一种湿度检测装置及其故障检测方法与流程

本发明公开一种湿度检测装置及其故障检测方法。适用于使用湿度传感器的空调器、除湿器及空气净化器等具有制冷抽湿功能的家用电器产品。属于家用电器技术领域。

背景技术：

湿度含义是空气的干湿程度，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；按测量原理，则可分为电阻式湿度传感器，电容式湿度传感器和光电式湿度传感器。而电阻式湿度传感器是最传统控制简单成本低最常用的一种；湿度传感器是将湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置，在家用电器上湿度常被用来检测使用环境的湿度，为达到舒适湿度环境以便监控并调整环境湿度。

现有技术中，常规湿度检测装置，有要么是结构复杂、成本较高，要么是电路功能不全，存在不能兼顾湿度检测和检测结构自身故障检测、功能单一、检测结果易出差错等问题(当湿度检测结构自身故障时检测结果是错误或不准确的)。

技术实现要素：

本发明的目的之一，是为了解决现有技术的湿度检测结构存在不能兼顾湿度检测和检测结构自身故障检测、功能单一、检测结果易出差错等问题，提供一种湿度检测装置。具有能兼顾湿度检测和检测结构自身故障检测、功能兼备、检测结果准确等突出的实质性特点和显著技术进步。

本发明的目的之二，是为了提供一种湿度检测装置的故障检测方法。具有检测方便、效率高和准确率高等突出的实质性特点和显著技术进步。

本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：

一种湿度检测装置，其结构特点在于：包括湿度显示模块、温度及湿度传感器接口模块、温度传感器、湿度传感器和微处理模块，湿度显示模块与微处理模块的com端和seg端相连接以把湿度信息或湿度故障信息显示出来；温度及湿度传感器接口模块具有若干个i/o端口，所述i/o端口分别连接温度传感器、湿度传感器和微处理模块，以把温度传感器、湿度传感器输入的采样信号转换微处理器需要的电信号；微处理器,具有中央处理单元、存储单元和若干个i/o端口，所述i/o端口分别连接湿度显示模块和温度及湿度传感器接口模块，以读取温度传感器采样电信号、湿度传感器采样电信号，通过所述采样电信号与微处理器内存的数据对比确定得到湿度值并通过显示模块显示出来，同时进行湿度传感器故障检测。

本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到：

进一步地，湿度显示模块由发光二极管组成的双8共阴数码管组成。

进一步地，温度湿度传感器接口模块由电阻器-电阻器和四针插座器组成，电阻器的a端与微控制器的gpio(an_temp)相连，电阻器的b端与四针插座器(1026)的c端相连，构成限流保护gpio；电阻器的a端与微控制器的gpio(an_hum)相连，电阻器的b端分别与电阻器的a端及四针插座器的b端相连，构成限流保护gpio；电阻器的a端分别与电阻器的b端相连及与四针插座器的b端相连；电阻器的b端与微处理器的gpio(hum_h_io)相连，构成湿度采样分压(使用高精度电阻器)；电阻器的a端与装置系统地gnd相连接，电阻器的b端分别与电阻器的b端相连及与四针插座器的c端相连、与电容器的a端相连，构成温度采样分压(使用高精度电阻器)；电容器的a端分别与电阻器的b端相连及与电阻器的b端相连、与四针插座器的c端相连，电容器的b端连接电源5v的正极，构成温度采样信号进行滤波回路，以得到稳定的温度采样信号；四针插座器的a端与微处理器的gpio(hum_l_io)相连；四针插座器的b端分别与电阻器的b端相连及与电阻器的a端相连；四针插座器的c端分别与电阻器的b端、电阻器的b端、电容器的a端相连；四针插座器的d端分别与电容器的b端电源正极相连，以连接温度传感器和湿度传感器。

进一步地，温度传感器采用参数为r25＝5.0kω±1％、b25/50＝3470k±1％的具有负温度特性的热敏电阻元件；湿度传感器由型号为his-06的湿度传感器构成(日本北陆his-06)。

进一步地，微处理器由8位c51内核单片机芯片构成，其从i/o端口读取温度传感器和湿度传感器采样的电信号，微处理器的gpio(hum_io_l)输出电平与gpio(hum_io_h)输出电平是互为互补高低电平，周期ms级，构成湿度检测方法和故障检测方法的必要条件。

本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：

一种湿度检测装置的故障检测方法，其特征在于：

1)检测开始处于微处理器的gpio(hum_io_l)输出高电平且gpio(hum_io_h)输出低电平的时机；

2)检测湿度采样电阻器的电信号采样电压转换数值的起始时间在与微处理器的gpio(hum_io_l)输出高电平的中间点进行处理；

3)检测开始处于微处理器的gpio(hum_io_l)输出低电平且gpio(hum_io_h)输出高电平的时机；

4)检测湿度采样电阻器)的电信号采样电压转换数值的起始时间在与微处理器的gpio(hum_io_l)输出高电平的中间点进行处理。

本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到：

进一步地，湿度检测在微处理模块的gpio(hum_io_l)输出高电平的中间点进行，gpio(an_hum)读取当前湿度采样电阻器的ad值，结合gpio(an_temp)读取当前温度采样电阻器的ad值，通过微处理器自身温湿度表格得到湿度值并通过显示模块(101)把湿度值显示出来。

