CN2234092Y - 干湿球法湿度直接显示及控制仪表 - Google Patents

Abstract

一种干湿球法湿度直接显示及控制仪表，由温度传感器，A/D转换器，单片机IC₁输出驱动器和键盘设定显示器组成，温度传感器输入器为热敏电阻通过电子开关K分别输入到放大电路A的输入端，其输出端接A/D转换器的1N端，从DSQ端输出单片机IC₁的P₁口，单片机IC₁的P₃口接电子开关K的A、B端，P₀口接输出驱动器IC₃，P₀口接存贮器IC₂，P₀口接键盘设定显示器。

Description

干湿球法湿度直接显示及控制仪表

本实新型属于应用干球温度，湿球温度测量湿度的直接显示和控制技术。

众所周知，测量大气以及某特定工作环境下的空气湿度的方法是干湿球温度查表法。即将一水银或其它普通温度计测出被测环境的温度值即干球温度；再将一水银或其它普通温度计用棉钞包住温度计底端，并把棉纱浸在同一环境下的盛有水的容器内。测出此时温度即湿球温度。然后根据干球温度，以及干球温度和湿球温度的差值，这两个数据，查找《相对湿度对照表》得出相对湿度值。它具有一定的准确性和稳定性的特点，因此一直沿用到现在，但也存在如下一些缺点。

1.温度计的温度数值要靠我们的肉眼去观察，并读出记录下来。不同的人就相同的温度可能读出不同的温度值，特别是对于温度值精确到十分之一，或百分之一时，读数误差更大。既使是同一个人先后读的数值都可能不同。而查表确定湿度就靠温度值及两个温度的差值，两个数值都存在误差，那么查出的湿度值误差将会更大。

2.查表本身就是个很麻烦和低效率的工作，人为地造成误差或错误的可能性相当高。

3.湿度数值显示慢，不直观，更无法及时去调整或控制环境的湿度。

本实用新型的目的在于克服原来以干湿球温度通过查表确定相对湿度值的误差大、效率低、不直观以及无法实现及时调整或控制环境湿度的缺点，提供一种干湿球法湿度直接显示及控制仪表，确定湿度值，并进行显示和控制。

本实用新型主要靠如下结构实现。

它由温度传感输入器、A/D转换器、单片机Ic1、输出驱动器和键盘设定显示器组成。温度传感输入器为热敏电阻，通过电子开关K分别输入到放大电路A的输入端，其输出端接A/D转换器的IN端，从DS、Q端输出接单片机IC1的P1口；单片机IC₁的P₃口接电子开关K的A、B端，P₀口接输出驱动器IC₃，P₀口接存贮器IC₂，P₀口接键盘设定显示器。

上述的干湿球法湿度直接显示及控制仪表，其A/D转换器的输出端DS.Q接光电隔离GL后输入到单片机IC₁的P1口。单片机IC₁的P₃口接光电隔离GL后再接到电子开关K的A、B端。其温度传感器的热敏电阻由湿球热敏电阻Rt₁、干球热敏电阻Rt₂和温度热敏电阻Rt₃组成。

采用本实用新型设计的湿度直接显示、控制仪表从根本上克服了原来依干湿球温度通过查《温度湿度对照表》来确定温度的读取湿度数值误差大、效率低、不直观及无法实现及时调整和控制湿度的缺点。另外，本湿度直接显示、控制仪表的前级即温度传感输入的信号使用电子开关切换方法，将所有的几种信号均使用同一输入电路和A/D转换器，这样如果输入电路或A/D转换器存在误差或产生漂移，此误差或漂移也会同时加在输入信号上，而对于干湿球温度来讲仍保持不变，致使湿度值的测量一直非常准确和稳定。

下面结合附图详细说明。

附图是本实用新型的结构示意图。在附图中Rt1——湿球传感热敏元件，Rt2——干球传感热敏元件，Rt3——温度传感热敏元件，K——电子开关，A——放大电路，A/D——模拟数字转换器，GL——光电隔离器，Ic1——单片机，Ic2——存贮器，Ic3——输出驱动芯片，Ic4——键盘输入显示接口芯片。

