智能温湿度调节仪

　　1　工作原理和技术指标

　　1·1　原理框图

　　智能温湿度调节仪,以单片机为核心,它将来自温、湿度检测部分的4~20 mA电流信号,进行运算、处理,显示温度和湿度,另一方面根据实际需要决定是否有温度或湿度输出。原理框图如图1所示。

　　1·2　主要技术指标

　　(1)量程:温度测量为0~80℃;湿度测量为0~100%RH,对应模拟输出为4~20mA.

　　(2)精度等级:相对湿度量程5%~98%RH,补偿温度范围:40℃,2%RH;50℃,3%RH;80℃,5%RH;温度:0~50℃精度为0.5%;50~80℃精度为1%。

　　(3)温度传感器适用温度范围:-40~100℃.

　　(4)负载能力:恒流负载100~500Ω(4~20mA)。

　　(5)稳定性:常温及低温状态下湿度测量3年漂移量1%~2%RH,高温、高湿(40℃,80%RH以上)环境下湿度测量漂移量每年1%RH,传感器不失效寿命5~8a.

　　(6)响应时间:升湿1s,脱湿10s~2 min,升温5s左右,降温<2min.

　　2　硬件设计

　　2·1　温度检测

　　温度检测采用热敏电阻传感器。优点:

　　(1)负温度系数的半导体热敏电阻温度系数大,约3%~6%,因此测温灵敏度高。(2)ρ很大,连接导线的误差可以忽略不计。缺点:互换性差,电阻值与温度的关系非线性。电阻与温度关系式如下:

式中:Rt为热敏电阻温度为t时的电阻值;A,b为常数,t为温度。

　　为了克服上述缺点,通常将热敏电阻和精密固定电阻并联起来,组合成复合热敏电阻器,合成电阻值随温度呈线性关系。电路如图2所示Rt1,Rt2,Rt3,Rt4,RW1,RW2,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R10,R11,R12,C1,C2,IC0,IC1构成了温度-电压转换电路,由于采用了复合热敏电阻器和补偿电路,可获得较好的线性、高可靠性和快速响应。

　　2·2　湿度检测

　　湿度检测采用了高分子电容湿敏元件,当高分子介质吸湿后电容发生变化,由于高分子薄膜做得很薄,故元件能迅速吸湿和脱湿,所以元件有滞后小和响应速度快等特点。电路如图3所示。RS为湿度检测元件;C9,C7,DW1,R43,R44,R45,R46,R47,IC3构成了低频振荡电路,产生振荡信号供RS工作;RW5,C6,C7,D2,D1,R20,R26,IC1构成了半波整流电路,将交流信号变成直流信号,经C10电容滤波后,由IC2及其相关电阻组成的接入温度补偿信号电路,可以获得较好的补偿效果。

　　2·3　其他电路

　　A/D转换电路采用了TLC0832八路双通道串行逼近模数转换器。基准电压VREF在内部接到VCC上,可以得到满比例尺转换,获得最高的转换分辨率。单片机选用AT89C51,显示驱动电路选用达林顿晶体管阵列5G1413作为驱动器件,键盘电路由“设定键”、“移位键”、“加1键”、“减1键”及其相应的上拉电阻组成,进行温度和湿度的设定。