數字溫溼度表的製作方法
2023-12-10 00:03:31
專利名稱：數字溫溼度表的製作方法
技術領域：
本實用新型是涉及一種測量溫度和溼度用的數字溫溼度表。
目前，測量空氣溫度和溼度常常採用乾濕球結構裝置，即在有刻度的透明玻璃管內下端裝一乾濕球，該結構需要經常加水，而且讀溼度不直觀，需要經過查表才能從表上讀出溼度值，很麻煩；也有採用電子裝置測溫溼度的，但其設備成本高，多用在高檔設備上，而且傳感器也隨著設備的要求不同而各有所不同，不易於生產和推廣應用。
本實用新型的目的就是提供一種新型的數字溫溼度表，可有效地解決測溫溼度不直觀和使用麻煩的問題。
本實用新型的目的是這樣來實現的，在箱體前面部開溫度顯示窗和溼度顯示窗，窗內裝顯示管，顯示管顯示由箱體內的電路實現，顯示電路由模擬部分與數字部分構成，採用單片機、模數轉換，使溫度、溼度直接溼示到數碼管上，一目了然。
本實用新型其結構簡單，使用方便，讀數直觀，而且通過通訊孔可與計算機相連，把數據發送到計算機上，實現遠程監控，使用起來簡便、明了，易於生產和普及應用。
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。
圖1為本實用新型的箱體結構圖。
圖2為本實用新型的電路圖。
由圖1、圖2給出，本實用新型是由箱體及其內部的電路構成，箱體1前面部上有溫度顯示窗2、溼度顯示窗3，下部有開關4，箱體1側面有外接通訊孔5和透氣孔6，其內部電路由模擬部分和數字部分構成，模擬部分由溫度變換和溼度變換電路組成，數字部分由主控和顯示電路組成。
由圖2給出電路的詳細結構。
一、模擬部分的溫度變換電路和溼度變換電路分別為1．溫度變換電路是由運算放大器U8:B與溫度感應電阻R15、電阻R14組成的恆流源及由電阻R21、R18、R22、R23、電位器P2、P3、P4構成的電阻分壓器組成，其作用是將溫度感應電阻R15的阻值轉變成可測量的電壓值。流過電阻R15的電流由運放U8:B的反向輸入電壓決定；運放U8:A與電阻R19、R20、R24構成電壓跟隨器，給電阻分壓器及模數轉換提供一個基準電壓。電阻分壓器，輸出高、中、低三個電壓通向模擬開關U6的第二組輸入端。U6的第二組輸出端同U8:B的反相輸入端相連，這樣U6把電阻分壓器傳過來的三電壓之一傳送到U8:B的反相輸入端，這樣就可使R15上的電流保持一定值上。所以，當溫度電阻R15的電阻值隨溫度變化時，R15上的電壓也就隨之變化。另外通過U6控制恆流源的輸入電壓，可使R15上的電壓變化範圍總是保持在一定範圍內。運算放大器U8(簡稱運放U8)採用LM324型，由U8:A、U8:B部分構成；U6為CD4052雙模擬開關。
2．溼度變換電路是由振蕩器、解調器、放大器三部分構成，其作用是將溼度傳感器所感應的溼度值轉換成可測量的電值。其中振蕩器由運算放大器U1:A、電容C3、C4、C5、電阻R7、R8、R9、二極體D4、D5組成，它產生1KHZ的正弦波，通過電容C2濾去直流成分，通過電阻R6和溼敏元件RH，當溼度有所變化時，RH對交流信號的阻抗會隨溼度變化而變化。所以，當交流信號通過R6和RH後，振蕩波就成溼度的調幅波；解調器由運算放大器U1:B、二極體D1、D2、D3、電解電容E1、電阻R4、R6組成，它將經R6、RH過來的調幅波變成相應的直流信號；放大器由運算放大器U1:B、電阻R2、R3、電容C1、電位器P1組成，它是將解調後的直流信號放大並輸出。電阻R1是用於增大輸出阻抗，電容C14、電解電容E6是用於濾去交流信號。
由集成電路U2、電容C12、C6、電阻R12構成的模數轉換器和摸擬開關U6組成模擬轉換電路。
模擬開關U6可以將溫度變換後的信號或溼度變後的信號傳送到模數轉換器。至於是溫度信號還是溼度信號傳送到模數轉換器上，經集成電路U7控制。這樣，模數轉換器就可以在某一時刻將溼度信號轉換成數位訊號，下一時刻將溼度信號轉換成數位訊號。模數轉換器，它將模擬開關傳過來的信號轉換成數位訊號；並將結果通過數據總線傳送到U7內。U7採用pic16C57型。