如附图所示，本实用新型由温度传感输入器、A/D转换器、单片机Ic1、输出驱动器和键盘设定显示器组成。温度传感输入是将湿球温度传感的热敏元件Rt1、干球温度传感的热敏元件Rt2，通过电子开关K分别输入到放大电路A及A/D转换器内。温度传感输入的控制是通过单片机Ic1的P3口输出的控制信号使电子开关K的y₀与Y接通(A＝0，B＝0)，将湿球温度输入到单片机Ic1的P1口，并暂存。然后单片机Ic1的P3口改变电子开关控制信号(A＝1，B＝0)使Y1与Y接通，将干球温度直接输入到单片机Ic1的P1口。通过如下公式计算相对湿度值U。 $U=\frac{e_{\mathrm{tw}}-\mathrm{AP}(t-\mathrm{tw})}{e_w}\×100\%-----\left(1\right)$ 其中：e_w——干球温度t所对应的饱和水气压。

e_tw——湿球温度t所对应的饱和水气压。

A——干湿表系数

P——气压

(t—tw)——干湿球温度差

e_w或e_tw由下式计算

lg ew＝10.79574(l－Tl/T)－5.0281gT/Tl

              ＋1.50475·10^-4〔l－10^{-8.2969(T/Tl－l)}〕

              ＋0.42873·10^-3〔10^{4.76955(1－T/T1)}—1〕

               －0.21386    (2)

T1＝273.15

T2＝273.15＋t

为了简化运算过程或减少运算时间，可预先将各温度t下的饱和水气e_w和e_tw计算出，并以表格的形式存入存贮器Ic2内。上述温度t的取得可以是精确到个位或十分之一位、百分之一位。这样当干湿球温度分别输入到单片机Ic1的P1口后，再从存贮器Ic2内读取所对应的饱和水气压e_w和e_tw数值，代入公式(1)经运算得出相对湿度值U。当要求湿度值精确度很高时，或没有从存贮器Ic2内读取出相对应的饱和水气压e_w或e_tw值，可从公式(2)计算出e_w或e_tw后，再代入公式(1)计算出相对湿度值U。

在相对湿度要求精度不高或为尽快显示出湿度值，可预先按照公式(2)算e_w和e_tw再代入公式(1)算出湿度值，列成表格存入存贮器Ic2内，根据单片机Ic1的指令直接读取出相对湿度值。

此时的相对湿度值通过显示接口芯片IC4直接显示，同时与键盘输入的设定值比较，当直接显示的湿度值偏离了设定值，通过输出驱动芯片Ic3输出驱动力，调整或控制环境温度或其它参数。

此外，本实用新型的湿度显示控制仪表，因为以温度参数作为主要控制对象，所以在传感输入器上再加一温度传感热敏元件Rt3可起到温度控制作用。即当温度传感热敏元件Rt3通过单片机IclP3口控制，使Y3与Y接通后，Rt3的温度参数经放大器A、A/D转换器和光电隔离器输入到单片机Ic1的P1口，此时不需从Ic2内读取任何数据，也不需经计算直接与Ic4的设定温度值比较，它不与设定值相同时，驱动输出驱动芯片Ic3有信号输出，调整温度。

为保证本实用新型的仪表不受外界交流、直流、电、磁的干扰在单片机Ic1的P3口输出到电子开关K的信号之间、在A/D转换器传送到单片机Ic1的P1口之间以及输出驱动芯片Ic3之后，加一个光电隔离器GL。

例如，本实用新型在应用于温度实验箱、空调房间及需要控制温湿的封闭空间时，热敏元件Rt采用铂电阻Pt100，电子开关K选用CD4052，放大器A选用TL062，A/D转换选用5G14433，单片机选用8013，存贮器选用27128，输出驱动为74LS377，键盘设定显示为8155。光电隔离为TLP521—4。

Claims (4)

1、干湿球法湿度直接显示及控制仪表，由温度传感输入器、A/D转换器、单片机Ic1、输出驱动器和键盘设定显示器组成，其特征在于温度传感输入器为热敏电阻通过电子开关K分别输入到放大电路A的输入端，其输出端接A/D转换器的IN端，从DS、Q端输出接单片机IC1的P1口；单片机IC₁的P₃口接电子开关K的A、B端，P₀口接输出驱动器IC₃，P₀口接存贮器IC₂，P₀口接键盘设定显示器。

2、如权利要求1所述的控制仪表其特征在于A/D转换器的输出端DS.Q接光电隔离GL后输入到单片机IC₁的P1口。

3、如权利要求1所述的控制仪表，其特征在于单片机IC₁的P₃口接光电隔离GL后接到电子开关K的A、B端。

4、如权利要求1所述的控制仪表，其特征在于温度传感的热敏电阻，由湿球热敏电阻Rt₁、干球热敏电阻Rt₂和温度热敏电阻Rt₃组成。