进一步地，湿度故障检测在微处理模块的gpio(hum_io_h)输出高电平的中间点进行，即湿度传感器作为采样介质，当本体处于短路或者开路的故障情况下，gpio(an_hum)检测的ad值必定准确检测。

本发明具有如下突出的实质性特点和显著技术进步：

1、本发明涉及的湿度检测装置，其结构特点在于：包括湿度显示模块、温度及湿度传感器接口模块、温度传感器、湿度传感器和微处理模块，湿度显示模块与微处理模块的com端和seg端相连接以把湿度信息或湿度故障信息显示出来；温度及湿度传感器接口模块具有若干个i/o端口，所述i/o端口分别连接温度传感器、湿度传感器和微处理模块，以把温度传感器、湿度传感器输入的采样信号转换微处理器需要的电信号；微处理器,具有中央处理单元、存储单元和若干个i/o端口，所述i/o端口分别连接湿度显示模块和温度及湿度传感器接口模块，以读取温度传感器采样电信号、湿度传感器采样电信号，通过所述采样电信号与微处理器内存的数据对比确定得到湿度值并通过显示模块显示出来，同时进行湿度传感器故障检测；因此能够解决现有技术的湿度检测结构存在不能兼顾湿度检测和检测结构自身故障检测、功能单一、检测结果易出差错等问题，具有能兼顾湿度检测和检测结构自身故障检测、功能兼备、检测结果准确等突出的实质性特点和显著技术进步。

2、本发明涉及的湿度检测装置的故障检测方法，其特征在于：1)检测开始处于微处理器的gpio(hum_io_l)输出高电平且gpio(hum_io_h)输出低电平的时机；2)检测湿度采样电阻器的电信号采样电压转换数值的起始时间在与微处理器的gpio(hum_io_l)输出高电平的中间点进行处理；3)检测开始处于微处理器的gpio(hum_io_l)输出低电平且gpio(hum_io_h)输出高电平的时机；4)检测湿度采样电阻器)的电信号采样电压转换数值的起始时间在与微处理器的gpio(hum_io_l)输出高电平的中间点进行处理。因此能够解决现有技术的湿度检测结构存在不能兼顾湿度检测和检测结构自身故障检测、功能单一、检测结果易出差错等问题，具有能兼顾湿度检测和检测结构自身故障检测、功能兼备、检测结果准确等突出的实质性特点和显著技术进步。

附图说明

图1是湿度检测装置一个实施例的电路结构框图。

图2是温度及湿度传感器接口模块的结构框图。

图3是湿度显示模块的结构框图。

图4是温度及湿度传感器接口模块的一个实施例的电路图。

图5是微处理模块的一个实施例的电路图。

图6湿度传感器湿度检测流程图。

图7湿度传感器故障检测流程图。

图8-图10是本发明的检测原理图。

具体实施方式

具体实施例1：

参照图1，本实施例涉及的湿度检测装置，包括湿度显示模块101、温度及湿度传感器接口模块102、温度传感器103、湿度传感器104和微处理模块105，湿度显示模块101与微处理模块105的com端和seg端相连接以把湿度信息或湿度故障信息显示出来；温度及湿度传感器接口模块102具有若干个i/o端口，所述i/o端口分别连接温度传感器103、湿度传感器104和微处理模块105，以把温度传感器103、湿度传感器104输入的采样信号转换微处理器需要的电信号；微处理器105,具有中央处理单元、存储单元和若干个i/o端口，所述i/o端口分别连接湿度显示模块101和温度及湿度传感器接口模块102，以读取温度传感器采样电信号、湿度传感器采样电信号，通过所述采样电信号与微处理器内存的数据对比确定得到湿度值并通过显示模块101显示出来，同时进行湿度传感器故障检测。

