室內溫溼度檢測單元裝置製造方法

2023-04-28 02:45:11

室內溫溼度檢測單元裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種室內溫溼度檢測單元裝置，旨在提供一種將溫度和溼度傳感器裝置在一起能同時檢測環境溫、溼度的檢測裝置。本裝置它包括溫度檢測電路和溼度檢測電路，所述溫度檢測電路和溼度檢測電路裝置在同一殼體內，所述溫度檢測電路包括12V直流電源、測溫元件、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第一電阻至第十二電阻、增益調整電阻，所述溼度檢測電路包括12V交流電源、放大電路直流工作電源、溼度傳感器、第一晶體二極體、第二晶體二極體、電阻I至電阻VD、電容I至電容III、熱敏電阻，上述各元件及電源對應適配連接。本實用新型可應用於環境檢測領域。
【專利說明】室內溫溼度檢測單元裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及環境監測領域中溫溼度的檢測裝置，尤其涉及一種室內溫溼度檢測單元裝置。

【背景技術】
[0002]城市居民每天在室內工作、學習和生活的時間佔全天時間的百分之八十以上，一些老人、兒童在室內停留的時間更長。因此，居室環境與人類健康和兒童生長發育的關係極為密切。家居環境是家庭團聚、休息、學習和家務勞動的人為小環境。家居環境衛生條件的好壞，直接影響著居民的發病率和死亡率。室內環境保護越來越受到人們的重視，越來越多的人意識到室內空氣環境的溫溼度對人體健康的影響，實時了解和掌握環境的溫溼度就需必須的設備對其進行監測。
[0003]監測環境的溫、溼度要從溫度與溼度的傳感器講起:溫度傳感器從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導體技術的支持下，本世紀相繼開發了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據波與物質的相互作用規律，相繼開發了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種，現代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應用在生產實踐的各個領域中，也為人們的生活提供了無數的便利和功能。溫度傳感器有四種主要類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數字輸出兩種類型。從技術上又分為接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器；溼度傳感器在近年來的發展中取得了長足進步。溼敏傳感器正從簡單的溼敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發展，為開發新一代溼度、溫度測控系統創造了有利條件，也將溼度測量技術提高到新的水平。在工農業生產、氣象、環保、國防、科研、航天等部門，經常需要對環境溼度進行測量及控制。但在常規的環境參數中，溼度是最難準確測量的一個參數。用乾濕球溼度計或毛髮溼度計來測量溼度的方法，早已無法滿足現代科技發展的需要。這是因為測量溼度要比測量溫度複雜的多，溫度是獨立的被測量，而溼度卻受其他因素(大氣壓強、溫度)的影響。此外，溼度的標準也是一個難題，國外生產的溼度標定設備價格十分昂貴。溼度傳感器從技術上分為a)氯化鋰溼度傳感器、b)碳溼敏元件C)氧化鋁溼度計d)陶瓷溼度傳感器。
[0004]任何傳感器所輸出的信號均是很微弱的，需經必須的電路放大、整理後才能為顯示或控制裝置利用，目前市面上的類似裝置多為溫度或者溼度單獨的檢測裝置，將溫度和溼度傳感器裝置在一起的溫、溼度檢測裝置目前市面上尚未見到。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的問提是供一種將溫度和溼度傳感器裝置在一起能同時檢測環境溫、溼度的室內溫溼度檢測單元裝置。
