粮仓电容式湿度传感器系统的制作方法_3

文档序号:8385813阅读:来源:国知局
应的未调整侧,其通过连接器或弹针131提供15伏DC。值得注意的是,15伏未调整的供应电压也从电路内的其他位置被提供,例如温度传感器116的15伏电力供应针132。
[0048]为了节约能源,当特定的传感器没有被轮询时,15伏供应电压将在主控制器处被关断。当被关断时,没有电压通过连接器或弹针131进行供应,且如图8和9所示的整个电路被断电。当15伏被通过连接器131供应时,整个电路开始通电。为了确保微处理器以可控的方式通电,电路包括欠电压传感器134。如在5伏电力供应针136处所感应的,欠电压传感器响应于5伏总线,并且一旦电压水平已经稳定在适当的5伏时,向微处理器100发送重置信号。
[0049]从图8的论述中可以看出,振荡器112测量探测板108的电容值和参考电容器114的电容值。这些电容器可以为精密电容器,例如NPO陶瓷电容器。在示例性实施例中,振荡器电路112使用一对施密特触发器电路138来进行实施,其在大约300kHz的额定频率振荡;确切的振荡频率基于连接的电容值而变化。在这方面,探测板108和参考电容器114 (这种情况下为一对并联的电容器)由微处理器控制的开关110可替代地切入或切出振荡器电路112。开关110使用一对模拟双向开关来进行实施,所述一对模拟双向开关由从微处理器100提供到引线140的数据值控制。
[0050]当微处理器100接收读取和提供数据的命令时,通过从RS-485收发器120来的命令,微处理器在参考电容器114开关被切入电路的情况下读取的振荡器电路频率,且接着其改变切换设置以读取在探测板电容器108被切入的振荡器电路的情况下震荡频率。每一次数据请求生成时,获得并通过RS-485收发器120传送两个数据值。这种方式下,湿度含量被测量了(基于使用电容探测板108获得的读数)。通过使用采用参考电容器114得到的读数,测量和补偿任何电路漂移或其他由温度变化或部件老化造成的测量偏差。通过两次获取两个读数,湿度传感器在感应到的湿度含量上提供了更高准确度和可靠的数据。
[0051]在示例性实施例中,振荡器电路112在大约300kHz的额定频率振荡。当可以使用具有足以在此周期率下直接计数震荡的高速性能的微处理器时,,这样的微处理器是昂贵的。因此,示例性实施例使用了循环测量技术,其利用了微处理器设备的实时时钟功能。为了测量振荡器频率,微处理器100内的寄存器或存储器位置被编程为用从振荡器电路来的每个输入脉冲来增加其计数,从零计数开始,计数直至寄存器溢出。微处理器被编程为监视和记录该寄存器在预定时间间隔里的溢出的次数,并且接着在测量时间间隔结束后还读出存在于寄存器内的数值。记录的溢出次数和在测量周期的结尾处存在的寄存器数值被接着共同地用于计算振荡器频率,并且该数值被接着通过实施电容-湿度转化以转换为等价的湿度含量读数。
[0052]温度测量通过温度传感器116获得,其提供了模拟值,模拟值通过模数转换器118转变为数字值。尽管有预先包装的模数转换装置可以用于此功能,示例性实施例通过采用比较器142实施模数转换来节省成本,比较器142被设计为将从温度传感器116的输出与电容器144上的向上提升的锯齿波电压进行比较。基本上,电容器144通过恒流源146供电,该恒流源由一对晶体管实施,其可以为精密晶体管。恒定电流源因此以控制的速度向电容器114供电,这样电容器144上的电压从零线性地向电力供应电压(正5伏)以锯齿波形式增加。通过操作电控开关148,微处理器100周期性地将电容器144短路接地,由此重置电容器的电压为零,重新开始锯齿波。一旦短路被解除,电容器144上的电压以由恒定电流源146指示的恒定速度斜向上增加,使得电容器144两端的电压作为参考源,比较器142将其与温度传感器116的输出值进行比较。
[0053]参考图10,提供了从传感器节点34收集数据和传输数据到数据收集器26的主要循环。在框200,数据收集器等待直到从主控制器14接收到从仓内得到传感器数据的请求。一旦接收到请求,接着在框202激活线缆的标识符被首先设定为最大值。例如,如果在粮仓内有19根线缆,接着激活线缆的标识符被设置到19。在框204,微处理器28开启电源至与该线缆标识符相对应的激活线缆32。在框206,微处理器28等待激活的线缆32上的传感器节点34以初始化。
