倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)2

第二章方案的比較和論證當(dāng)將單片機用作測控系統(tǒng)時，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測信號是其核心任務(wù)；而對測控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。2.1溫度傳感器的選擇方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件。現(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點為精度高、測量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測量。鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測中高精密測溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點是價格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。按IEC標(biāo)準(zhǔn)測溫范圍-200～650℃，百度電阻比W（100）=1.3850時，R0為100Ω和10Ω，其允許的測量誤差A(yù)級為±（0.15℃+0.002|t|），B級為±（0.3℃+0.005|t|）。銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于-50～180℃測溫。方案二：采用AD590，它的測溫范圍在-55℃～+150℃之間，而且精度高。M檔在測溫范圍內(nèi)非線形誤差為±0.3℃。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無需進行線性校正，所以使用也非常方便，借口也很簡單。作為電流輸出型傳感器的一個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強的抗外界干擾能力。AD590的測量信號可遠(yuǎn)傳百余米。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計系統(tǒng)對于溫度傳感器的選擇。2.2濕度傳感器的選擇測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。方案一：采用HOS-201濕敏傳感器。HOS-201濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ～1KHZ，測量濕度范圍為0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時為1MΩ。這種傳感器原是用于開關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。方案二：采用HS1100/HS1101濕度傳感器。HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時間，專利設(shè)計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在1%---100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH；響應(yīng)時間小于5S；溫度系數(shù)為0.04pF/℃?？梢娋仁禽^高的。綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。而且還不具備在本設(shè)計系統(tǒng)中對溫度-30～50℃的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設(shè)計的濕度傳感器。2.3信號采集通道的選擇在本設(shè)計系統(tǒng)中，溫度輸入信號為8路的模擬信號，這就需要多通道結(jié)構(gòu)。方案一、采用多路并行模擬量輸入通道。雅這種德結(jié)構(gòu)橋的模樣擬量徑通道存特點哄為：堂可以括根據(jù)隊各輸辰入量侍測量晨的餓薄要求告選擇怒不同算性能挎檔次固的器臉件。拋總體遭成本勢可以帖作得若較低姓。幅硬件怨復(fù)雜狗，故君障率拒高。遍軟件與簡單檔，各坊通道識可以掏獨立準(zhǔn)編程胃。戴方案泳二、延采用鎖多路漢分時掛的模侄擬量朗輸入妄通道程。拖數(shù)這立種結(jié)猛構(gòu)的鋤模擬壘量通扒道特容點為鄰：集對A見DC秒、S慣/H錘要求尖高。棄處理隙速度結(jié)慢。弊硬件塘簡單死，成練本低活。仁軟件暫比較括復(fù)雜甜。須綜合圖比較匆方案匯一與萌方案子二，孕方案賢二更斷為適澤合于疏本設(shè)磨計系航統(tǒng)對美于模每擬量蛾輸入怒的要爹求，著比較隊其框靠圖，楚方案住二更拉具備迅硬件題簡單羨的突酷出優(yōu)鹿點，緣所以執(zhí)選擇環(huán)方案喉二作突為信脊號的題輸入遺通道嚷。茶圖2貌-1脾多路毅并行摔模擬亦量輸鞋入通枕道市圖2乳-2窯多路巴分時殊的?？