[0006]本實用新型的技術方案是:本實用新型包括溫度檢測電路和溼度檢測電路，所述溫度檢測電路和溼度檢測電路裝置在同一殼體內，所述溫度檢測電路包括12V直流電源、測溫元件、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第一電阻至第十二電阻、增益調整電阻，所述溼度檢測電路包括12V交流電源、放大電路工作電源、溼度傳感器、第一晶體二極體、第二晶體二極體、電阻I至電阻VI1、電容I至電容II1、熱敏電阻，上述各元件及電源對應適配連接。
[0007]進一步地，所述溫度檢測電路中，所述第一電阻、測溫元件、第三電阻、第四電阻依次串聯後與所述12V直流電源並聯，所述第一電阻的另一端連接所述12V直流電源的負極並接電路共地，所述第四電阻的另一端連接所述12V直流電源的正極，所述第二電阻、第十二電阻、第五電阻依次串聯後，所述第二電阻的另一端連接所述第一電阻與所述測溫元件的串聯接點，所述第五電阻的另一端連接所述12V直流電源的正極，所述第三電阻與第四電阻的串聯接點連接所述第二放大器的正端，所述第十二電阻與第五電阻的串聯接點連接所述第一放大器的負端，所述增益調整電阻連接在所述第一放大器的正端和所述第二放大器的負端之間，所述第一放大器的正端和輸出端間並聯所述第七電阻，所述第二放大器的負端和輸出端間並聯所述第六電阻，所述第二放大器的輸出端與所述第三放大器的正端間分別連接著所述第八電阻的兩端，所述第一放大器的輸出端與所述第三放大器的負端間分別連接著所述第九電阻的兩端，所述第三放大器的正端通過所述第十電阻連接電路共地，所述第三放大器的負端與輸出端間分別連接所述第十一電阻的兩端，所述第三放大器的輸出端為信號電壓輸出端。
[0008]進一步地，所述溼度檢測電路中，所述溼度傳感器的I端通過所述電阻II與電路共地連接，所述溼度傳感器的I端通過所述電阻III與所述12V交流電源的一端連接，所述12V交流電源的另一端連接電路共地，所述溼度傳感器的2端連接所述電阻I的一端，所述電阻I的另一端連接所述電容I的一端，所述電容I的另一端連接所述第一晶體二極體的負極和第二晶體二極體正極，所述第一晶體二極體的正極接電路共地，所述第二晶體二極體負極連接所述電容II的一端、所述電阻IV的一端、所述放大器的正端，所述電容II的另一端連接電路共地，所述電阻IV的另一端通過所述電阻νπ連接電路共地，所述放大器的負端與輸出端間並聯著所述電阻V，所述放大器的輸出端還聯接著所述電阻VI的一端，所述電阻VI的另一端為信號電壓輸出端並通過所述熱敏電阻與電路共地連接，所述放大器工作電源連接直流工作電源VCC。
[0009]本實用新型的有益效果是:由於本實用新型它包括溫度檢測電路和溼度檢測電路，所述溫度檢測電路和溼度檢測電路裝置在同一殼體內，所述溫度檢測電路包括12V直流電源、測溫元件、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第一電阻至第十二電阻、增益調整電阻，所述溼度檢測電路包括12V交流電源、放大電路工作電源、溼度傳感器、第一晶體二極體、第二晶體二極體、電阻I至電阻VI1、電容I至電容II1、熱敏電阻，上述各元件及電源對應適配連接；所以本實用新型利用溫度檢測電路進行溫度檢測，溼度檢測電路進行室內溼度是一種將溫度和溼度傳感器裝置在一起能同時檢測環境溫、溼度的檢測裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型溫度檢測電路原理示意圖；
[0011]圖2是本實用新型溼度檢測電路原理示意圖；
[0012]圖3是本實用新型第一視角簡易結構圖；
[0013]圖4是本實用新型第二視角簡易結構圖。

