温湿度自动测试系统的设计与实现

　　1　AD590及M S01的特点与工作原理

　　温度检测选用集成温度传感器AD590,其特点是体积小、热惰性小,非线性误差小和校准方便,适合于动态温度测试和远距离测温。AD590的测温范围是-55~+150℃;灵敏度1μA/℃;使用电源电压+4~+30V,温度25℃时输出电流为278μA,其使用接法如图1所示。

　　R为温度信号取样电阻,取样的电压信号经温度调节放大器电路变换成0~5V的电压信号送分机的A/D转换。由于AD590输出特性呈线性关系,因此温度测量通道无需线性处理。

　　湿度检测选用MS01型陶瓷湿敏传感器。此传感器使用寿命长,可在恶劣的环境条件下工作,可以检测1%RH的低湿状态,并具有灵敏度高、工作温度范围宽、稳定性好、过载能力强及体积小、成本低和机械强度高等特点。但这种湿敏传感器工作时必须使用交流电源供电,否则会使感湿层因极化而降低灵敏度。MS01湿敏传感器的输出特性为非线性,在场所内主要湿度范围内阻值随相对湿度呈近似指数规律变化,其变化规律的数学模型为:

　　式中:Z—传感器相对湿度对应的电阻值;RH—相对湿度值。

　　根据湿敏传感器非线性输出特性设计的湿度检测通道原理结构框图如图2所示。

　　信号发生器产生频率为14Hz、幅值为12V的甚低频交流脉冲信号向湿敏传感器供电,传感器输出与湿度相对应的电流检测信号,检测信号经调节放大电路放大后,整流滤波成为直流信号。由于湿度与检测电流的非线性关系,系统采用线性化电路对检测信号进行线性化处理,线性化后的湿度检测信号经A/D转换后送分机,分机CPU系统将对其进行处理。

　　2　自动测试系统的构成

　　温度、湿度自动测试系统以工控机为主控机,以8031单片机为分机及其外围电路组成分系统,以CAN总线适配卡连接主机和分机组成温度、湿度自动测试系统。所有测量操作均由主控机控制软件来完成。每个主机可控制1~200个分机,每个分机可以接收分布于厂房、工作房典型位置的1~256个温度和湿度传感器的输出信号。主机置于中心控制室,分机置于工作房内。检测人员可以从中心控制室的主机屏幕或打印材料上实时监控每个工作场所的温度和湿度情况,自动测试系统原理结构框图如图3所示。温度与湿度传感器得到的测量信号,经分机的信号处理电路变成0~5V直流信号,该信号通过A/D转换后送单片机进行数据分析和处理。单片机根据主机的命令通过通讯接口传输检测信息。由于各工作房对温度、湿度的要求不同,因此温度、湿度控制系统根据检测到的分机温度与湿度测量结果,判断温度、湿度是否超出规定的变化范围,由此控制系统自动报警和控制空调或去湿机等设备的启停。