可攜式溫溼度測量儀的製作方法

2023-09-22 05:58:15

專利名稱：可攜式溫溼度測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬農業環境監測儀器領域，可用於農業研究、農業溫室大棚、氣象、環保、實驗室、檔案館、博物館、食品餐飲、生產製造、倉儲等領域。
背景技術：
現有的可攜式溫溼度測量儀器，由於自身的採用的傳感器的測量原理不同，使相關的產品多種多樣。在使用過程中存在以下問題1、由於測量的精度不是很高不能夠高質量地測量露點。2、溫度標定往往用一根標準溫度計作標準即可，而溼度的標定標準較難實現，乾濕球溫度計和一些常見的指針式溼度計是不能用來作標定的，精度無法保證。3、精度和長期穩定性不是很好，通常溼度測量精度是很難達到±2％～±3％RH的，在實際使用中，由於外界的塵土、油汙及有害氣體的影響，時間一長測量精度必然下降。4、國外產品居多且價格不菲，售後服務難以保證。5、組網困難，很難進行多點測量。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種對溫溼度及露點進行可靠、可組網、高精度測量的可攜式溫溼度測量儀。本實用新型解決了溫溼度測量中精度和穩定性不高、標定和組網多點測量困難技術難點。
本實用新型採用新型單片智能化溫溼度傳感器SHT11，實現免標定，同時能夠精確的測量露點，確保產品具有很好的可靠性，較高的精確度和長期的穩定性。採用RS485方式組網，可以進行多點測量。電池供電，選用超低功耗單片機及外圍晶片，使本產品能夠長時間地工作。
可攜式溫溼度測量儀由帶通風口(2)，底座(9)的塑料儀器盒(1)、4位8段帶小數點液晶顯示模塊(3)、帶有保護液晶方便顯示的表面貼膜(4)、電池電源開關(5)、RS485組網接口(6)、電路板(7)、雙7號電池供電及電池盒(8)、由MSP430F1132及其外圍電路構成測控模塊(10)、溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)、JTAG接口(12)、電路板固定裝置(13)、時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵(14)共同組成；表面貼膜(4)將貼在塑料儀器盒(1)上，通過透明部分對內部4位8段帶小數點液晶顯示模塊(3)進行顯示讀數；電路板(7)通過螺絲固定在底座(9)上，電池電源開關(5)，RS485組網接口(6)雙7號電池供電及電池盒(8)，溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)，JTAG接口(12)和時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵(14)安裝在電路板的正面；在電路板的反面，則是採用貼片方式的MSP430F1132及其外圍電路構成測控模塊(10)。
可攜式溫溼度測量儀的電路部分由單片機MSP430F1132、實時時鐘PCF8563、4位8段帶小數點液晶顯示模塊LCM046、溫溼度傳感器SHT11、時間調整及RS485通信地址控制設置按鍵、SP3483晶片擴展的RS485網絡接口、低功耗升壓型開關電源晶片NCP1400ASN33T1組成的電源處理模塊等組成；低功耗單片機MSP430F1132及其內部軟體做為整個系統的控制核心；兩節7號電池經過升壓電源模塊處理，給系統所有晶片提供穩定的3.3V電壓；實時時鐘PCF8563、4位8段帶小數點液晶顯示模塊LCM046、溫溼度傳感器SHT11、時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵、SP3483晶片擴展的RS485網絡接口分別與MSP430F1132相接。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案單片機採用德州儀器的超低功耗單片機MSP430F1132，工作電壓為1.8～3.6V，有5種低功耗模式，片內有8KB可擦寫存儲器，不需要外擴外部程序存儲器；由於沒有串行接口，通過單片機的捕獲/比較計時器Timer_A模擬串口與RS485晶片通信，波特率最高可達115200；實時時鐘PCF8563為系統提供時間基準，並能夠在一定的時間內喚醒單片機進行數據採集；溫溼度傳感器SHT11是類I2C接口，通過軟體模擬時序對傳感器進行通訊，同時在軟體上對採集數據進行線性化處理，溫度補償，露點計算，以進一步提高數據精度；人機界面用4位8段帶小數點液晶顯示模塊LCM046，來顯示時間，溫度，溼度及露點，通過內部的按鍵來設置時間和網絡通信的地址；為了提高電池的使用效率，採用升壓式開關電源晶片NCP1400ASN33T1，大容量的鉭電容濾波提供穩定的電源電壓，同時把電池使用效率提高到85％以上。
本實用新型的有益效果1、簡潔的人機接口，不需過多的設置。
2.採用高性能傳感器，溫度測量範圍-40～123.8℃，精度為±0.4℃，溼度範圍為0～100％RH，精度為±3％RH，同時能夠精確的計算出露點。
3.免額外標定，具有相關的保護措施，長期穩定性好。
4.採用RS485網絡相互通訊，最高可接32個測量儀，同時可以採用485/232轉換接口與PC機通訊。
5.低功耗設計，由兩節電池7號電池供電，工作時間可達一年以上。
6.體積小(75mm×80mm×28mm)，使用安裝方便。


圖1是本實用新型的塑料儀器盒的前面板正視示意圖。
圖2是本實用新型的實物內部正視示意圖。
圖3是本實用新型的實物結構側視示意圖。
圖4是本實用新型的系統組成結構示意圖。
圖5是本使用新型的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型採用新型單片智能化溫溼度傳感器SHT11，實現免標定，同時能夠精確的測量露點，確保產品具有很好的可靠性，較高的精確度和長期的穩定性。採用RS485方式組網，可以進行多點測量。電池供電，選用超低功耗單片機及外圍晶片，使本產品能夠長時間地工作。
可攜式溫溼度測量儀由帶通風口(2)，底座(9)的塑料儀器盒(1)、4位8段帶小數點液晶顯示模塊(3)、帶有保護液晶方便顯示的表面貼膜(4)、電池電源開關(5)、RS485組網接口(6)、電路板(7)、雙7號電池供電及電池盒(8)、由MSP430F1132及其外圍電路構成測控模塊(10)、溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)、JTAG接口(12)、電路板固定裝置(13)、時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵(14)共同組成；表面貼膜(4)將貼在塑料儀器盒(1)上，通過透明部分對內部4位8段帶小數點液晶顯示模塊(3)進行顯示讀數；電路板(7)通過螺絲固定在底座(9)上，電池電源開關(5)，RS485組網接口(6)雙7號電池供電及電池盒(8)，溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)，JTAG接口(12)和時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵(14)安裝在電路板的正面；在電路板的反面，則是採用貼片方式的MSP430F1132及其外圍電路構成測控模塊(10)。
可攜式溫溼度測量儀的電路部分由單片機MSP430F1132、實時時鐘PCF8563、4位8段帶小數點液晶顯示模塊LCM046、溫溼度傳感器SHT11、時間調整及RS485通信地址控制設置按鍵、SP3483晶片擴展的RS485網絡接口、低功耗升壓型開關電源晶片NCP1400ASN33T1組成的電源處理模塊等組成；低功耗單片機MSP430F1132及其內部軟體做為整個系統的控制核心；兩節7號電池經過升壓電源模塊處理，給系統所有晶片提供穩定的3.3V電壓；實時時鐘PCF8563、4位8段帶小數點液晶顯示模塊LCM046、溫溼度傳感器SHT11、時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵、SP3483晶片擴展的RS485網絡接口分別與MSP430F1132相接(如圖5所示)。
單片機採用德州儀器的超低功耗單片機MSP430F1132，工作電壓為1.8～3.6V，有5種低功耗模式，片內有8KB可擦寫存儲器，不需要外擴外部程序存儲器；由於沒有串行接口，通過單片機的捕獲/比較計時器Timer_A模擬串口與RS485晶片通信，波特率最高可達115200；實時時鐘PCF8563為系統提供時間基準，並能夠在一定的時間內喚醒單片機進行數據採集；溫溼度傳感器SHT11是類I2C接口，通過軟體模擬時序對傳感器進行通訊，同時在軟體上對採集數據進行線性化處理，溫度補償，露點計算，以進一步提高數據精度；人機界面用4位8段帶小數點液晶顯示模塊LCM046，來顯示時間，溫度，溼度及露點，通過內部的按鍵來設置時間和網絡通信的地址；為了提高電池的使用效率，採用升壓式開關電源晶片NCP1400ASN33T1，大容量的鉭電容濾波提供穩定的電源電壓，同時把電池使用效率提高到85％以上。