【具體實施方式】
[0014]如圖1至圖4所示，本實用新型包括溫度檢測電路和溼度檢測電路，所述溫度檢測電路和溼度檢測電路裝置在同一殼體內，所述溫度檢測電路包括12V直流電源BTl、測溫元件PT100、第一放大器Al、第二放大器A2、第三放大器A3、第一電阻至第十二電阻Rl——R12、增益調整電阻Rs，所述溼度檢測電路包括12V交流電源Vs、直流工作電源VCC、溼度傳感器CGS-H14、第一晶體二極體D1、第二晶體二極體D2、電阻I至電阻YD Rl——R7、電容I至電容III Cl— C3、熱敏電阻RT，上述各元件及電源對應適配連接。
[0015]所述溫度檢測電路中所述第一電阻Rl、測溫元件PT 100、第三電阻R3、第四電阻R4依次串聯後與所述12V直流電源BTl並聯，所述第一電阻Rl的另一端連接所述12V直流電源BTl的負極並接電路共地，所述第四電阻R4的另一端連接所述12V直流電源BTl的正極，所述第二電阻R2、第十二電阻R12、第五電阻R5依次串聯後所述第二電阻R2的另一端連接所述第一電阻Rl與所述測溫元件PT100的串聯接點，所述第五電阻R5的另一端連接所述12V直流電源BTl的正極，所述第三電阻R3與第四電阻R4的串聯接點連接所述第二放大器A2的正端，所述第十二電阻R12與第五電阻R5的串聯接點連接所述第一放大器Al的負端，所述增益調整電阻Rs連接在所述第一放大器Al的正端和所述第二放大器A2的負端之間，所述第一放大器Al的正端和輸出端間並聯所述第七電阻R7，所述第二放大器A2的負端和輸出端間並聯所述第六電阻R6，所述第二放大器A2的輸出端與所述第三放大器A3的正端間分別連接著所述第八電阻R8的兩端，所述第一放大器Al的輸出端與所述第三放大器A3的負端間分別連接著所述第九電阻R9的兩端，所述第三放大器A3的正端通過所述第十電阻RlO連接電路共地，所述第三放大器A3的負端與輸出端間分別連接所述第十一電阻Rll的兩端，所述第三放大器A3的輸出端為信號電壓輸出端。
[0016]所述溼度檢測電路中所述溼度傳感器CGS-H14的I端通過所述電阻II R2與電路共地連接，所述溼度傳感器CGS-H14的I端通過所述電阻III R3與所述12V交流電源Ns的一端連接，所述12V交流電源Vs的另一端連接電路共地，所述溼度傳感器CGS-H14的2端連接所述電阻I Rl的一端，所述電阻I Rl的另一端連接所述電容I Cl的一端，所述電容I Cl的另一端連接所述第一晶體二極體Dl的負極和第二晶體二極體D2正極，所述第一晶體二極體Dl的正極接電路共地，所述第二晶體二極體D2負極連接所述電容II C2的一端、所述電阻IV R4的一端、所述放大器的正端，所述電容II C2的另一端連接電路共地，所述電阻IV R4的另一端通過所述電阻YD R7連接電路共地，所述放大器的負端與輸出端間並聯著所述電阻V R5，所述放大器的輸出端還聯接著所述電阻VIR6的一端，所述電阻VIR6的另一端為信號電壓輸出端並通過所述熱敏電阻RT與電路共地連接，所述放大器工作電源連接直流工作電源VCC。
[0017]本實施例中，通過溫度和溼度兩個獨立的傳感器對室內環境的探測，根據室內環境的溫溼度變化輸出變化的兩組獨立的電壓信號。把室內溫溼度的變化以直觀的電壓曲線變化的形式表現出來，通過四根引線輸入輸出，傳感器的電阻值隨溫溼度變化而改變，通過測量其阻值改變引起的電壓變化推算出被測物體的溫溼度。如圖所示，5 Ω的電阻是導線電阻，12V電源是電橋電源。放大倍數主要由RS的電阻值決定。連接三個5Ω電阻的100Ω電阻為ptlOO，另一個100Ω電阻為高精度電阻和ptlOO在0°C的阻值相同。橋路上的另兩個電阻選取較大電阻10kQ，是為了使流過ptlOO的電流較小，否則電流較大，ptlOO將自身產生熱量，是實際的溫度改變，導致測量不準確。這樣通過電橋產生的小電壓，通過放大電橋後轉化為可用電壓。繼而溫度的變化影響電阻的變化，電阻的變化導致電壓變化。