专利名称：多功能智能传感变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型属农用仪器，可用于温室、大棚、生活环境、农田、仓库、车间等地的空气温度、相对湿度、水汽压、露点温度、大气压的自动测量。
背景技术：
现有的温度、相对湿度、露点、大气压测量方法存在以下几个问题1、要同时实现空气温度、相对湿度、水汽压、露点温度、大气压的测量，需携带功能不一的温度、相对湿度、水汽压、露点温度、大气压等多种检测设备组成的检定系统，携带操作很不方便。
2、现有常用的一般精度空气湿度传感器，其敏感元件多为高分子湿敏电阻或湿敏电容，本身受环境温度的影响较大，输出值的非线性较大，而且长期在高湿环境下工作后其敏感元件容易损坏使寿命变短。无论高档次或低档次的电容式湿敏元件，长期稳定性都不理想，多数长期使用漂移严重。
3、现有的以干湿球法测量空气湿度的集成温湿度传感器，由于在计算湿度时没有大气压数据的补偿，把大气压当成常数来计算，导致在不同的海拔地区湿度计算值出现较大误差。
发明内容
本实用新型的目的，是推出一种在恒定风速的通风箱中，以测量干湿球温度为基础、以测量不同海拔地区的大气压为补偿，从而计算出空气相对湿度、水汽压、露点温度的多功能智能传感变送器。该多功能智能传感变送器内部具有CPU、实时时钟、数据存储器、模数转换器、温度传感器、大气压传感器、LCD液晶显示器、RS485网络通讯接口等，可测量、显示、存储空气温度、相对湿度、水汽压、露点温度、大气压数据，并可通过网络通讯接口把数据传输到计算机。具有长期稳定地工作、成本低廉、接口简单、安装使用方便、操作简单等特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案多功能智能传感变送器由89S52单片机及其外围I2C数据总线电路构成的控制模块(1)，RS485网络通讯接口电路(2)、大气压传感器(3)、电路板(4)、LCD液晶显示器(5)、拨码盘(6)、塑料盒(7)、温度传感器(8)、纱布(9)、储水罐(10)、风扇(11)、通风口(12)、铁箱(13)共同组成一体；控制模块(1)、RS485网络通讯接口电路(2)和大气压传感器(3)焊接在电路板(4)上，用螺丝把电路板(4)固定在塑料盒(7)的后部，LCD液晶显示器(5)和拨码盘(6)固定在塑料盒(7)的前部，两个温度传感器(8)用传热效果好的不锈钢封套密封后固定在塑料盒(7)的下部，塑料盒(7)用螺丝固定在铁箱(13)内部上方；两个温度传感器(8)，其中一个置于空气中作为干球，另一个以纱布(9)包裹作为湿球，纱布(9)的下端浸在盛有蒸馏水的储水罐(10)中；铁箱(13)安装通风风扇(11)和通风口(12)。其实物结构正视图见图1，侧视图见图2。
多功能智能传感变送器的电路部分由单片机89S52、看门狗MAX813L、实时时钟PCF8563、数据存储器AT24C64、模数转换器PCF8591、气压传感器MPX4100A、数字传感器接口及驱动芯片74HC244、数字式温度传感器DS18B20、LCD液晶显示器LCM045、拨码盘、75LBC184芯片扩展的RS485网络接口共同组成；89S52及其内部软件作为整个系统的控制核心，看门狗连接在89S52的复位管脚，实时时钟、数据存储器、模数转换器通过I2C数据总线连接到89S52的虚拟I2C接口，气压传感器信号输出端连接到模数转换器输入端，数字式温度传感器通过数字传感器接口及驱动芯片连接到89S52，LCD液晶显示器和拨码盘连接到89S52，RS485网络接口扩展芯片75LBC184连接到89S52串口。其电路连接示意图见图3，原理图见图4。
单片机选用51系列产品89S52，片内有8kB可多次编程的程序存储器，不用扩展外部程序存储器；串口使用75LBC184扩展成RS485防雷网络接口，实现与上位机的数据传输。I2C总线实时时钟PCF8563为系统提供时间基准。I2C总线数据存储器AT24C64可存储设置的各种参数和采集计算出的数据。看门狗MAX813L用于增强抗干扰性，系统遇强干扰崩溃后可自行恢复。人机界面由拨码盘、LCM045液晶显示器组成，完成各种本机号码的设置、采集数据及时间的滚动显示、报警信息的提示、通讯状态的指示等。两个温度传感器都使用数字式温度传感器DS18B20，可获得0.1℃的测量精度。气压传感器使用摩托罗拉的MPX4100A，其输出的电压信号经I2C总线模数转换器件PCF8591转换后送单片机处理。系统根据测量的干湿球温度值、大气压值计算出空气的相对湿度、水汽压、露点温度。整个系统安装在恒速通风的通风箱中。系统的供电留有220V交流电接口、9-24V直流接口、太阳能板和蓄电池接口，在野外工作时可由太阳能板和蓄电池供电。