如圖2、圖3所示，通過打開電池電源開關(5)，通過升壓濾波處理，給系統提供穩定的電壓，同時也上電復位單片機，使系統開始工作。
時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵(14)可以通過4位8段帶小數點液晶顯示模塊(3)的顯示來設置年、月、日、時、分，在RS485組網通信時，可用來設置地址。
溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)直接與MSP430F1132相接，單片機在上電復位後，進入低功耗模式，由時鐘晶片PCF8563每隔一定的時間喚醒單片機，MSP430F1132向溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)傳送開始測量命令，進行溫溼度的測量，經過一段處理時間，再讀回溫溼度數據，通過軟體進行線性化計算和溫度補償，然後將精確的數據顯示(如圖4所示)。
由於MSP430F1132沒有通用串行接口，通過其內部的捕獲/比較計時器Timer_A模擬串口進行通訊。
權利要求1.可攜式溫溼度測量儀，其特徵是由帶通風口(2)，底座(9)的塑料儀器盒(1)、4位8段帶小數點液晶顯示模塊(3)、帶有保護液晶方便顯示的表面貼膜(4)、電池電源開關(5)、RS485組網接口(6)、電路板(7)、雙7號電池供電及電池盒(8)、由MSP430F1132及其外圍電路構成測控模塊(10)、溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)、JTAG接口(12)、電路板固定裝置(13)、時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵(14)共同組成；表面貼膜(4)將貼在塑料儀器盒(1)上，通過透明部分對內部4位8段帶小數點液晶顯示模塊(3)進行顯示讀數；電路板(7)通過螺絲固定在底座(9)上，電池電源開關(5)，RS485組網接口(6)雙7號電池供電及電池盒(8)，溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)，JTAG接口(12)和時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵(14)安裝在電路板的正面；在電路板的反面，則是採用貼片方式的MSP430F1132及其外圍電路構成測控模塊(10)。
2.如權利要求1所述的可攜式溫溼度測量儀，其特徵在於電路部分由單片機MSP430F1132、實時時鐘PCF8563、4位8段帶小數點液晶顯示模塊LCM046、溫溼度傳感器SHT11、時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵、SP3483晶片擴展的RS485網絡接口、低功耗升壓型開關電源晶片NCP1400ASN33T1組成電源處理模塊共同組成；低功耗單片機MSP430F1132及其內部軟體做為整個系統的控制核心；兩節7號電池經過升壓電源模塊處理，給系統所有晶片提供穩定的3.3V電壓；實時時鐘PCF8563、4位8段帶小數點液晶顯示模塊LCM046、溫溼度傳感器SHT11、時間調整，RS485通信地址控制設置按鍵、SP3483晶片擴展的RS485網絡接口分別與MSP430F1132相接。
專利摘要本實用新型屬農業環境監測儀器領域，可攜式溫溼度測量儀，包括有帶通風口(2)和底座(9)的塑料儀器盒(1)、4位8段帶小數點液晶顯示模塊(3)、帶有保護液晶方便顯示的表面貼膜(4)、電池電源開關(5)、RS485組網接口(6)、電路板(7)、雙7號電池供電及電池盒(8)、由MSP430F1132及其外圍電路構成測控模塊(10)、溫溼度露點測量傳感器SHT11(11)、JTAG接口(12)、電路板固定裝置(13)、時間調整及RS485通信地址控制設置(14)共同組成，可用於農業研究、農業溫室大棚、氣象、環保、實驗室、檔案館、博物館、生化醫藥、食品餐飲、生產製造、倉儲等領域。
文檔編號G01D21/02GK2773818SQ20042011583
公開日2006年4月19日 申請日期2004年11月30日 優先權日2004年11月30日
發明者趙春江, 喬曉軍, 王成, 王紀華, 張馨, 焦春巖 申請人:北京農業信息技術研究中心