计量实验室环境条件检测保障装置的设计

    0　引言

    标准工作条件是计量检定工作的重要指标。GJB2725—96《校准实验和测试实验室通用要求》的4.5.3号规定,实验室应有必要的监测、记录、控制环境条件的装置。标准设备及待检仪器应在标准工作条件下检定、校准和使用。标准条件中尤其以温湿度、静电最易影响计量结果的准确度。针对这一情况,研制可靠且实用的环境条件测控仪器是非常重要的。本文介绍的环境条件测控装置既可保证温、湿度满足检定规程的要求,还可实现对静电参数的检测,具有方便的通讯接口便于功能扩展,且附设了可自动预热仪器设备的多点时间控制电路。该装置可实现如下功能:

    ·实时检测环境温湿度的变化并记录存储;

    ·控制环境温湿度满足检定规程的要求;

    ·实时检测静电的变化并显示;

    ·具有定时和提前预热仪器设备的功能;

    ·具有语音提示功能,可实现仪器操作和工作管理提示;

    ·配有通信接口,方便测控系统的组成。

    1　装置的硬件设计

    该装置的硬件框架如图1所示。

    该装置主要由微处理器AT89C51及外部电路构成。AT89C51单片机的指令系统与MCS51完全兼容,内含2KE2PROM程序存储器,本身就是一个最小完整单片机系统。外扩的数据存储器,用于数据信息的保存。AT89C51外接温湿度采样电路及电器驱动电路,实现温湿度的控制。它主要包括本机地址设定电路、采样电路、键盘显示电路、看门狗电路、电器驱动电路、静电检测、时间设置及定时驱动电路、RS232通信电路等部门。

    1.1　温湿度检测电路

    该部分电路由温度检测和湿度检测电路组成。温度传感器选用DALLAS公司研制生产的一线式数字温度计DS1820,它有如下特点:只要一根I/0线就能完成通信功能;多个DS1820不需要外部元件就可以公用一条数据线进行通信;可以通过数据线供电;检测温度范围为-55℃～+125℃;51精度为0.5℃;用9bit数字量来表示温度;每次将温度转换成数字量需200ms;可定义一个不变的温度设置为报警温度。

    在本装置中我们采用三块DS1820串联实现对实验室环境温度的检测,AT89C51同三块DS1820通信只通过一根I/0口线,连接电路如图2所示;

湿度传感器选用电容式湿敏传感器,其变送电路如图3所示,其中7556为A/D转换器。

    1.2　静电检测电路

    静电是同性束缚电荷的积累,积累到一定程度时便会引起危害甚至灾难,如静电的放电引起爆炸、干扰标准设备等,而且随着高分子材料的广泛应用,静电的危害问题越来越严重。为了防止静电造成危害,首先要利用仪器测量静电产生的状况,然后采取措施消除静电。在计量实验室中,对静电进行测量与研究已变得越来越重要。静电测量属于微弱信号检测,没有很精确有效的感应材料,设计中采用交变的电容C(t)作为传感器感应静电。其原理可由下式说明: