烤菸多參數實時監測儀的製作方法

2023-05-11 14:12:41 2

烤菸多參數實時監測儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種烤菸多參數實時監測儀。現有菸葉烘烤監測儀器的功能較為單一，所測參數不夠豐富。本發明在烤房環境溫溼度、菸葉表面溫度測量的基礎上，增加了葉間隙風速和風壓測量的功能。本發明中葉面溫度、葉間隙風速和葉間隙風壓傳感器的輸出端與信號調理模塊的輸入端連接，信號調理模塊輸出端與A/D轉換模塊的輸入端相連，信號處理後送至單片機；環境溫溼度傳感器的輸出信號直接接入到單片機處理模塊；液晶顯示模塊、按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、存儲模塊都直接與單片機處理模塊相連；電源模塊為主機部分供電。本發明在能夠實現烤房環境溫溼度、葉面溫度、葉間隙風速和風壓多參數實時監測的同時，還具有高精度和便攜等優點。
【專利說明】烤菸多參數實時監測儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及菸葉烘烤領域和傳感測控領域，特別是涉及一種烤菸多參數實時監測儀。
【背景技術】[0002]一直以來，菸葉烘烤質量始終是影響菸農收入最關鍵和最直接的因素。在傳感測控技術興起之前，對於菸葉烘烤進程的把握完全是依據烤菸人員個人的經驗。伴隨著菸草科技的發展，我國從事菸草研究的學者們也不斷將國外優秀的菸葉烘烤技術和經驗吸收引進，並且在國內提出了 「三段式」烤菸和密集烤菸等理論，而用乾濕球監測烤菸房中環境溫溼度的方法也成為了被使用最多的技術手段。但隨著研究的深入，葉面溫度、葉間隙風速和葉間隙風壓等因素被認為能夠更直觀和全面的體現菸葉烘烤的質量，單純的環境溫溼度監控的方法已經不能滿足人們對烤菸過程控制的需求。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於突破烤房環境溫溼度測量在烤菸監測過程中的局限性，將烤菸監測儀升級為可以對烤房環境溫溼度、葉面溫度、葉間隙風速和葉間隙風壓同時測量的烤菸多參數實時監測儀，為菸葉烘烤的過程控制和研究提供積極地幫助以及有效的技術手段。
[0004]為達到上述目的，本發明採用的技術方案是:
烤菸多參數實時監測儀，包括環境溫溼度傳感器、葉面溫度傳感器、葉間隙風速傳感器、葉間隙風壓傳感器、信號調理模塊、A/D轉換模塊、電源模塊、按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊和單片機處理模塊。
[0005]葉面溫度傳感器、葉間隙風速傳感器、葉間隙風壓傳感器的輸出端與信號調理模塊的輸入端連接，信號調理模塊輸出端與A/D轉換模塊的輸入端相連，信號處理後送至單片機處理模塊；環境溫溼度傳感器的輸出信號直接接入到單片機處理模塊；液晶顯示模塊、按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、存儲模塊都直接與單片機處理模塊相連。
[0006]所述的電源模塊包括12V電源模塊、3.3V電源模塊和-12V電源模塊。
[0007]12V電源模塊包括接插口了1、電容(:1、電容02、電容03、電容04、電容05、電容〇6、電感L1、二極體Dl、二極體D2、可調電阻Wl、電阻Rl、電壓轉換晶片Ul ；電壓轉換晶片Ul的I腳與電容Cl的一端相連，電容Cl的另一端與二極體Dl的陽極、二極體D2的陰極、電感LI的一端相連，二極體D2的陽極接地，電感LI的另一端接電容C4的正極、電容C5的正極、電容C6的一端，電容C4的負極、電容C5的負極、電容C6的另一端接地；電壓轉換晶片Ul的4腳與可調電阻Wl的可調端、電阻Rl的一端相連，可調電阻Wl的一端接地，另一端懸空，電阻Rl的另一端接電感LI的另一端；電壓轉換晶片Ul的6腳接地；電壓轉換晶片Ul的7腳與接插口 Jl的I腳、電容C2的一端、電容C3的正極、二極體Dl的陰極相連，電容C2的另一端、電容C3的負極接地；所述電壓轉換晶片Ul的型號為TPS5410。[0008]3.3V電源模塊包括電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容C11、電容C12、電感L2、二極體D3、二極體D4、可調電阻W2、電阻R2、電壓轉換晶片U2 ;電壓轉換晶片U2的I腳與電容C9的一端相連，電容C9的另一端與二極體D3的陽極、二極體D4的陰極、電感L2的一端相連，二極體D4的陽極接地，電感L2的另一端接電容ClO的正極、電容Cll的正極、電容C12的一端，電容ClO的負極、電容Cl I的負極、電容C12的另一端接地；電壓轉換晶片U2的4腳與可調電阻W2的可調端、電阻R2的一端相連，可調電阻W2的一端接地，另一端懸空，電阻R2的另一端接電感L2的另一端；電壓轉換晶片U2的6腳接地；電壓轉換晶片U2的7腳與接插口 Jl的I腳、電容C7的一端、電容C8的正極、二極體D3的陰極相連，電容C7的另一端、電容C8的負極接地；所述電壓轉換晶片U2的型號為TPS5410。
[0009]-12V電源模塊包括電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電壓轉換晶片U3 ;電壓轉換晶片U3的2腳接電容C13的正極，電容C13的負極接電壓轉換晶片U3的4腳；電壓轉換晶片U3的3腳接地；電壓轉換晶片U3的5腳接電容C14的負極、電容C15的一端，電容C14的正極、電容C15的另一端接地；電壓轉換晶片U3的8腳與電容C16的一端、12V電源相連，電容C16的另一端接地；所述電壓轉換晶片U3的型號為ICL7662。
[0010]所述的信號調理模塊包括葉面溫度信號調理模塊、葉間隙風速信號調理模塊、葉間隙風壓信號調理模塊。
[0011]葉面溫度信號調理模塊包括接插口 J2、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、可調電阻W3、可調電阻W4、可調電阻W5、電阻R3、電阻R4、三極體Q1、三極體Q2、二極體D5、T/I轉換晶片U4、I/U轉換晶片U5 ；T/I轉換晶片U4的I腳接電阻R3的一端、可調電阻W3的一端，電阻R3的另一端接三極體Ql的基極、接插座J2的I腳，可調電阻W3的可調端接可調電阻W5的可調端、Τ/Ι轉換晶片U4的12腳，另一端懸空；Τ/Ι轉換晶片U4的3腳接可調電阻W4的可調端，可調電阻W4的一端接Τ/Ι轉換晶片U4的4腳，另一端懸空；Τ/I轉換晶片U4的6腳接電阻R4的一端、電容C17的一端，電阻R4的另一端接電容C17的另一端、三極體Ql的發射極、接插座J2的3腳；Τ/Ι轉換晶片U4的7腳接電容C18的一端、I/U轉換晶片U5的3腳，電容C18的另一端接Τ/Ι轉換晶片U4的10腳、三極體Q2的集電極、二極體D5的陰極，三極體Q2的基極接Τ/Ι轉換晶片U4的9腳，三極體Q2的發射極接Τ/Ι轉換晶片U4的8腳，二極體D5的陽極接電容C19的一端、12V電源，電容C19的另一端接地；I/U轉換晶片U5的2腳接地；I/U轉換晶片U5的4腳接電容C20的一端、-12V電源，電容C20的另一端接地、I/U轉換晶片U5的5腳；I/U轉換晶片U5的10腳、11腳、12腳相連；I/U轉換晶片U5的13腳接地；I/U轉換晶片U5的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U5的16腳接電容C21的一端、12V電源，電容C21的另一端接地；所述T/I轉換晶片U4的型號為XTR105，I/U轉換晶片U5的型號為RCV420 ;所述的接插座J2的I腳、2腳、3腳外接葉面溫度傳感器，葉面溫度傳感器選用PT100。
[0012]葉間隙風速信號調理模塊包括接插口 J3、電容C22、電容C23、I/U轉換晶片U6 ；1/U轉換晶片U6的2腳接地；I/U轉換晶片U6的3腳接接插口 J3的2腳，接插口 J3的I腳接24V電源，3腳接地；I/U轉換晶片U6的4腳接電容C22的一端、-12V電源，電容C22的另一端接地、I/U轉換晶片U6的5腳；I/U轉換晶片U6的10腳、11腳、12腳相連；I/U轉換晶片U6的13腳接地；I/U轉換晶片U6的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U6的16腳接電容C23的一端、12V電源，電容C23的另一端接地；所述I/U轉換晶片U6的型號為RCV420 ；所述的接插口 J3的I腳、2腳外接葉間隙風速傳感器，葉間隙風速傳感器選用WD4120。
[0013]葉間隙風壓信號調理模塊包括接插口 J4、電容C24、電容C25、I/U轉換晶片U7 ；1/U轉換晶片U7的2腳接地；I/U轉換晶片U7的3腳接接插口 J4的2腳，接插口 J4的I腳接24V電源；I/U轉換晶片U7的4腳接電容C24的一端、-12V電源，電容C24的另一端接地、I/U轉換晶片U7的5腳；I/U轉換晶片U7的10腳、11腳、12腳相連；I/U轉換晶片U7的13腳接地；I/U轉換晶片U7的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U7的16腳接電容C25的一端、12V電源，電容C25的另一端接地；所述I/U轉換晶片U7的型號為RCV420 ;所述的接插口 J4的I腳、2腳外接葉間隙風壓傳感器，葉間隙風壓傳感器選用ND-8。
[0014]所述的A/D轉換模塊包括電容C27、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31、電容C32、電容C33、電阻R7、電阻R8、電阻R9、A/D轉換晶片U8 ；A/D轉換晶片U8的4腳接電容C27的一端、I/U轉換晶片U5的15腳，電容C27的另一端接地；A/D轉換晶片U8的5腳接電容C28的一端、I/U轉換晶片U6的15腳，電容C28的另一端接地；A/D轉換晶片U8的6腳接電容C29的一端、I/U轉換晶片U7的15腳，電容C29的另一端接地；A/D轉換晶片U8的9腳、24腳相連，A/D轉換晶片U8的24腳與電容C30的一端、電容C31的一端、3.3V電源相連，電容C30的另一端與電容C31的另一端、地線、A/D轉換晶片U8的25腳相連；A/D轉換晶片U8的10腳、15腳、16腳、18腳接地；A/D轉換晶片U8的20腳接電阻R7的一端、單片機處理模塊U14的30腳，電阻R7的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的21腳接電阻R8的一端、單片機處理模塊U14的29腳，電阻R8的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的22腳接電阻R9的一端、單片機處理模塊U14的28腳，電阻R9的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的23腳接單片機處理模塊U14的25腳；A/D轉換晶片U8的26腳、27腳與電容C33的一端相連，電容C33的另一端接地；A/D轉換晶片U8的28腳與電容C32的一端相連，電容C32的另一端接地；所述A/D轉換晶片U8的型號為ADS7871。
[0015]所述的通信模塊包括電容C34、電容C35、電容C36、電容C37、電容C38、接插口 J6、通信晶片U9 ;通信晶片U9的I腳接電容C34的一端，電容C34的另一端接通信晶片U9的3腳；通信晶片U9的2腳接電容C35的一端，電容C35的另一端接地；通信晶片U9的4腳接電容C36的一端，電容C36的另一端接通信晶片U9的5腳；通信晶片U9的6腳接電容C37的一端，電容C37的另一端接地；通信晶片U9的11腳、12腳分別接單片機處理模塊U14的24腳、35腳；通信晶片U9的13腳、14腳分別接接插口 J6的2腳、I腳，接插口 J6的3腳接地；通信晶片U9的15腳接地；通信晶片U9的16腳接電容C38的一端、3.3V電源，電容C38的另一端接地；所述通信晶片U9的型號為MAX3232。
[0016]所述的時鐘模塊包括電容C39、晶振Y1、電阻R10、電阻R11、電阻R12、紐扣電池BTl、時鐘晶片UlO ;時鐘晶片UlO的I腳接電容C39的一端、3.3V電源，電容C39的另一端接地；時鐘晶片UlO的2腳接晶振Yl的一端，晶振Yl的另一端接時鐘晶片UlO的3腳；時鐘晶片UlO的4腳接地；時鐘晶片UlO的5腳接單片機處理模塊U14的50腳、電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的6腳接單片機處理模塊U14的51腳、電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的7腳接單片機處理模塊U14的59腳、電阻R12的一端，電阻R12的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的8腳接紐扣電池BTl的正極，紐扣電池BTl的負極接地；所述時鐘晶片UlO的型號為DS1302。
[0017]所述的存儲模塊包括電容C40、電阻R13、電阻R14、存儲晶片Ull ;存儲晶片Ull的I腳、2腳、3腳、4腳接地；存儲晶片Ull的5腳接單片機處理模塊U14的33腳、電阻R13的一端，電阻R13的另一端接3.3V電源；存儲晶片Ull的6腳接單片機處理模塊U14的32腳、電阻R14的一端，電阻R14的另一端接3.3V電源；存儲晶片Ull的7腳接單片機處理模塊U14的31腳；存儲晶片Ull的8腳接電容C40的一端、3.3V電源，電容C40的另一端接地；所述存儲晶片的型號為24LC515。
[0018]所述的按鍵模塊包括電容C41、電容C42、電容C43、電容C44、電容C45、排阻U12、按鍵J7 ;按鍵J7的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳分別接電容C41、電容C42、電容C43、電容C44、電容C45的一端和排阻U12的2腳、3腳、4腳、5腳、6腳和單片機處理模塊U14的2腳、3腳、4腳、5腳、6腳，按鍵J7的6腳、電容C41的2另一端、電容C42的另一端、電容C43的另一端、電容C44的另一端、電容C45的另一端接地，排阻U12的I腳接3.3V電源。
[0019]所述的液晶顯示模塊包括可調電阻W6、接插口 U13 ;接插口 U13的I腳接可調電阻W6的一端、地線；接插口 U13的2腳、8腳、21腳接3.3V電源；接插口 U13的3腳接可調電阻W6的可調端，可調電阻W6的另一端接接插口 U13的20腳；接插口 U13的22腳接地；接插口 U13的4腳、5腳、6腳、7腳、9腳、10腳、12腳、13腳、14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳分別接單片機處理模塊U14的49腳、48腳、47腳、46腳、45腳、44腳、43腳、42腳、41腳、40腳、39腳、38腳、37腳、36腳。
[0020]所述的單片機處理模塊包括電容C26、電容C46、電容C47、電容C48、電容C49、電阻R5、電阻R6、晶振Y2、晶振Y3、接插口 J5、單片機U14 ;單片機U14的I腳接電容C46的一端、3.3V電源，電容C46的另一端接地；單片機U14的8腳接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接單片機U14的9腳；單片機U14的13腳、14腳分別接接插口 J5的I腳、4腳和電阻R5的一端、電阻R6的一端，電阻R5的另一端、電阻R6的另一端接3.3V電源,接插口 J5的2腳接電容C26的一端、3.3V電源，電容C26的另一端、接插口 J5的3腳接地；單片機U14的52腳接晶振Y3的一端、電容C47的一端，電容C47的另一端接地；單片機U14的53腳接晶振Y3的另一端、電容C48的一端，電容C48的另一端接地；單片機U14的62腳、63腳接地；單片機U14的64腳接電容C49的一端、3.3V電源，電容C49的另一端接地；所述單片機U14的型號為MSP430F149 ;所述的接插口 J5的I腳、2腳、3腳、4腳外接環境溫溼度傳感器，環境溫溼度傳感器選用SHT15。
[0021]本發明具有的有益效果:能實時監測環境溫溼度、葉面溫度、葉間隙風速、葉間隙風壓多個參數，對菸葉烘烤的研究與過程控制帶來幫助。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發明電路結構示意圖；
圖2是12V電源模塊電路圖；
圖3是3.3V電源模塊電路圖；
圖4是-12V電源模塊電路圖；
圖5是葉面溫度信號調理模塊電路圖；
圖6是葉間隙風速信號調理模塊電路圖；
圖7是葉間隙風壓信號調理模塊電路圖；
圖8是A/D轉換模塊電路圖； 圖9是通信模塊電路圖；
圖10是時鐘模塊電路圖；
圖11是存儲模塊電路圖；
圖12是按鍵模塊電路圖；
圖13是液晶顯不模塊電路圖；
圖14是單片機處理模塊電路圖；
圖15是烤菸多參數實時監測儀測量過程流程圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖對本發明作進一步描述。
[0024]本發明利用環境溫溼度傳感器SHT15對烤房環境溫溼度進行監測，利用PT100葉面溫度傳感器測量菸葉表面溫度，利用WD4120葉間隙風速傳感器測量葉間隙風速，利用ND-8葉間隙風壓傳感器測量葉間隙風壓。將所採集的信號通過以單片機處理模塊為核心的測控電路進行轉換和處理，從而實現對烤房環境溫溼度、葉面溫度、葉間隙風速和葉間隙風壓的精確測量、顯示、存儲、通信等功能。
[0025]如圖1所示，烤菸多參數實時監測儀包括環境溫溼度傳感器、葉面溫度傳感器、葉間隙風速傳感器、葉間隙風壓傳感器、信號調理模塊、A/D轉換模塊、電源模塊、按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊和單片機處理模塊。單片機處理模塊分別與A/D轉換模塊、環境溫溼度傳感器、顯示模塊、存儲模塊、通信模塊、電源模塊、時鐘模塊、按鍵模塊連接；葉面溫度傳感器、葉間隙風速傳感器、葉間隙風壓傳感器的輸出信號經信號調理模塊處理後輸入到A/D轉換模塊；環境溫溼度傳感器的輸出信號直接輸入到單片機處理模塊；顯示模塊和按鍵模塊實現人機互動；測量數據經單片機處理模塊處理後輸入到存儲模塊存儲；時鐘模塊實現定時和計時功能；電源模塊向系統供電。
[0026]所述的電源模塊包括12V電源模塊、3.3V電源模塊和-12V電源模塊。
[0027]如圖2所示，12V電源模塊包括接插口 了1、電容(:1、電容02、電容03、電容04、電容C5、電容C6、電感L1、二極體Dl、二極體D2、可調電阻W1、電阻R1、電壓轉換晶片Ul ；電壓轉換晶片Ul的I腳與電容Cl的一端相連，電容Cl的另一端與二極體Dl的陽極、二極體D2的陰極、電感LI的一端相連，二極體D2的陽極接地，電感LI的另一端接電容C4的正極、電容C5的正極、電容C6的一端，電容C4的負極、電容C5的負極、電容C6的另一端接地；電壓轉換晶片Ul的4腳與可調電阻Wl的可調端、電阻Rl的一端相連，可調電阻Wl的一端接地，另一端懸空，電阻Rl的另一端接電感LI的另一端；電壓轉換晶片Ul的6腳接地；電壓轉換晶片Ul的7腳與接插口 Jl的I腳、電容C2的一端、電容C3的正極、二極體Dl的陰極相連，電容C2的另一端、電容C3的負極接地；所述電壓轉換晶片Ul的型號為TPS5410。
[0028]如圖3所示，3.3V電源模塊包括電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容C11、電容C12、電感L2、二極體D3、二極體D4、可調電阻W2、電阻R2、電壓轉換晶片U2 ；電壓轉換晶片U2的I腳與電容C9的一端相連，電容C9的另一端與二極體D3的陽極、二極體D4的陰極、電感L2的一端相連，二極體D4的陽極接地，電感L2的另一端接電容ClO的正極、電容Cll的正極、電容C12的一端，電容ClO的負極、電容Cll的負極、電容C12的另一端接地；電壓轉換晶片U2的4腳與可調電阻W2的可調端、電阻R2的一端相連，可調電阻W2的一端接地，另一端懸空，電阻R2的另一端接電感L2的另一端；電壓轉換晶片U2的6腳接地；電壓轉換晶片U2的7腳與接插口 Jl的I腳、電容C7的一端、電容C8的正極、二極體D3的陰極相連，電容C7的另一端、電容C8的負極接地；所述電壓轉換晶片U2的型號為TPS5410。
[0029]如圖4所示，-12V電源模塊包括電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電壓轉換晶片U3 ;電壓轉換晶片U3的2腳接電容C13的正極，電容C13的負極接電壓轉換晶片U3的4腳；電壓轉換晶片U3的3腳接地；電壓轉換晶片U3的5腳接電容C14的負極、電容C15的一端，電容C14的正極、電容C15的另一端接地；電壓轉換晶片U3的8腳與電容C16的一端、12V電源相連，電容C16的另一端接地；所述電壓轉換晶片U3的型號為ICL7662。
[0030]所述的信號調理模塊包括葉面溫度信號調理模塊、葉間隙風速信號調理模塊、葉間隙風壓信號調理模塊。
[0031]如圖5所示，葉面溫度信號調理模塊包括接插口 J2、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、可調電阻W3、可調電阻W4、可調電阻W5、電阻R3、電阻R4、三極體Q1、三極體Q2、二極體D5、T/I轉換晶片U4、I/U轉換晶片U5 ；T/I轉換晶片U4的I腳接電阻R3的一端、可調電阻W3的一端，電阻R3的另一端接三極體Ql的基極、接插座J2的I腳，可調電阻W3的可調端接可調電阻W5的可調端、Τ/Ι轉換晶片U4的12腳，另一端懸空；Τ/Ι轉換晶片U4的3腳接可調電阻W4的可調端，可調電阻W4的一端接Τ/Ι轉換晶片U4的4腳，另一端懸空；Τ/Ι轉換晶片U4的6腳接電阻R4的一端、電容C17的一端，電阻R4的另一端接電容C17的另一端、三極體Ql的發射極、接插座J2的3腳；Τ/Ι轉換晶片U4的7腳接電容C18的一端、I/U轉換晶片U5的3腳，電容C18的另一端接Τ/Ι轉換晶片U4的10腳、三極體Q2的集電極、二極體D5的陰極，三極體Q2的基極接Τ/Ι轉換晶片U4的9腳，三極體Q2的發射極接Τ/Ι轉換晶片U4的8腳，二極體D5的陽極接電容C19的一端、12V電源，電容C19的另一端接地；I/U轉換晶片U5的2腳接地；I/U轉換晶片U5的4腳接電容C20的一端、-12V電源，電容C20的另一端接地、I/U轉換晶片U5的5腳；I/U轉換晶片U5的10腳、11腳、12腳相連；I/U轉換晶片U5的13腳接地；I/U轉換晶片U5的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U5的16腳接電容C21的一端、12V電源，電容C21的另一端接地；所述T/I轉換晶片U4的型號為XTR105，I/U轉換晶片U5的型號為RCV420 ;所述的接插座J2的I腳、2腳、3腳外接葉面溫度傳感器，葉面溫度傳感器選用PT100。
[0032]如圖6所示，葉間隙風速信號調理模塊包括接插口 J3、電容C22、電容C23、I/U轉換晶片U6 ；I/U轉換晶片U6的2腳接地；I/U轉換晶片U6的3腳接接插口 J3的2腳，接插口 J3的I腳接24V電源，3腳接地；I/U轉換晶片U6的4腳接電容C22的一端、-12V電源，電容C22的另一端接地、I/U轉換晶片U6的5腳；I/U轉換晶片U6的10腳、11腳、12腳相連;I/U轉換晶片U6的13腳接地；I/U轉換晶片U6的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U6的16腳接電容C23的一端、12V電源，電容C23的另一端接地；所述I/U轉換晶片U6的型號為RCV420 ;所述的接插口 J3的I腳、2腳外接葉間隙風速傳感器，葉間隙風速傳感器選用WD4120。