由電壓的變化可求得溫度的變化，故達到熱電阻測溫的效果。採用3線制連接:採用惠斯頓電橋，電橋的四個電阻中三個是恆定的，採用R5、R4、R12、PtlOO構成測量電橋(其中Rl =R2=10kQ, R12為100 Ω精密電阻)，當PtlOO的電阻值和R12的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號，由此差壓信號轉換為溫度。熱電阻通過電阻相同的三根導線(用電阻R1、R2、R3表示)和電橋連接其中兩條線分別接在相鄰的兩臂內，當溫度變化時，只要它們的溫度係數相同，它們電阻的變化就不會影響電橋的狀態。該放大器的特點為，差動輸入，單端輸出。電壓增益可由一個電阻RS來確定，且增益連續可調，並有效地解決了後級負載對地連接的問題。A1、A2組成了同相高輸入阻抗的差動輸入，差動輸出，並承擔了全部的增益放大任務。由於電路結構對稱，增益改變時，輸入阻抗不變。反饋電阻R6=R7=10KQ，放大器A1、A2的共增益、失調、漂移等誤差均得到了相互補償。後級A3的增益為1，具有較高的共模抑制比和抗幹擾能力。直接輸出A、B兩點的電壓，連接外部的儀器通過內部的A/D轉換模塊可以直接算出實時的溫度值。
[0018]陶瓷溼度探測電路如圖所示，經變壓為12V的交流電輸入，再經過電阻R2、R3分壓後給陶瓷溼度傳感器CGS—H14供電。溼度傳感器輸出的交流電經電阻Rl限流、電容Cl濾去諧波，再經過二極體D2整流、電容C2濾波後輸入到信號跟隨器的正相輸入端。電路中用了一隻NTC熱敏電阻RT進行溫度補償，輸出電壓經整流，並經溫度補償。但在溫度變化激烈的情況時，熱敏電阻不可能對傳感器作出完美的補償，所以必須排除在類似條件下的測量工作，這樣電路才能有更加精準、可靠的溼度檢測結果。經信號跟隨器隔離後輸出的電壓再經過R6和熱敏電阻RT組成的電阻分壓器分壓後輸出最終隨溼度變化的電壓。陶瓷溼度傳感器在低溼度時電阻很大，並與溼度是一種指數關係。此外，在相對溼度從0%?100%的區間內，電阻可能變化3?6個數目級。由於大多數陶瓷溼敏傳感器具有極化現象，所以還需要對電源頻率有一定的要求。直流電橋電路固然可以保證高精度，並且可以補償一些幹擾因素，但在這裡是不適用的。為消除極化效應，必須要用交流電源測量，所以陶瓷溼敏傳感器的測量只能選用適當的交流電橋，並且必須同時一起考慮傳感器的二個參數——阻抗和容抗的變化，陶瓷溼度傳感器的等效電路是由並聯的電阻和電容構成的。這使對隨後的被測信號的分析處理工作複雜化。在有些應用領域中，溼度變化可以只用電阻或電容變化來表現，因而信號在經過相應的電橋平衡後只測量其中一個參數的變化。12V/50HZ的交流輸入，經電阻R2、R3分壓後流入溼度傳感器。溼度傳感器因燒結程度可得很多孔狀物，而在多孔質表面上會吸附水蒸氣，以形成吸附層，而吸附層內之H+離子會因水蒸氣的附著形成電流載子，當溼度高時，吸附層之水蒸氣附著的電流容易流動。溼度傳感器通過改變電流的流動性來對輸入的交流電壓起到限流分壓的作用，隨著溼度的改變，溼度傳感器的輸出電壓也隨之改變。輸出的電壓在經過R1、C1的分壓、濾波後進入D2整流、Dl續流、C2濾波後輸出給信號跟隨器進行信號隔離。電阻R4、R7為溼度傳感器的輸出電路的假負載，改變R7的電阻值可以改變信號跟隨器的正相輸入電壓。溼度傳感器的輸出電壓經整流濾波後輸入到信號跟隨器的正相輸入端，電阻R5作為信號跟隨器的反饋大環路為反相輸入端供電，信號跟隨器隔離前面輸入信號對輸出信號的幹擾同時也對流經的跟隨器的信號有緩衝的作用，信號輸出到電阻R6與熱敏電阻RT組成的電阻分壓器，VCC電源經過電容C3濾波後給信號跟隨器供電，取電阻分壓器上熱敏電阻RT兩端的電壓作為輸出電壓。NTC的熱敏電阻RT可根據溼度傳感器所處的環境溫度的變化，自動補償溫度的變化對檢測電壓帶來的影響，使溼度的檢測精準度更高。
[0019]本實用新型可廣泛應用於環境溫溼度檢測領域。
