多通道智能湿温度测控仪

摘要

一种多通道智能湿温度测控仪属检测与控制环境湿度与温度的自动检测控制仪，它由湿温度传感器、通道选择电路、方波发生器、信号变换电路、A/D转换电路、单片机系统、输出接口电路、显示电路、报警电路及控制电路所组成，再配置软件系统，实现了集检测、显示、报警及控制于一体的湿温度自动控制系统，具有精度高、工作稳定可靠、抗干扰能力强、操作使用方便、自动化程度高。可广泛用于对湿温度要求较高的工厂、生产车间及要求恒温、恒湿和易燃易爆场合等。

说明书

本发明的多通道智能湿温度测控仪属检测与控制环境湿度与温度的自动测试控制仪。

环境的湿度和温度是影响许多工业产品、农业产品以及军事产品的生产和贮存质量的重要因素之一，在现代化工业的许多行业中，不仅需要检测环境的湿度及温度，还需要控制环境的湿度和温度。传统的干湿球湿度计，露点仪等已远不能满足上述要求，而且由于带有水故而使用环境受到限制，难以实现自动化检测，更不能实现自动化控制。随着科学技术和现代化工业的高度发展，检测和控制环境湿度和温度已引起世界各工业国的高度重视。

本发明的任务在于研制一种工作稳定可靠、多功能、多通道智能湿度、温度测控仪，以满足现代化工业中各行各业对环境湿度及温度进行自动化检测和控制的需要。

本发明的多通道智能湿温度测控仪是采用微机技术及软件技术组成计算机处理系统而实现的。其硬件部分的技术解决方案是：由湿、温度传感器感受到的湿度信号或温度信号，通过通道选择电路由方波发生器驱动后，经信号变换电路将随湿度或随温度变化的阻抗值转换为电压信号，再经A/D转换电路将模拟量信号转换为数字信号输入单片机系统进行处理，单片机系统的输出通过接口电路控制数字显示电路和报警电路，报警电路输出的报警信号经控制电路对外部空调设备及其他控制设备进行湿、温度自动控制。从而实现了集检测、控制、显示、报警于一体的完整的湿、温度工业自动控制系统。

附图1为本发明多通道智能湿温度测控仪的原理框图。图中的（1）湿温度传感器，（2）通道选择电路，（3）方波发生器，（4）信号变换电路，（5）A/D转换电路，（6）单片机系统，（7）输出接口电路，（8）显示电路，（9）报警电路，（10）控制电路。

附图2、3、4、5为本发明多通道智能湿温度测控仪的电路实施例图。其中附图2为方波发生器电路图，附图3为信号变换电路及A/D转换电路图，附图4为单片机系统电路及输出接口电路图，附图5为显示电路、报警电路及控制电路图。

下面结合附图1及附图2、3、4、5叙述本发明的硬件组成及工作原理。

附图3中的电阻R_S1～R_S4为四个通道的湿度传感器，而电阻R_W1～R_W4为四个通道的温度传感器，八个通道是由附图4中的电阻R₂～R₉分别与单片机U₁的八个信号相连而组成的通道选择电路进行选择的。湿、温度传感器是本仪器的关键元件，尤其是湿度传感器，它的优、劣与否直接影响本仪器的质量和功能，本实施例所采用的是高分子薄膜湿度传感器作为湿敏元件。由湿敏元件R_S1～R_S4感受到的湿度信号和由热敏元件R_W1～R_W4感受到的温度信号分别通过由运算放大器A₄～A₇与A₈～A₁₁所组成的信号变换电路（4）将阻抗值转换为电压值。附图2的方波发生电路，作为驱动电源，用以驱动湿、温度传感器，它由正反馈综合电路A₁、积分电路A₂与过零比较电路A₃所组成，A₂的输出正反馈给A₁，保证加电后的振荡，经A₂积分后形成三角波，经比较电路A₃后形成频率可调的方波。A₃的输出作为信号变换电路（4）的输入电压分别经电位器W₃～W₁₀与八个信号变换电路A₄～A₁₁相连接。方波发生电路中的电位器W₁用来调节零电位，W₂用来调节振荡频率。信号变换电路（4）的输出通过信号放大电路A₁₂（如附图3所示），将电压信号放大到TTL电压。A₁₂的输出经由二级管D₂，电阻R₃₈、R₃₉及电容C₅、C₆所组成的半波整流滤波电路后，供给图中U₁₄的A/D转换电路（5），图中的D₁为齐纳二极管，防止数模转换电路过压而烧坏。本实施例的A/D转换电路所采用的是ADC0809芯片，其控制信号由RD、WR和P₂₆组成，CPU当作中央处理器进行数据计算。由附图4所示的本实施例的计算机处理系统由单片机U₁与锁存器U₂、存贮器U₃、U₄、U₅组成。本实施例的接口电路U₆所选用的接口芯片是8155并行接口，再配以其它驱动芯片U₇、U₈、U₉所组成，以扩展外部接口，用以显示、报警和控制。由附图5所示的显示电路采用共阴极的四个数码管U₁₀～U₁₃所组成，共有4位。其中一位是被测地点，而其他三位是具体检测到的数值。报警电路由二级管D₃、D₄及红、黄色指示灯或音响片所组成，当环境湿度或温度达到设定值时，红色或黄色报警指示灯亮或音响片发出可辩别的声音，并输出控制信号对外部控制设备如空调设备等进行自动调湿或调温控制。本发明的控制电路由四个光耦合器G₁～G₄分别组成湿度或温度控制电路。

由上述硬件部分再加上软件部分所组成的多通道智能湿温度测控仪，同时实现了湿度与温度的检测、显示、报警、控制等功能的全部自动化，且精度高，工作稳定可靠，抗干扰能力强，操作使用方便，节省人力，不仅可放在中心测控室内进行远距离检测、控制，进行集中管理;而且还可埋入被测被控物品中（如粮食、茶叶、烟草、棉花等）测量物堆中的相对湿度和温度;也可以用于易燃、易爆场合的湿度和温度测控。因此可用于对温度及湿度要求较高的生产车间、工厂及要求恒温、恒湿的作坊以及军火库、粮库、茶叶仓库、烟草仓库、纺织品仓库、矿坑等场合。