[0033]如圖7所示，葉間隙風壓信號調理模塊包括接插口 J4、電容C24、電容C25、I/U轉換晶片U7 ；I/U轉換晶片U7的2腳接地；I/U轉換晶片U7的3腳接接插口 J4的2腳，接插口 J4的I腳接24V電源；I/U轉換晶片U7的4腳接電容C24的一端、-12V電源，電容C24的另一端接地、I/U轉換晶片U7的5腳；I/U轉換晶片U7的10腳、11腳、12腳相連；I/U轉換晶片U7的13腳接地；I/U轉換晶片U7的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U7的16腳接電容C25的一端、12V電源，電容C25的另一端接地；所述I/U轉換晶片U7的型號為RCV420 ；所述的接插口 J4的I腳、2腳外接葉間隙風壓傳感器，葉間隙風壓傳感器選用ND-8。
[0034]如圖8所示，A/D轉換模塊包括電容C27、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31、電容C32、電容C33、電阻R7、電阻R8、電阻R9、A/D轉換晶片U8 ；A/D轉換晶片U8的4腳接電容C27的一端、I/U轉換晶片U5的15腳，電容C27的另一端接地；A/D轉換晶片U8的5腳接電容C28的一端、I/U轉換晶片U6的15腳，電容C28的另一端接地；A/D轉換晶片U8的6腳接電容C29的一端、I/U轉換晶片U7的15腳，電容C29的另一端接地;A/D轉換晶片U8的9腳、24腳相連，A/D轉換晶片U8的24腳與電容C30的一端、電容C31的一端、3.3V電源相連，電容C30的另一端與電容C31的另一端、地線、A/D轉換晶片U8的25腳相連；A/D轉換晶片U8的10腳、15腳、16腳、18腳接地；A/D轉換晶片U8的20腳接電阻R7的一端、單片機處理模塊U14的30腳，電阻R7的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的21腳接電阻R8的一端、單片機處理模塊U14的29腳，電阻R8的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的22腳接電阻R9的一端、單片機處理模塊U14的28腳，電阻R9的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的23腳接單片機處理模塊U14的25腳；A/D轉換晶片U8的26腳、27腳與電容C33的一端相連，電容C33的另一端接地；A/D轉換晶片U8的28腳與電容C32的一端相連，電容C32的另一端接地；所述A/D轉換晶片U8的型號為ADS7871。
[0035]如圖9所示，通信模塊包括電容C34、電容C35、電容C36、電容C37、電容C38、接插口 J6、通信晶片U9 ;通信晶片U9的I腳接電容C34的一端，電容C34的另一端接通信晶片U9的3腳；通信晶片U9的2腳接電容C35的一端，電容C35的另一端接地；通信晶片U9的4腳接電容C36的一端，電容C36的另一端接通信晶片U9的5腳；通信晶片U9的6腳接電容C37的一端，電容C37的另一端接地；通信晶片U9的11腳、12腳分別接單片機處理模塊U14的24腳、35腳；通信晶片U9的13腳、14腳分別接接插口 J6的2腳、I腳，接插口 J6的3腳接地；通信晶片U9的15腳接地；通信晶片U9的16腳接電容C38的一端、3.3V電源，電容C38的另一端接地；所述通信晶片U9的型號為MAX3232。
[0036]如圖10所示，時鐘模塊包括電容C39、晶振Y1、電阻R10、電阻R11、電阻R12、紐扣電池BTl、時鐘晶片UlO ;時鐘晶片UlO的I腳接電容C39的一端、3.3V電源，電容C39的另一端接地；時鐘晶片UlO的2腳接晶振Yl的一端，晶振Yl的另一端接時鐘晶片UlO的3腳；時鐘晶片UlO的4腳接地；時鐘晶片UlO的5腳接單片機處理模塊U14的50腳、電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的6腳接單片機處理模塊U14的51腳、電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的7腳接單片機處理模塊U14的59腳、電阻R12的一端，電阻R12的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的8腳接紐扣電池BTl的正極，紐扣電池BTl的負極接地；所述時鐘晶片UlO的型號為DS1302。
[0037]如圖11所示，存儲模塊包括電容C40、電阻R13、電阻R14、存儲晶片Ull ;存儲晶片Ull的I腳、2腳、3腳、4腳接地；存儲晶片Ull的5腳接單片機處理模塊U14的33腳、電阻R13的一端，電阻R13的另一端接3.3V電源；存儲晶片Ull的6腳接單片機處理模塊U14的32腳、電阻R14的一端，電阻R14的另一端接3.3V電源；存儲晶片Ull的7腳接單片機處理模塊U14的31腳；存儲晶片Ull的8腳接電容C40的一端、3.3V電源，電容C40的另一端接地；所述存儲晶片的型號為24LC515。[0038]如圖12所示，按鍵模塊包括電容C41、電容C42、電容C43、電容C44、電容C45、排阻U12、按鍵J7 ;按鍵J7的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳分別接電容C41、電容C42、電容C43、電容C44、電容C45的一端和排阻U12的2腳、3腳、4腳、5腳、6腳和單片機處理模塊U14的2腳、3腳、4腳、5腳、6腳，按鍵J7的6腳、電容C41的2另一端、電容C42的另一端、電容C43的另一端、電容C44的另一端、電容C45的另一端接地，排阻U12的I腳接3.3V電源。