本实用新型的有益效果1、同时实现了空气温度、相对湿度、水汽压、露点温度、大气压的自动测量、显示、存储，并可通过RS485网络接口输出数据。
2.计算空气相对湿度、水汽压、露点温度时，没有把大气压当成常数而采用实测值来计算，系统可自适应不同的海拔地区。
3.由于采用了I2C数据总线的实时时钟、数据存储器、模数转换器和3线数据传输方式的LCD液晶显示器，系统具有体积小、相互之间连接线路简单的特点。
4.所使用传感器长期性能稳定且线性好，整个系统可在高温高湿等恶劣环境中长期稳定地工作，安装简单，使用方便。
图1是本实用新型的实物结构正视示意图。
图2是本实用新型的实物结构侧视示意图。
图3是本实用新型的系统组成结构示意图。
图4是本实用新型的原理图。
具体实施方式
如图1所示，两个温度传感器(8)，其中一个置于空气中作为干球，另一个以纱布(9)包裹作为湿球，纱布(9)的下端浸在盛有蒸馏水的储水罐(10)中；控制模块(1)、RS485网络通讯接口电路(2)和大气压传感器(3)焊接在电路板(4)上，用螺丝把电路板(4)固定在塑料盒(7)的后部，LCD液晶显示器(5)和拨码盘(6)固定在塑料盒(7)的前部，两个温度传感器(8)用传热效果好的不锈钢封套密封后固定在塑料盒(7)的下部，塑料盒(7)用螺丝固定在铁箱(13)内部上方；选择合适的风扇(11)安装铁箱(13)侧面，使得当风扇转动时通风箱内的空气流速保持在3米/秒左右，流动的空气使包裹在湿球上的纱布内的水份蒸发，从而使得湿球温度降低。风速直接决定着湿球的表面蒸发量即传质速度继而决定了湿球表面温度，保持恒稳的空气流速通过干湿球，测得的数据才能保持准确。在铁箱的另一面开通风口(12)。
人机界面由拨码盘(6)、LCD液晶显示器(5)组成，完成各种本机号码的设置、采集数据及时间的滚动显示、报警信息的提示、通讯状态的指示等。系统可通过RS485网络通讯接口电路(6)与计算机通讯，接收各种命令并发送采集的数据。控制模块(1)由89S52单片机及其外围电路构成，包括I2C总线实时时钟PCF8563、I2C总线模数转换器PCF8591、I2C总线数据存储器AT24C64、看门狗MAX813L、数字传感器接口等。控制模块作为整个系统的控制核心，它通过数字传感器接口分别读入干球温度值、湿球温度值，通过模数转换器读入固定在电路板上的大气压传感器(3)MPX4100A的数值，然后计算出空气的相对湿度、水汽压、露点温度。通过实时时钟读入当前日期和时间后，根据设置的存储时间间隔来存储以上数据。
权利要求1.多功能智能传感变送器，其特征是由89S52单片机及其外围I2C数据总线电路构成的控制模块(1)，RS485网络通讯接口电路(2)、大气压传感器(3)、电路板(4)、LCD液晶显示器(5)、拨码盘(6)、塑料盒(7)、温度传感器(8)、纱布(9)、储水罐(10)、风扇(11)、通风口(12)、铁箱(13)共同组成一体；控制模块(1)、RS485网络通讯接口电路(2)和大气压传感器(3)焊接在电路板(4)上，用螺丝把电路板(4)固定在塑料盒(7)的后部，LCD液晶显示器(5)和拨码盘(6)固定在塑料盒(7)的前部，两个温度传感器(8)用传热效果好的不锈钢封套密封后固定在塑料盒(7)的下部，塑料盒(7)用螺丝固定在铁箱(13)内部上方；两个温度传感器(8)，其中一个置于空气中作为干球，另一个以纱布(9)包裹作为湿球，纱布(9)的下端浸在盛有蒸馏水的储水罐(10)中；铁箱(13)安装通风风扇(11)和通风口(12)。
2.如权利要求1所述的多功能智能传感变送器，其特征在于电路部分由单片机89S52、看门狗MAX813L、实时时钟PCF8563、数据存储器AT24C64、模数转换器PCF8591、气压传感器MPX4100A、数字传感器接口及驱动芯片74HC244、数字式温度传感器DS18B20、LCD液晶显示器LCM045、拨码盘、75LBC184芯片扩展的RS485网络接口共同组成；89S52及其内部软件作为整个系统的控制核心，看门狗连接在89S52的复位管脚，实时时钟、数据存储器、模数转换器通过I2C数据总线连接到89S52的虚拟I2C接口，气压传感器信号输出端连接到模数转换器输入端，数字式温度传感器通过数字传感器接口及驱动芯片连接到89S52，LCD液晶显示器和拨码盘连接到89S52，RS485网络接口扩展芯片75LBC184连接到89S52串口。
专利摘要本实用新型属农用仪器领域。多功能智能传感变送器，包括有由89S52单片机及其外围I
文档编号G01K5/02GK2795813SQ200420084240
公开日2006年7月12日 申请日期2004年7月23日 优先权日2004年7月23日
发明者王成, 乔晓军, 赵春江, 王纪华, 杜小鸿, 高权 申请人:北京农业信息技术研究中心