【權利要求】
1.一種室內溫溼度檢測單元裝置，它包括溫度檢測電路和溼度檢測電路，所述溫度檢測電路和溼度檢測電路裝置在同一殼體內，其特徵在於:所述溫度檢測電路包括12V直流電源(BT1)、測溫元件(PT100)、第一放大器(Al)、第二放大器(A2)、第三放大器(A3)、第一電阻至第十二電阻(Rl—R12)、增益調整電阻(Rs)，所述溼度檢測電路包括12V交流電源(Vs),直流工作電源(VCC)、溼度傳感器(CGS-H14)、第一晶體二極體(Dl)、第二晶體二極體(D2)、電阻I至電阻VIKRl——R7)、電容I至電容IIKCl——C3)、熱敏電阻(RT)，上述各元件及電源對應適配連接。
2.根據權利要求1所述的室內溫溼度檢測單元裝置，其特徵在於:所述溫度檢測電路中所述第一電阻(R1)、測溫元件(PT100)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)依次串聯後與所述12V直流電源(BTl)並聯，所述第一電阻(Rl)的另一端連接所述12V直流電源(BTl)的負極並接電路共地，所述第四電阻(R4)的另一端連接所述12V直流電源(BTl)的正極，所述第二電阻(R2)、第十二電阻(R12)、第五電阻(R5)依次串聯後所述第二電阻(R2)的另一端連接所述第一電阻(Rl)與所述測溫元件(PTlOO)的串聯接點，所述第五電阻(R5)的另一端連接所述12V直流電源(BTl)的正極，所述第三電阻(R3)與第四電阻(R4)的串聯接點連接所述第二放大器(A2)的正端，所述第十二電阻(R12)與第五電阻(R5)的串聯接點連接所述第一放大器(Al)的負端，所述增益調整電阻(Rs)連接在所述第一放大器(Al)的正端和所述第二放大器(A2)的負端之間，所述第一放大器(Al)的正端和輸出端間並聯所述第七電阻(R7)，所述第二放大器(A2)的負端和輸出端間並聯所述第六電阻(R6)，所述第二放大器(A2)的輸出端與所述第三放大器(A3)的正端間分別連接著所述第八電阻(R8)的兩端，所述第一放大器(Al)的輸出端與所述第三放大器(A3)的負端間分別連接著所述第九電阻(R9)的兩端，所述第三放大器(A3)的正端通過所述第十電阻(RlO)連接電路共地，所述第三放大器(A3)的負端與輸出端間分別連接所述第十一電阻(Rll)的兩端，所述第三放大器(A3)的輸出端為信號電壓輸出端。
3.根據權利要求1所述的室內溫溼度檢測單元裝置，其特徵在於:所述溼度檢測電路中所述溼度傳感器(CGS-H14)的I端通過所述電阻II (R2)與電路共地連接，所述溼度傳感器(CGS-H14)的I端通過所述電阻III(R3)與所述12V交流電源(Vs)的一端連接，所述12V交流電源(Vs)的另一端連接電路共地，所述溼度傳感器(CGS-H14)的2端連接所述電阻I(Rl)的一端，所述電阻I (Rl)的另一端連接所述電容I (Cl)的一端，所述電容I (Cl)的另一端連接所述第一晶體二極體(Dl)的負極和第二晶體二極體(D2)正極，所述第一晶體二極體(Dl)的正極接電路共地，所述第二晶體二極體(D2)負極連接所述電容II (C2)的一端、所述電阻IV(R4)的一端、所述放大器的正端，所述電容II (C2)的另一端連接電路共地，所述電阻IV(R4)的另一端通過所述電阻VIKR7)連接電路共地，所述放大器的負端與輸出端間並聯著所述電阻V (R5)，所述放大器的輸出端還聯接著所述電阻VKR6)的一端，所述電阻VKR6)的另一端為信號電壓輸出端並通過所述熱敏電阻(RT)與電路共地連接，所述放大器工作電源連接直流工作電源(VCC)。
【文檔編號】G01N27/04GK204027720SQ201420319259
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】劉德逞 申請人:珠海格林賽威科技有限公司