[0054]在框208,激活传感器节点标识符被设置为最大值。例如,如果在湿度线缆32上有24个传感器节点,则传感器节点标识符被设置为24。在框210,尝试请求计数被设置为1,表示对传感器节点34的第一数据请求被轮询。在框212,数据请求被发送至激活的传感器节点。如果在框214在预定时间间隔内数据收集器26接收到数据,则在框216检查数据的奇偶性。
[0055]如果在214处数据没有在预定时间间隔内被接收到,或数据的奇偶性不正确,则微处理器28逻辑继续至对框218,以确定尝试请求计数是否大于与尝试的最大数相对应的预定值。如果不大于,接着在框220尝试请求计数增加1,并且逻辑回到框212以发送另一数据请求到被轮询的传感器节点;即,发送至被测量的粮仓内的激活的湿度线缆上的激活的传感器节点。
[0056]如果在214处数据被接收且在216处奇偶性是正确的,则在框222通过数据收集器26和无线节点11和24,数据被发送到主控制器14进行处理。在框218处,一旦微处理器100确定尝试请求数字超过预定最大值时,则在框234,温度、参考电容和探测湿度探测电容中的每一个的坏数据错误值被提供给激活的传感器节点,所述错误值在222处被发送到主控制器。
[0057]在框224,微处理器28确定在从其中尚未收集数据的激活线缆上是否有额外的传感器节点。如果是这种情况,则在框226激活的节点标识符被减去1,并且逻辑回到框210,从而为新的激活传感器节点将尝试计数设置到I。如果不是这种情况,则在框228激活的线缆被断电。
[0058]在230处,确定是否有从其中尚未收集数据的粮仓内的额外的湿度线缆。如果是这种情况,在框232,激活的线缆标识符数值减少1,并且在框204与减少的线缆标识符相对应的线缆被通电,同时前面激活的线缆被断电。如果不是这种情况,则在200处,湿度线缆被断电,且数据收集器26仅等待接收另一数据轮询请求。
[0059]参考图11,提供了每个传感器节点微处理器100的主循环。在框250,当湿度线缆32被通电时,微处理器100被设置为监听标头封包。如果在框252处确定没有测量到标头封包,则在250处微处理器继续监听标头封包。如果在框252测量到标头封包,则在254处接收封包并且在256处确定是否标头封包为设置的数据请求位。如果不是,则微处理器100转回到框250监听。如果是,则在框258激活节点标识符被从标头封包提取。如果提取的节点标识符与260处的节点标识符匹配,则在框264,温度、参考电容数据和湿度电容数据被收集并且发送到数据收集器26。
[0060]从以上的图10和11的论述应该清楚,多个电容式湿度传感器节点34被提供于粮仓12内的多个湿度线缆32上。电力被提供于多个湿度线缆32中选定的一个,同时没有激活选定的湿度线缆34上的多个电容式湿度传感器节点34。通电但是没有激活的传感器节点34基本上没有电流。特别是,鉴于在一个时间仅对一个湿度线缆32通电,未激活的传感器节点34没有产生有问题的热量,该热量会对收集的数据产生负面影响。
[0061]选定的湿度线缆32上的多个电容式湿度传感器节点34中选定的一个被激活。电容湿度数据和温度数据从选定的湿度线缆32上的激活的传感器节点34获得。多个电容式湿度传感器节点34中选定的一个回到未激活状态。选定的湿度线缆32上的多个电容式湿度传感器节点34中的下一个被激活,直到选定线缆32上的每个传感器节点34均被分别激活过。通向多个湿度线缆32的选定的一个的供电被终止。电能被提供给多个湿度线缆32中的选定的下一个,直到多个湿度线缆32中的每一个均被分别通电过,且每个传感器节点34均被分别激活过和从中收集过数据。
[0062]如以上所示的,从各传感器节点传送到主控制器14的数
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