温湿度测量仪102

摘要

为保证仓库日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。本系统研制了以PC机为控制核心，基于AD590及HS1100传感器的温度和湿度自动检测系统。这个系统能够对库区内每个库房中各仓位的温度及湿度的变化情况进行实时自动检测，一旦出现异常现象便于及时处理，有效地提高了事故的预见性和工作效率。
本系统由AD590及HS1100进行信号采集，经过MC14433对采集到的模拟信号进行数模变换，在单片机8031基本系统中进行数据处理，并具有实时显示及报警等功能。
通过计算机控制可以实现人机分离，节省人力物力，且本设计造价低，是比较理想的温湿度检测系统。
关键词： 单片机    温度传感器     湿度传感器       A/D转换     显示

Abstract 
For guaranteeing the warehouse daily smoothly progress, the major problem is to enhances the monitoring of the temperature and the humidity inside the warehouse . The traditional method is to use testing devices of Hygrometer, Hair Hygrometer, Double Metals measuring and Humidity Paper etc. Passing the labour power proceed examination, to match with the temperature and humidity requesting to proceed ventilating, reducing the Damp and  the temperature etc. This kind of artificial testing method Wasted a lot of time and the efficiency is very low,and the error is big. Therefore we need a kind of device that is the price cheaply, usage Conveniently and accurated measure the temperature and the humidity .The design of this system is consist of to the machine of PC that as to control core, according to AD590 and HS1100 measure automatically the temperature and the humidity.This system can be getting to the automatic examination for the variety circumstance between the temperature and the humidity of every areas inside the warehouse, once appearing the abnormality phenomenon is easy to handle,therefor the system increases effectively the prediction of the accidents and the work efficiency.
This system is proceeded by AD590 and HS1100 the signal collects, through MC14433 go to transformation the signal from simulation to figure,
And handling the signal in the 8031 of the MCU basic systems. And the system also has the functions of alarm  and the display.
Passing the controling of computer not only can make separation between mans and the machine, and aslo saving the resources of the manpower and the materials,and the design builds’s price is very low.  Therefore, It is a ideal design for temperature-humidity control system.

第二章    方案的比较和论证
当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。
传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。
2. 1温度传感器的选择
方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。
铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200～650℃，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±（0.15℃+0.002 |t|），B级为±（0.3℃+0.005 |t|）。
铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50～180℃测温。
                方案二：采用AD590，它的测温范围在-55℃～+150℃之间，而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。
  2. 2 湿度传感器的选择
测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。
方案一：采用HOS-201湿敏传感器。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ～1KHZ，测量湿度范围为0～100%RH，工作温度范围为0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）时为1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。
方案二：采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。
相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃。可见精度是较高的。
综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。而且还不具备在本设计系统中对温度-30～50℃的要求，因此，我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。
2. 3 信号采集通道的选择
在本设计系统中，温度输入信号为8路的模拟信号，这就需要多通道结构。
方案一、采用多路并行模拟量输入通道。
这种结构的模拟量通道特点为：
（1）    可以根据各输入量测量的饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得较低。
（2）    硬件复杂，故障率高。
（3）    软件简单，各通道可以独立编程。
方案二、采用多路分时的模拟量输入通道。
   这种结构的模拟量通道特点为：
（1）    对ADC、S/H要求高。
（2）    处理速度慢。
（3）    硬件简单，成本低。
（4）    软件比较复杂。
综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。