二、數字部分的主控電路、顯示電路1．主控電路由集成電路U7、晶體振蕩器T1、電容C8、C7、電阻R13、R16、R17、電解電容E3、四腳插頭P5構成。晶體振蕩器T1與電容C8、C7與U7構成振蕩電路，為U7工作提供一個振蕩信號。R13、E3構成U7的上電復位電路。U7通過15、17腳控制模擬開關U6(CD4052)的兩組輸出與哪組輸入相通。U7通過8腳控制U2何時開始摸數轉換，通過9腳控制模數轉換的結果輸出到數據總線上。這樣U7便可將數據讀入，並計算了。U7通過16腳控制八位數據鎖存器U4將數據總線上的數據送到U4的輸出端並保持到下一次輸入。
2．顯示電路由U4和5個數碼管(LED1--LED5)，U7的10--14腳組成。當U7的10腳為低電平，11--13腳為高電平時，U4將數據通過電阻排U5送出數碼管的筆段碼。
在上述電路中，一般U1為LM324型，是由U1:A、U1:B、U1:C、U1:D四個運算放大器組成，U2為功能模數轉換電路，採用ADC0804型。電路接線關係為電阻R10的一端與電阻R11的一端、運算放大器U1:D的同相輸入端(U1第12腳)相連。R10的另一端與電源正極相連，R11的另一端與電源地相連。這樣R10與R11構成分壓電路。U1:D的反相輸入端(第13腳)與它的輸出(第14腳)相連。同時，U1:D的輸出端又與U1上的其它三個運放的同相輸入端(U1的第3腳、第5腳、第10腳)相連。此時，U1:D給其它三個運算放大器(U1:A、U1:B、Ur:C)提供基準電壓。
電阻R9的一端與電容C5的一端、電容C3的一端相連。C5的另一端與電容C4的一端、電阻R8的一端相連。R9與R8的另一端與U1:D的輸出端相連。C4的另一端與電阻R7的一端與運算放大器U1:A的反相輸入端(U1的第2腳)相連。R7的另一端與二極體D4的正極、D5的負極相連。C3的另一端與二極體D4的負極、D5的正極、運算放大器U1:A的輸出端(U1的第一腳)相連。C3與C5、C4構成一充放電迴路，與電阻R7、R8、R9以及二極體D4、D5、U1:A構成一1KHZ的振蕩器。U1:A的輸出端，與電容C2的一端連，C2的另一端與電阻R6的另一端、RH(溫度傳感器)的一端相連。U1:A輸出的振蕩波形，經電容C2，濾去直流部分，再經過R6、RH。RH、R6的另一端與運算放大器U1:B的反相輸入端(U1的第6腳)、二極體D2的負極、二極體D3的正極相連。U1:B的輸出端(U1的第7腳)與二極體D1的負極、D2的正極相連。D3的負極與電阻R5的一端相連。電阻R5的另一端與D1的正極、電阻R4的一端、電解電容E1的正極相連。
這樣，經R6、RH過來的交流信號，成為根據RH變化的調幅波。U1:B隨著輸入的變化，U1:B的輸出也跟著變化，同時，通過D2、D3、R5對電解電容E1充電。當U1:B的輸出電壓下降時，E1經D1放電。此時E1上的電壓值與通過R6、RH的交流波成正比。
電阻R4的另一端與U1:C的反相輸入端(U1的第9腳)、電阻R2的一端、電阻R3的一端、電容C1的一端相連。R3的另一端與可調電位器P1一端相連。P1另一端與它自身的可調端、電源正極相連。R2的另一端與C1的另一端、U1:C的輸出(U1的餘腳)、電阻R1的一端相連。
E1上的電壓經R4傳至U1:C的輸入端，運算放大器U1:C與電阻R2、R3、電位器P1構成電壓放大電路。C1的作用是防止高頻串擾。R1是為增加輸出阻抗。R1的另一端與C14的一端、電源E6的一端、U6(CD4D52)的第12腳相連。
電阻R19一端與電源正極相連，另一端與U8:A的同相輸入端(U8的第3腳)、電阻R20的一端相連。R20的另一端與R24的一端相連，R24的另一端與電源地相連。U8:A的反向輸入端(U8的第2腳)與自身的輸出端(U8的第1腳)相連。R19與R20、R24成為一分壓電路輸出到U8:A的同相輸入端。此時，U8:A的輸出與R19、R20之間的電壓相等。