[0039]如圖13所示，液晶顯示模塊包括可調電阻W6、接插口 U13 ;接插口 U13的I腳接可調電阻W6的一端、地線；接插口 U13的2腳、8腳、21腳接3.3V電源；接插口 U13的3腳接可調電阻W6的可調端，可調電阻W6的另一端接接插口 U13的20腳；接插口 U13的22腳接地；接插口 U13的4腳、5腳、6腳、7腳、9腳、10腳、12腳、13腳、14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳分別接單片機處理模塊U14的49腳、48腳、47腳、46腳、45腳、44腳、43腳、42腳、41腳、40腳、39腳、38腳、37腳、36腳。
[0040]如圖14所示，單片機處理模塊包括電容C26、電容C46、電容C47、電容C48、電容C49、電阻R5、電阻R6、晶振Y2、晶振Y3、接插口 J5、單片機U14 ;單片機U14的I腳接電容C46的一端、3.3V電源，電容C46的另一端接地；單片機U14的8腳接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接單片機U14的9腳；單片機U14的13腳、14腳分別接接插口 J5的I腳、4腳和電阻R5的一端、電阻R6的一端，電阻R5的另一端、電阻R6的另一端接3.3V電源,接插口 J5的2腳接電容C26的一端、3.3V電源，電容C26的另一端、接插口 J5的3腳接地；單片機U14的52腳接晶振Y3的一端、電容C47的一端，電容C47的另一端接地；單片機U14的53腳接晶振Y3的另一端、電容C48的一端，電容C48的另一端接地；單片機U14的62腳、63腳接地；單片機U14的64腳接電容C49的一端、3.3V電源，電容C49的另一端接地；所述單片機U14的型號為MSP430F149 ;所述的接插口 J5的I腳、2腳、3腳、4腳外接環境溫溼度傳感器，環境溫溼度傳感器選用SHT15。
[0041]如圖15所示，烤菸多參數實時監測儀的工作過程:本儀器通過外接電源供電，將環境溫溼度傳感器SHT15置於烤房內，將PT100葉面溫度傳感器通過夾具與烤菸葉片接觸，將WD4120葉間隙風速傳感器的測頭通過夾具固定在葉間隙內，將ND-8葉間隙風壓傳感器的引壓管通過夾具固定在葉間隙內，閉合電源開關後，開始測量。外部提供的24V電源通過電源模塊轉換為3.3V、12V和-12V三種電源，分別滿足不同模塊的供電。外部電源為葉間隙風速傳感器和葉間隙風壓傳感器供電，12V電源、-12V電源為信號調理模塊供電，3.3V電源為環境溫溼度傳感器、單片機處理模塊、A/D轉換模塊、液晶顯示模塊、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊和按鍵模塊供電。儀器上電後，首先進行初始化，並在液晶屏上顯示操作界面，即可通過按鍵進行操作，選擇參數測量功能、數據通信功能、修改時間功能、歷史數據查看功能。選擇參數測量功能，則所測葉溫數據、風速數據、風壓數據、環境溫溼度數據均會在液晶屏上顯示，並且所測數據會按設置時間間隔，定時被存儲模塊存儲起來，不需要繼續操作可按返回鍵回到主界面；選擇數據通信功能，則烤菸多參數實時監測儀能與上位機進行通信並交互信息，信息傳輸完畢後同樣可通過按返回鍵回主界面；選擇修改時間功能，可通過按鍵來調整時間，按返回鍵返回主界面；選擇歷史數據查看功能，液晶屏上顯示儲存在存儲模塊中的所有數據，當歷史數據不再需要或內部存儲塊存滿時，可以選擇刪除歷史數據功能，通過返回鍵返回主界面。
[0042]烤菸多參數實時監測儀技術指標如下:(1)環境溫度:量程((TlOO)°C
最大誤差±0.3°C
(2)環境溼度:量程((Tl00%)RH
最大誤差±2.0%RH
(3)葉面溫度:量程((TlOO)O
最大誤差±0.rc
(4)葉間隙風速:量程((Tl)m/s
最大誤差±0.05m/s
(5)葉間隙風壓:量程(0^500)Pa
最大誤差±lPa。
【權利要求】
1.烤菸多參數實時監測儀，包括環境溫溼度傳感器、葉面溫度傳感器、葉間隙風速傳感器、葉間隙風壓傳感器、信號調理模塊、A/D轉換模塊、電源模塊、按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊和單片機處理模塊，其特徵在於: 葉面溫度傳感器、葉間隙風速傳感器、葉間隙風壓傳感器的輸出端與信號調理模塊的輸入端連接，信號調理模塊輸出端與A/D轉換模塊的輸入端相連，信號處理後送至單片機處理模塊；環境溫溼度傳感器的輸出信號直接接入到單片機處理模塊；液晶顯示模塊、按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、存儲模塊都直接與單片機處理模塊相連； 所述的電源模塊包括12V電源模塊、3.3V電源模塊和-12V電源模塊； `` 12V電源模塊包括接插口 J1、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電感L1、二極體D1、二極體D2、可調電阻W1、電阻R1、電壓轉換晶片Ul ;電壓轉換晶片Ul的I腳與電容Cl的一端相連，電容Cl的另一端與二極體Dl的陽極、二極體D2的陰極、電感LI的一端相連，二極體D2的陽極接地，電感LI的另一端接電容C4的正極、電容C5的正極、電容C6的一端，電容C4的負極、電容C5的負極、電容C6的另一端接地；電壓轉換晶片Ul的4腳與可調電阻Wl的可調端、電阻Rl的一端相連，可調電阻Wl的一端接地，另一端懸空，電阻Rl的另一端接電感LI的另一端；電壓轉換晶片Ul的6腳接地；電壓轉換晶片Ul的7腳與接插口 Jl的I腳、電容C2的一端、電容C3的正極、二極體Dl的陰極相連，電容C2的另一端、電容C3的負極接地；所述電壓轉換晶片Ul的型號為TPS5410 ； ` 