饠M量兩輸入蓮?fù)ǖ狼莸谌裾屡认当捉y(tǒng)總赴體設(shè)怖計芳本設(shè)文計是始基于霜單片煤機對左數(shù)字森信號降的高觸敏感駝和可葉控性督、溫什濕度刮傳感碑器可搏以產(chǎn)聾生模辱擬信卵號，有和A輛/D桶模擬株數(shù)字蟲轉(zhuǎn)換責(zé)芯片疼的性揚能，政我設(shè)勤計了買以8唯03耳1基隸本系備統(tǒng)為調(diào)核心色的一窄套檢畝測系暮統(tǒng)，餡其中眠包括掉A/焦D轉(zhuǎn)少換、添單片兇機、厲復(fù)位擇電路斗、溫逗度檢銀測、獨濕度永檢測俯、鍵明盤及塑顯示芳、報們警電身路、筑系統(tǒng)賭軟件爸等部訊分的唯設(shè)計皆。猛圖3駝-1歡積貓狹系蛛統(tǒng)總避體框階圖艘今本孩設(shè)計虎由信即號采納集、銳信號恥分析垃和信相號殃處理糕三個吉部分薦組成慮的。哈劃賄（一后）財信號鞏采集守雄由A快D5竭90章、H戰(zhàn)S1灑10第0及其多路粒開關(guān)方CD悔40細(xì)51紛組成凍；酷錯鄭（二菊）帆信號瞞分析君奸由A閣/D漆轉(zhuǎn)換粉器M租C膜14淋43候3、油單片捉機8透03現(xiàn)1基指本系搜統(tǒng)組繳成；掛賣霞（三惱）災(zāi)信號統(tǒng)處理澤漁由串百行口計LE掏D顯脅示器洽和報舟警系澆統(tǒng)等園組成酒。恨3．硬1句信顆號采合集魯3．糠1．返1腎溫沒度傳擴感器側(cè)集成楊溫度碎傳感量器A探D5竭90習(xí)是手美國揮模擬棵器件好公司刑生產(chǎn)擊的集哨成兩望端感聚溫電子流源即。寬主要蘇特性坊AD巧59爺0是生電流間型溫詠度傳昌感器習(xí)，通野過對怖電流究的測塵量可學(xué)得到赴所需稅要的甘溫度斬值。世根據(jù)村特性渡分擋宅，A榆D5牧90友的后臭綴以熱I，變J，停K，勾L，類M表連示。才AD性59驕0L貝，A驗D疑59龍0M俱一般博用于戀精密舉溫度目測量巾電路端，其焦電路體外形昏如圖附3-據(jù)2狠所示苦，它內(nèi)采用雕金屬為殼3私腳封渠裝，饑其中份1腳粱為電臣源正燥端V綁＋；棕2腳詢?yōu)殡姺伊鬏斃璩龆讼軮曾0糾；3屠腳為蒙管殼放，一妥般不篩用?？h集成寺溫度奶傳感臣器的棵電路螞符號養(yǎng)如圖嶄3-乘2所紡示。攻圖3疲-2群異AD捷59爆0外株形（高圖1霜）及代電路瓦符號泰（圖秋2）張1、幕流過派器件良的電瓦流（敗μ止A御）等裝于器唯件所腸處環(huán)嚇境的烈熱力碑學(xué)溫禁度（欲開爾屋文）渾度數(shù)踐，即肯：蒼I駐T帖/磨T如=1肚μ梅A剖/K啟式中斬：頌I奸T雞——巖流過麻器件腔（A柔D5課90缸）的摟電流腫，單趟位毫μ掙A。服T篇——拋熱力蚊學(xué)溫向度，伴單位拆K。茂六2拘、抱AD澤59吃0的疾測溫始范圍帖-5鹽5松℃逆-流+都15槍0今℃賓。長扔3、諸A胳D5慮90向的電攜源電樹壓范孩圍為純4V繞-3求0V科。電缸源電童壓可密在4治V-兩6V溫范圍扶變化魔，電慰流精I(xiàn)品T繪變化嗓1露μ華A，鈔相當(dāng)匹于溫么度變慕化1幫K。臥AD灶59奔0可咬以承川受4道4V陽正向籠電壓路和2默0V妻反向義電壓蘭，因眉而器雜件反繞接也戒不會鋤損壞購。雜4、廢輸出假電阻散為7賢10宗M借Ω壁。舒5、攏精度線高。比AD席59鋸0共衫有I逐、J己、K鮮、L碌、M箏五檔饅，其辛中M滑檔精忍度最廳高，界在晨-5果5媽℃粥～+最15獎0猜℃斃范圍轎內(nèi)，羅非線敘形誤蛾差上±沸0.洗3室℃弱。宏2塘AD毒59償0的豎工作果原理純由在被練測溫辨度一枕定時松，A松D5楊90暢相當(dāng)慶于一嗓個恒掠流源表，把錯它和塑5～床30切V的踩直流指電源敲相連鎖，并擇在輸勝出端扎串接界一個另1k救Ω的鎮(zhèn)恒值嶄電阻慧，那誓么，楚此電東阻上突流過做的電犧流將狐和被槍測溫儀度成梢正比靈，此燒時電予阻兩寶端將達(dá)會有呆1m眉V／端K的日電壓才信號喘。其到基本惡電路祖如圖慈3-廳3所菠示。裕圖3毫-3嫌A遼D5塔90牽內(nèi)部勵核心平電路倚屬圖醉3-遷3是排利用倉ΔU年BE妨特性武的集黎成P筍N結(jié)牢傳感希器的聰感溫脈部分俱核心抓電路示。其寇中T順1、解T2騙起恒優(yōu)流作企用，芬可用解于使壇左右部兩支吼路的駱集電除極電雁流I膽1和登I2囑相等還；T勢3、暑T4歷是感舉溫用豪的晶淡體管呢，兩小個管纖的材醉質(zhì)和價工藝鹽完全拴相同哨，但耽T3豎實質(zhì)煮上是起由n龜個晶挽體管史并聯(lián)凍而成蔬，因崖而其速結(jié)面叫積是六T4能的n毅倍。御T3園和T姓4的疤發(fā)射震結(jié)電抖壓U喇BE活3養(yǎng)和U扔BE自4限經(jīng)反時極性掙串聯(lián)亦后加啊在電跑阻R象上，阻所以否R上瘋端電缺壓為寄ΔU狀BE蟻。因論此，祖電流礎(chǔ)I1絕為：末于嘉I硬1串＝Δ遞U協(xié)BE款／R季＝（危KT嫌／q堡）（糠ln金n）抵／R誦訂對于飲AD禽59室0，條n＝消8，另這樣僻，電砍路的攻總電省流將貨與熱尋力學(xué)腥溫度場T成機正比秩，將差此電群流引狐至負(fù)鏟載電咱阻R跡L含上便偶可得跟到與茶T成篩正比含的輸堂出電鹿壓。葉由于樸利用嘗了恒稈流特拔性，娘所以紀(jì)輸出嘆信號額不受忽電源徒電壓肚和導(dǎo)越線電釀阻的騙影響部。圖釋3中瞧的電色阻R疫是在彩硅板歪上形繭成的鄉(xiāng)薄膜孟電阻殊，該修電阻淡已用呼激光射修正貴了其速電阻廊值，壁因而昏在基劫準(zhǔn)溫憤度下銀可得奴到1附μA存／K吩的I知值。喝圖3肯-4衛(wèi)A遭D5壁90幻內(nèi)部居電路肺引圖奴3-兇4所蜘示是層AD秩59屬0的茅內(nèi)部僵電路假，圖忘中的歇T1探～T貢4相谷當(dāng)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