U8:A的輸出端又與電阻R21的一端相連。R21的另一端與電阻R18的一端、電阻R22的一端、可調電阻P2的一端相連。P2另一端與電源地相連，可調端與U6的第2腳相連。R22的另一端與電阻R23的一端、可調電阻P4的一端、可調電阻P3的一端相連。R23的另一端，P4的另一端，P3的另一端分別與電源地相連。P4的可調端與U6的第4腳相連。P3的可調端與U6的第4腳相連。P3的可調端與U6的第5腳相連。U7為PIC16C57，U7的18腳與U4的3腳、U2的18腳相連。作為數據總線的最低位。U7的19腳、U2的17腳、U4的4腳相連。U7的20腳、U2的19腳、U2的17腳、U4的4腳相連。U7的20腳、U2的16腳、U4的7腳相連。U7的21腳、U2的15腳、U4的8腳相連。U7的22腳、U2的14腳、U4的13腳相連。U7的23腳、U2的13腳、U4的14腳相連。U7的24腳、U2的12腳、U4的17腳相連。U7的25腳與U2的11腳、U4的18腳相連。U7的26腳與晶體振蕩器T1的一端、電容C8的一端相連，U7的27腳與晶體振蕩器的另一端、電容C7的一端相連。電容C7、C8的另一端與電源地相連。U7的26腳、27腳與晶體振蕩器、電容C7、C8構成振蕩電路。U7的1腳與電源地相連。U7的28腳與電阻R13、電解電容E3的正極相連。電阻R13的另一端與電源正極相連。E3的負極與電源地相連。R13與E3構成U7的復位電路。U7的6腳與電阻R26的一端、電阻R17的一端相連。R26的另一端與電源正極相連。R17的另一端與插座P5的4腳相連。U7的7腳與R26的另一端、R16的一端相連。R16的另一端與P5的3腳相連，R26的中一端與電源正極相連。P5的1腳與電源正極相連，P5的2腳與電源地相連。P5是用於外接電源及通信之用。U7的8腳與U2的3腳相連。U7通過此腳控制U2的模數轉換是否開始。U7的9腳與U2的2腳相連，U7通過此腳，控制U2的模數轉換結果何時出現在數據總線上。
U7的10腳與數碼管LED1的3腳相連。U7的11腳與數碼管LED2的3腳相連。U7的12腳與數碼管LED3的3腳相連。U7的14腳與數碼管LED4的3腳相連。U7的15腳與數碼管LED5的3腳相連。U7的15腳與U6的9腳相連。U7的17腳與U6的10腳相連。U7通過這兩腳控制U6的開關狀態。U7的16腳與U4的11腳相連。U7通過此腳控制U4的輸出。U4的2腳與電阻排U5的1腳相連。U4的5腳與電阻排U5的2腳相連。U4的6腳與電阻排U5的3腳相連。U4的9腳與電阻排U5的4腳相連。U4的12腳與電阻排U5的5腳相連。U4的15腳與電阻排U5的6腳相連。U4的16腳與電阻排U5的7腳相連。U4的19腳與電阻排U5的8腳相連。
電阻排U5的16腳與數碼管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5的1腳同時相連。電阻排U5的15腳與數碼管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5的2腳同時相連。電阻排U5的14腳與數碼管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5的4腳同時相連。電阻排U5的13腳與數碼管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5的5腳同時相連。電阻排U5的12腳與數碼管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5的6腳同時相連。電阻排U5的11腳與數碼管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5的7腳同時相連。電阻排U5的10腳與數碼管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5的9腳同時相連。電阻排U5的9腳與數碼管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5的10腳同時相連。
