆铜层。
503A.电极A；503B.电极B。
具体实施方式
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、完整地表述。
如图1、图2和图4所示，一种雨雪和空气湿度传感器，包括外壳1、隔热层2、PTC加热片3、导热硅脂4、电极层5、吸水层6、固定网7、温度传感器8、单片机控制装置9。
如图1、图2和图4所示，石棉布隔热层2放置在塑料外壳1的上面；额定温度为60℃的PTC加热片3放置于隔热层2的上面，并通过导线连接到单片机控制装置9上；导热硅脂4均匀涂抹在PTC加热片3和电极层5之间；电极层5为铝基印刷电路板，包括铝基板501、绝缘膜502和覆铜层503，在覆铜层503上采用印刷电路板工艺制作出图3所示两个梳状电极503A和503B，电极503A和503B通过导线连接到单片机控制装置9上；宣纸吸水层6放置于电极层5的上面；塑料固定网7位于吸水层6的上面；温度传感器8采用负温度系数热敏电阻，通过导线连接到单片机控制装置9上。
PTC加热片3、电极层5和固定网7用环氧树脂粘结剂固定在外壳1上。
如图4所示，单片机控制装置9主要由单片机、电极信号调理电路、温度传感器信号调理电路和加热片驱动电路组成。所述电极信号调理电路主要由电桥构成，用于将电极间电阻转换为电压信号，所述温度传感器信号调理电路用于将负温度系数热敏电阻温度传感器信号转换为电压信号，其主要电路为电桥，所述加热片驱动电路用于根据单片机输出的开关量信号控制加热片通电或断电，本实施例中用继电器实现，采用STC8H3K64S2单片机，其内部集成有12位模数转换器，所述两种电压信号连接到所述单片机的模拟量输入引脚上。
本实用新型通过测量环境温度和电极503A与503B之间的电阻推算空气湿度和雨雪情况，工作过程如下：测量过程周期性进行，在每个测量周期，首先在加热片3不加热的情况下，若电极503A与503B之间电阻较小，控制加热片3加热一小段时间，再次测量电极503A与503B之间电阻，若电阻较大，说明无下雨下雪情况，可以进而测量空气湿度，若电阻依然较小，说明正在下雨；在每个测量周期开始时，在加热片3不加热的情况下，若电极503A与503B之间电阻较大，再检测环境温度，若环境温度高于0℃，说明无下雨下雪情况，可以进而测量空气湿度，若环境温度为0℃及以下，则控制加热片3加热一小段时间，再次测量电极503A与503B之间电阻，若电阻较大，说明无下雨下雪情况，可以进而测量空气湿度，若电阻较小，说明正在下雪。
Claims (2)
1.一种雨雪和空气湿度传感器，其特征在于包括外壳、隔热层、PTC加热片、导热硅脂、电极层、吸水层、固定网、温度传感器和单片机控制装置，所述外壳采用U形结构，所述隔热层放置在所述外壳内部空间的底部的上面，位于PTC加热片与外壳之间，所述PTC加热片放置于所述隔热层的上面，通过导线连接到所述单片机控制装置上，所述导热硅脂均匀涂抹在所述PTC加热片和所述电极层之间，所述电极层采用铝基印刷电路板工艺制作，结构包括铝基板、绝缘膜和覆铜层，在覆铜层上制作出两个相互交叠的梳状电极，所述电极通过导线连接到所述单片机控制装置上，所述吸水层由多孔纤维材料构成，放置在所述电极层的上面，并与电极直接接触，可通过测量电极间的电阻，间接测量吸水层的含水率，进而推算出空气湿度和雨雪情况，所述吸水层由位于其上部的所述固定网压紧固定，所述PTC加热片、电极层和固定网用粘结剂固定在所述外壳上。
2.根据权利要求1中所述的一种雨雪和空气湿度传感器，其特征在于：所述单片机控制装置，主要由单片机、电极信号调理电路、温度传感器信号调理电路和加热片驱动电路组成。
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