本实施例中：

参照图3，湿度显示模块101由发光二极管组成的双8共阴数码管组成。

参照图2和图4，温度湿度传感器接口模块102由电阻器1021-电阻器102和四针插座器1026组成，电阻器1021的a端与微控制器(105)gpio(an_temp)相连，电阻器1021的b端与四针插座器1026的c端相连，构成限流保护gpio；电阻器1022的a端与微控制器105的gpio(an_hum)相连，电阻器1022的b端分别与电阻器1023的a端及四针插座器1026的b端相连，构成限流保护gpio；电阻器1023的a端分别与电阻器1022的b端相连及与四针插座器1026的b端相连；电阻器1023的b端与微处理器105gpio(hum_h_io)相连，构成湿度采样分压(注：使用高精度电阻器)；电阻器1024的a端与装置系统地gnd相连接，电阻器1024的b端分别与电阻器1021的b端相连及与四针插座器1026的c端相连、与电容器1025的a端相连，构成温度采样分压(注：使用高精度电阻器)；电容器1025的a端分别与电阻器1021的b端相连及与电阻器1024的b端相连、与四针插座器1026的c端相连，电容器1025的b端连接电源5v的正极，构成温度采样信号进行滤波回路，以得到稳定的温度采样信号；四针插座器1026的a端与微处理器105的gpio(hum_l_io)相连；四针插座器1026的b端分别与电阻器1022的b端相连及与电阻器1023的a端相连；四针插座器1026的c端分别与电阻器1021的b端、电阻器1024的b端、电容器1025的a端相连；四针插座器1026的d端分别与电容器1025的b端电源正极相连，以连接温度传感器和湿度传感器。

温度传感器103采用参数为r25＝5.0kω±1％、b25/50＝3470k±1％的具有负温度特性的热敏电阻元件；湿度传感器(104由型号为his-06的湿度传感器构成(日本北陆his-06)。

参照图5，微处理器105由8位c51内核单片机芯片构成，其从i/o端口读取温度传感器和湿度传感器采样的电信号，微处理器105的gpio(hum_io_l)输出电平与gpio(hum_io_h)输出电平是互为互补高低电平，周期ms级，构成湿度检测方法和故障检测方法的必要条件。

参照图6-图7，本实施例涉及的湿度检测装置的故障检测方法，其特征在于：

1)检测开始处于微处理器105的gpio(hum_io_l)输出高电平且gpio(hum_io_h)输出低电平的时机；

2)检测湿度采样电阻器1023的电信号采样电压转换数值的起始时间在与微处理器105的gpio(hum_io_l)输出高电平的中间点进行处理；

3)检测开始处于微处理器105的gpio(hum_io_l)输出低电平且gpio(hum_io_h)输出高电平的时机；

4)检测湿度采样电阻器1023的电信号采样电压转换数值的起始时间在与微处理器105的gpio(hum_io_l)输出高电平的中间点进行处理。

进一步地，湿度检测在微处理模块105的gpio(hum_io_l)输出高电平的中间点进行，gpio(an_hum)读取当前湿度采样电阻器1023的ad值，结合gpio(an_temp)读取当前温度采样电阻器1024的ad值，通过微处理器自身温湿度表格得到湿度值并通过显示模块101把湿度值显示出来。

进一步地，湿度故障检测在微处理模块105的gpio(hum_io_h)输出高电平的中间点进行，即湿度传感器104作为采样介质，当本体处于短路或者开路的故障情况下，gpio(an_hum)检测的ad值必定准确检测。

从说明书附图解释可知，湿度传感器一引脚a连接微处理器hum_l_io，湿度传感器一引脚b连接湿度采样电阻器1023，湿度采样电阻器1023连接微处理模块105的hum_h_io，检测湿度方法是微处理模块的hum_l_io,hum_h_io输出一对互补电平，翻转周期1ms(ms级别)，检测湿度时机是hum_l_io高电平hum_h_io低电平时且hum_l_io电平中点处读取湿度采样电阻器(1023)电信号，结合当前温度查询微处理器湿度表转换成湿度值。湿度传感器故障检测方法，是微处理模块的hum_l_io低电平hum_h_io高电平且hum_h_io电平中点处读取湿度传感器本体电信号，判别湿度传感器本体电信号大小进行判定湿度传感器是否故障(开路或短路)；

参照图8-图10，本实施例的检测原理如下：

温度传感器103和湿度传感器104输出的总共四根线通过四针插座1026分别与5v电源、经过电阻r1021接an_temp、通过电阻器1022接an_hum和通过电阻器1023接hum_h_io、hum_l_io。

ad值(按8位来说)就是把0-5v分为255份，ad值为1即电压有5/255*1＝0.02v。传感器本体短路故障，电压接近0那么ad接近位0，ad<2可判定为短路故障。传感器本体开路故障，考虑其他阻抗电压超过4.5v那么ad>230可判定为开路故障。

本实施例中：

显示电路模块101(数码管/led/lcd),微处理模块105的主控芯片为89c51单片机芯片；

qa_sp4:分开检测。

qa_sp5:检测湿度时hum_l_io输出高电平500us，hum_h_io输出低电平500us，构成1khz的翻转波形。检测湿度读取湿度电信号的时机就是hum_l_io输出250us的时刻进行读取，就是电平中点。

qa_sp6:意思是读取比较稳定电信号。

qa_sp7:微处理器单片机的一个普通gpio，命名hum_l_io用来区别其他gpio

qa_sp8：互补电平的意思就是hum_l_io输出高电平时，那么hum_h_io就是输出低电平，反之hum_l_io输出低电平时，那么hum_h_io输出高电平。