3.3V電源模塊包括電容C7、電容C8、電容C9、電容CIO、電容C11、電容C12、電感L2、二極體D3、二極體D4、可調電阻W2、電阻R2、電壓轉換晶片U2 ；電壓轉換晶片U2的I腳與電容C9的一端相連，電容C9的另一端與二極體D3的陽極、二極體D4的陰極、電感L2的一端相連，二極體D4的陽極接地，電感L2的另一端接電容ClO的正極、電容Cll的正極、電容C12的一端，電容ClO的負極、電容Cll的負極、電容C12的另一端接地；電壓轉換晶片U2的4腳與可調電阻W2的可調端、``電阻R2的一端相連，可調電阻W2的一端接地，另一端懸空，電阻R2的另一端接電感L2的另一端；電壓轉換晶片U2的6腳接地；電壓轉換晶片U2的7腳與接插口 Jl的I腳、電容C7的一端、電容C8的正極、二極體D3的陰極相連，電容C7的另一端、電容C8的負極接地；所述電壓轉換晶片U2的型號為TPS5410 ； -12V電源模塊包括電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電壓轉換晶片U3 ；電壓轉換晶片U3的2腳接電容C13的正極，電容C13的負極接電壓轉換晶片U3的4腳；電壓轉換晶片U3的3腳接地；電壓轉換晶片U3的5腳接電容C14的負極、電容C15的一端，電容C14的正極、電容C15的另一端接地；電壓轉換晶片U3的8腳與電容C16的一端、12V電源相連，電容C16的另一端接地；所述電壓轉換晶片U3的型號為ICL7662 ； 所述的信號調理模塊包括葉面溫度信號調理模塊、葉間隙風速信號調理模塊、葉間隙風壓信號調理模塊； 葉面溫度信號調理模塊包括接插口 J2、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、可調電阻W3、可調電阻W4、可調電阻W5、電阻R3、電阻R4、三極體Q1、三極體Q2、二極體D5、T/I轉換晶片U4、I/U轉換晶片U5 ；T/I轉換晶片U4的I腳接電阻R3的一端、可調電阻W3的一端，電阻R3的另一端接三極體Ql的基極、接插座J2的I腳，可調電阻W3的可調端接可調電阻W5的可調端、Τ/Ι轉換晶片U4的12腳，另一端懸空；Τ/Ι轉換晶片U4的3腳接可調電阻W4的可調端，可調電阻W4的一端接Τ/Ι轉換晶片U4的4腳，另一端懸空；Τ/Ι轉換晶片U4的6腳接電阻R4的一端、電容C17的一端，電阻R4的另一端接電容C17的另一端、三極體Ql的發射極、接插座J2的3腳；T/I轉換晶片U4的7腳接電容C18的一端、I/U轉換晶片U5的3腳，電容C18的另一端接Τ/Ι轉換晶片U4的10腳、三極體Q2的集電極、二極體D5的陰極，三極體Q2的基極接Τ/Ι轉換晶片U4的9腳，三極體Q2的發射極接T/Ι轉換晶片U4的8腳，二極體D5的陽極接電容C19的一端、12V電源，電容C19的另一端接地；I/U轉換晶片U5的2腳接地；I/U轉換晶片U5的4腳接電容C20的一端、-12V電源，電容C20的另一端接地、I/U轉換晶片U5的5腳；I/U轉換晶片U5的10腳、11腳、12腳相連；I/U轉換晶片U5的13腳接地；I/U轉換晶片U5的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U5的16腳接電容C21的一端、12V電源，電容C21的另一端接地；所述T/I轉換晶片U4的型號為XTR105，I/U轉換晶片U5的型號為RCV420 ;所述的接插座J2的I腳、2腳、3腳外接葉面溫度傳感器，葉面溫度傳感器選用PT100 ； 葉間隙風速信號調理模塊包括接插口 J3、電容C22、電容C23、I/U轉換晶片U6 ；I/U轉換晶片U6的2腳接地；I/U轉換晶片U6的3腳接接插口 J3的2腳，接插口 J3的I腳接24V電源，3腳接地；I/U轉換晶片U6的4腳接電容C22的一端、-12V電源，電容C22的另一端接地、I/U轉換晶片U6的5腳;I/U轉換晶片U6的10腳、11腳、12腳相連;I/U轉換晶片U6的13腳接地；I/U轉換晶片U6的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U6的16腳接電容C23的一端、12V電源，電容C23的另一端接地；所述I/U轉換晶片U6的型號為RCV420 ;所述的接插口 J3的I腳、2腳外接葉間隙風速傳感器，葉間隙風速傳感器選用WD4120 ； 葉間隙風壓信號調理模塊包括接插口 J4、電容C24、電容C25、I/U轉換晶片U7 ；I/U轉換晶片U7的2腳接地；I/U轉換晶片U7的3腳接接插口 J4的2腳，接插口 J4的I腳接24V電源；I/U轉換晶片U7的4腳接電容C24的一端、-12V電源，電容C24的另一端接地、I/U轉換晶片U7的5腳；I/U轉換晶片U7的10腳、11腳、12腳相連；I/U轉換晶片U7的13腳接地；I/U轉換晶片U7的14腳、15腳相連；I/U轉換晶片U7的16腳接電容C25的一端、12V電源，電容C25的另一端接地；所述I/U轉換晶片U7的型號為RCV420 ;所述的接插口 J4的I腳、2腳外接葉間隙風壓傳感器，葉間隙風壓傳感器選用ND-8 ； 所述的A/D轉換模塊包括電容C27、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31、電容C32、電容C33、電阻R7、電阻R8、電阻R9、A/D轉換晶片U8 ；A/D轉換晶片U8的4腳接電容C27的一端、I/U轉換晶片U5的15腳，電容C27的另一端接地；A/D轉換晶片U8的5腳接電容C28的一端、I/U轉換晶片U6的15腳，電容C28的另一端接地；A/D轉換晶片U8的6腳接電容C29的一端、I/U轉換晶片U7的15腳，電容C29的另一端接地；A/D轉換晶片U8的9腳、24腳相連，A/D轉換晶片U8的24腳與電容C30的一端、電容C31的一端、3.3V電源相連，電容C30的另一端與電容C31的另一端、地線、A/D轉換晶片U8的25腳相連；A/D轉換晶片U8的10腳、15腳、16腳、18腳接地；A/D轉換晶片U8的20腳接電阻R7的一端、單片機處理模塊U14的30腳，電阻R7的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的21腳接電阻R8的一端、單片機處理模塊U14的29腳，電阻R8的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的22腳接電阻R9的一端、單片機處理模塊U14的28腳，電阻R9的另一端接3.3V電源；A/D轉換晶片U8的23腳接單片機處理模塊U14的25腳；A/D轉換晶片U8的26腳、27腳與電容C33的一端相連，電容C33的另一端接地；A/D轉換晶片U8的28腳與電容C32的一端相連，電容C32的另一端接地；所述A/D轉換晶片U8的型號為ADS7871 ；所述的通信模塊包括電容C34、電容C35、電容C36、電容C37、電容C38、接插口 J6、通信晶片U9 ;通信晶片U9的I腳接電容C34的一端，電容C34的另一端接通信晶片U9的3腳；通信晶片U9的2腳接電容C35的一端，電容C35的另一端接地；通信晶片U9的4腳接電容C36的一端，電容C36的另一端接通信晶片U9的5腳；通信晶片U9的6腳接電容C37的一端，電容C37的另一端接地；通信晶片U9的11腳、12腳分別接單片機處理模塊U14的24腳、35腳；通信晶片U9的13腳、14腳分別接接插口 J6的2腳、I腳，接插口 J6的3腳接地；通信晶片U9的15腳接地；通信晶片U9的16腳接電容C38的一端、3.3V電源，電容C38的另一端接地；所述通信晶片U9的型號為MAX3232 ； 所述的時鐘模塊包括電容C39、晶振Y1、電阻R10、電阻R11、電阻R12、紐扣電池BTl、時鐘晶片UlO ;時鐘晶片UlO的I腳接電容C39的一端、3.3V電源，電容C39的另一端接地；時鐘晶片UlO的2腳接晶振Yl的一端，晶振Yl的另一端接時鐘晶片UlO的3腳；時鐘晶片UlO的4腳接地；時鐘晶片UlO的5腳接單片機處理模塊U14的50腳、電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的6腳接單片機處理模塊U14的51腳、電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的7腳接單片機處理模塊U14的59腳、電阻R12的一端，電阻R12的另一端接3.3V電源；時鐘晶片UlO的8腳接紐扣電池BTl的正極，紐扣電池BTl的負極接地；所述時鐘晶片UlO的型號為DS1302 ； 所述的存儲模塊包括電容C40、電阻R13、電阻R14、存儲晶片Ull ;存儲晶片Ull的I腳、2腳、3腳、4腳接地；存儲晶片Ull的5腳接單片機處理模塊U14的33腳、電阻R13的一端，電阻R13的另一端接3.3V電源；存儲晶片Ull的6腳接單片機處理模塊U14的32腳、電阻R14的一端，電阻R14的另一端接3.3V電源；存儲晶片Ull的7腳接單片機處理模塊U14的31腳；存儲晶片Ull的8腳接電容C40的一端、3.3V電源，電容C40的另一端接地；所述存儲晶片的型號為24LC515 ； 所述的按鍵模塊包括電容C41、電容C42、電容C43、電容C44、電容C45、排阻U12、按鍵J7 ;按鍵J7的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳分別接電容C41、電容C42、電容C43、電容C44、電容C45的一端和排阻U12的2腳、3腳、4腳、5腳、6腳和單片機處理模塊U14的2腳、3腳、4腳、5腳、6腳，按鍵J7的6腳、電`容C41的2另一端、電容C42的另一端、電容C43的另一端、電容C44的另一端、電容C45的另一端接地，排阻U12的I腳接3.3V電源； 所述的液晶顯示模塊包括可調電阻W6、接插口 U13 ;接插口 U13的I腳接可調電阻W6的一端、地線；接插口 U13的2腳、8腳、21腳接3.3V電源；接插口 U13的3腳接可調電阻W6的可調端，可調電阻W6的另一端接接插口 U13的20腳；接插口 U13的22腳接地；接插口 U13的4腳、5腳、6腳、7腳、9腳、10腳、12腳、13腳、14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳分別接單片機處理模塊U14的49腳、48腳、47腳、46腳、45腳、44腳、43腳、42腳、41腳、40腳、39腳、38腳、37腳、36腳； 所述的單片機處理模塊包括電容C26、電容C46、電容C47、電容C48、電容C49、電阻R5、電阻R6、晶振Y2、晶振Y3、接插口 J5、單片機U14 ;單片機U14的I腳接電容C46的一端、`3.3V電源，電容C46的另一端接地；單片機U14的8腳接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接單片機U14的9腳；單片機U14的13腳、14腳分別接接插口 J5的I腳、4腳和電阻R5的一端、電阻R6的一端，電阻R5的另一端、電阻R6的另一端接3.3V電源,接插口 J5的2腳接電容C26的一端、3.3V電源，電容C26的另一端、接插口 J5的3腳接地；單片機U14的52腳接晶振Y3的一端、 電容C47的一端，電容C47的另一端接地；單片機U14的53腳接晶振Y3的另一端、電容C48的一端，電容C48的另一端接地；單片機U14的62腳、63腳接地；單片機U14的64腳接電容C49的一端、3.3V電源，電容C49的另一端接地；所述單片機U14的型號為MSP430F149 ;所述的接插口 J5的I腳、2腳、3腳、4腳外接環境溫溼度傳感器，環境溫溼度傳感器選用SHT15。
【文檔編號】G01D21/02GK103487091SQ201310454364
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】李東升, 胡佳成, 孫杰, 程陽, 鄭志月, 王梅寶 申請人:杭州宏量科技有限公司