U6的13腳與U2的6腳相連。作為模數轉換的輸入端。U2的7腳、1腳、8腳與電源地相連。U6的6腳、7腳與電源地相連。U4的1腳與U6的1腳、U7的4腳、U8的11腳，U1的11腳與電源地相連。U4的20腳與U7的2腳、U6的16腳、U1的4腳，U8的4腳與電源地相連。電容C9的一端、電容C10的一端、電容C11的一端與電解電容E4的正極、電解電容E5的正極與電源正極相連。C9的一端、C10的另一端、C11的另一端與E4的負極、E5的負正極與電源負極相連。
上述實施例電路中，其元件典型數字為二極體D1、D2、D3、D4、D5為4001型；電阻(單位歐姆)R110KR768KR135KR251KR810KR1452R322KR95.6K R15(為溫敏電阻，它的電阻值隨著溫R45.6K R10 10K度變化而變化，型號為RF51)R5220R11 10KR16100R61M R12 10KR13100R18 52 R215KR241.5KR19 1K R221KR2510KR20 5.6K R23 200R2610K電容(單位法拉)C10.1μ C24.7μ C30.01μC40.01μC50.01μ C6150PC715P C815P C90.1μC10 0.1μ C11 0.1μC12 0.1μE147μ E222 μE310μE4100μ E5100μE64.7μE74.7μ E810μT1為4MHZ晶體振蕩器。P1J為10K歐的可調電位器。P2、P3、P4均勻為1K歐可調電位器。
權利要求1．數字溫溼度表，是由箱體及其內部電路構成，其特徵在於箱體(1)前面部上有溫度顯示窗(2)、溼度顯示窗(3)，下部有開關(4)，箱體(1)側面有外接通訊孔(5)和透氣孔(6)，其內部電路由模擬部分和數字部分構成，模擬部分由溫度變換和溼度變換電路組成，數字部分由主控和顯示電路組成。
2．根據權利要求1所述的數字溫溼度表，其特徵在於所說的溫度變換電路是由運算放大器U8:B與溫度感應電阻R15、電阻R14組成的恆流源及電阻R21、R18、R22、R23、電位器P2、P3、P4構成的電阻分壓器組成，運放U8:A與電阻R19、R20、R24構成電壓跟隨器，給電阻分壓器及模擬轉換提供基準電壓，電阻分壓器輸出高、中、低電壓通向模擬開關U6的輸入端，U6的輸出端同U8:B的反相輸入端相連。
3．根據權利要求1所述的數字溫溼度表，其特徵在於所說的溼度變換電路是由振蕩器、解調器、放大器三部分構成，所說的振蕩器由運算放大器U1:A、電容C3、C4、C5、電阻R7、R8、R9、二極體D4、D5組成；解調器由運算放大器U1:B、二極體D1、D2、D3、電解電容E1、電阻R4、R5組成；放大器由運算放大器U1:B、電阻R2、R3、電容C1、電位器P1組成。
4．根據權利要求1所述的數字溫溼度表，其特徵在於主控電路由集成電路U7、晶體振蕩器T1、電容C8、C7、電阻R13、R16、R17、電解電容E3，四腳插頭P5構成；顯示電路由數據鎖存器U4和5個數碼管LED1--LED5、集成電路U7組成。
專利摘要本實用新型是一種測量溫度和溼度用的數字溫溼度表,它是在箱體前面部開有溫度顯示窗和溼度顯示窗,窗內裝顯示管,顯示管顯示由箱體內的電路實現,顯示電路由模擬部分與數字部分構成,採用單片機,模擬轉換,使溫度、溼度直接顯示到數碼管上,其結構簡單,使用方便,一目了然,而且可同計算機連用,實現遠程監控,易於生產和普及應用。
文檔編號G01K7/00GK2310988SQ9724987
公開日1999年3月17日 申請日期1997年11月22日 優先權日1997年11月22日
發明者許天生 申請人:許天生