数字式大气压力温度湿度测量记录仪的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于测量技术领域，具体涉及一种大气环境参数测量仪器，尤其涉及一种大气压力温度湿度测量记录仪。
【背景技术】
[0002]目前大气环境参数测量仪多集中两种参数的获取，如温湿度计、压力温度计及压力湿度计。数据的显示及输出方式过于简单。数据与相关设备的交互极少，不便于数据的后续处理及利用。仪器的供电方式过于简单，供电范围比较窄。测量精度低是普遍存在的现象，对于高精度要求的场景不适用。很多仪器的传感器工作环境与待测环境存在差异，采样方法不合理。一般仪器的测量精度低、数据利用率低、输出方式单一及供电范围窄等，使得无法满足气象、科研、环保、军事、体育、医药卫生等领域的特定要求。
【发明内容】
[0003]为了同时获取多种高精度的大气环境参数数据，更好的服务生活生产科研需求，本发明提供一种数字式大气压力温度湿度测量记录仪，该仪器不仅能得到高精度三种环境参数，而且数据输出交互简易，供电范围较宽，便于二次开发，提高数据的利用率。
[0004]本发明提供的数字式大气压力温度湿度测量记录仪，其结构包括:压力传感器、温度湿度传感器、控制处理器、数据输出系统、电源系统;整个系统采用模块化设计;其中:
所述压力传感器与辅助电路组成压力测量模块，用于测量大气压力，其通过接插件与控制处理器连接。压力传感器具体可采用高精度MS5540压力传感器，其测量范围ΙΟ-? 10mbar ,分辨率为0.1mbar，准确度可达± 0.5mbar ；
所述温度湿度传感器与辅助电路组成温度湿度测量模块，用于测量大气温度和湿度，其通过接插件与控制处理器连接。温度湿度传感器具体可采用SHT15芯片，其湿度测量范围0-100%，分辨率为0.05%，准确度可达± 2%;其温度测量范围-40-125 °C，分辨率为0.01°C，准确度可达±0.3°C;
所述控制处理器是整个系统的运算处理中心，用于对压力传感器及温度湿度传感器的驱动和数据传输，并对其获取的原始数据进行反演与运算，最终将数据通过数据输出系统与上位机进行传输。控制处理器具体可采用高性价比的STM32F103RBT6;
所述数据输出系统用于数据的传输，采用RS232/485串口输出方式，采用无交互指令传输模式，即系统供电后数据直接输出到串口，每一个数据包同时包括三种环境参数，其顺序为压力、温度和湿度，这种数据传输方式为二次开发利用数据提供了便利；
所述电源系统采用模块化设计，用于对仪器供电，电源系统集成了DC/DC，使得系统供电电压范围在5-24V的宽范围，便于与其他系统电源兼容；电源系统中采用过流保护电路，提高了系统的安全性与可靠性。
[0005]本发明的有益效果是，针对环境参数获取及二次开发的需求，提供了高精度的大气压力温度湿度参数值，数据的存储与传输方式便于后续数据开发利用，仪器接口多样性设计与供电方式的模块化设计都易于二次开发。
【附图说明】
[0006]图1是本发明的系统组成框图。
[0007]图2是本发明的控制处理器电路原理图。
[0008]图3是本发明的供电系统及数据通信模块电路原理图。
[0009]图4是本发明采用的压力传感器的电路原理图。
[0010]图5是本发明采用的温湿度传感器的电路原理图。
【具体实施方式】
[0011]数字式大气压力温度湿度测量记录仪供电通过接插件Power作为电源输入，其供电范围。
[0012]为5-24V，首先输入电源经过大小电容CINUCIN2和CIN3进行高低频滤波，从而得到高品质供电电源，然后经过DC/DC模块输出稳定+5V电源，三端电源芯片ASM1117使得+5V变换成+3.3V供电给传感器模块、控制处理器模块、通信模块及启动模块工作，LED和限流电阻R9显示系统的供电是否正常，DC/DC模块与三端电源模块都集成有过流保护，从而系统保护合理可靠。接插件CONMS用于压力传感器连接控制处理器PA2-PA5的1端口，PA2输出SCLK提供串行数据时钟信号;PA3与DIN连接提供串行数据输入功能;PA4与DOUT连接作为串行数据输出端口； PA5与MCLK连接提供给传感器工作时钟频率，在本设计中压力传感器工作频率为32.768KHz。接插件CONSHT用于温度湿度传感器连接控制处理器PA6-PA7的1端口，PA6与SCK连接提供传感器工作频率及数据传输频率，在本设计中温度湿度传感器工作频率为10KHz ;PA7与DATA连接作为温度湿度数据传输。系统上电工作后，控制处理器产生相应的驱动信号，传感器在驱动信号的驱动下，开始采样环境参数并将获取的数据按相应格式与速率传输到控制处理器相应缓存里，控制处理器接下缓存所获数据，解码后的数据按压力温度湿度顺序格式编码，然后通过RS232直接传输发送，无需交互指令。数据端口可以直接连接LED屏显示，同时也可通过上位机进行数据存储进行二次开发。
【主权项】
1.一种数字式大气压力温度湿度测量记录仪，其特征在于结构包括:压力传感器、温度湿度传感器、控制处理器、数据输出系统、电源系统;整个系统采用模块化设计;其中: 所述压力传感器与辅助电路组成压力测量模块，用于测量大气压力，其通过接插件与控制处理器连接； 所述温度湿度传感器与辅助电路组成温度湿度测量模块，用于测量大气温度和湿度，其通过接插件与控制处理器连接； 所述控制处理器是整个系统的运算处理中心，用于对压力传感器及温度湿度传感器的驱动和数据传输，并对其获取的原始数据进行反演与运算，最终将数据通过数据输出系统与上位机进行传输； 所述数据输出系统用于数据的传输，采用RS232/485串口输出方式、无交互指令传输模式，即系统供电后数据直接输出到串口，每一个数据包同时包括三种环境参数，其顺序为压力、温度和湿度； 所述电源系统采用模块化设计，用于对仪器供电，电源系统集成了DC/DC，使系统供电电压范围在5-24V的宽范围，便于与其他系统电源兼容；电源系统中采用过流保护电路，以提高系统的安全性与可靠性。2.根据权利要求1所述的数字式大气压力温度湿度测量记录仪，其特征在于所述压力传感器采用高精度MS5540压力传感器，其测量范围10-1 10mbar，分辨率为0.1mbar，准确度达 ± 0.5mbar。3.根据权利要求1或2所述的数字式大气压力温度湿度测量记录仪，其特征在于所述温度湿度传感器采用SHT15芯片，其湿度测量范围O-100%，分辨率为0.05%，准确度可达土 2%;其温度测量范围-40-125°C，分辨率为0.0l0C,准确度达±0.3°C。4.根据权利要求1所述的数字式大气压力温度湿度测量记录仪，其特征在于所述控制处理器采用STM32F103RBT6。
【专利摘要】本发明属于测量技术领域，具体为一种数字式大气压力温度湿度测量记录仪。其结构包括：压力传感器、温度湿度传感器、控制处理器、数据输出系统、电源系统；整个系统采用模块化设计；本发明针对环境参数获取及二次开发的需求，提供了高精度的大气压力温度湿度参数值，数据的存储与传输方式便于后续数据开发利用，仪器接口多样性设计与供电方式的模块化设计易于二次开发。
【IPC分类】G01D21/02
【公开号】CN105606156
【申请号】CN201610137265
【发明人】袁亚飞, 李晶
【申请人】复旦大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月11日