室內(nèi)溫濕度檢測單元裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種室內(nèi)溫濕度檢測單元裝置，旨在提供一種將溫度和濕度傳感器裝置在一起能同時檢測環(huán)境溫、濕度的檢測裝置。本裝置它包括溫度檢測電路和濕度檢測電路，所述溫度檢測電路和濕度檢測電路裝置在同一殼體內(nèi)，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(diào)整電阻，所述濕度檢測電路包括12V交流電源、放大電路直流工作電源、濕度傳感器、第一晶體二極管、第二晶體二極管、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(yīng)適配連接。本實(shí)用新型可應(yīng)用于環(huán)境檢測領(lǐng)域。
【專利說明】室內(nèi)溫濕度檢測單元裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中溫濕度的檢測裝置，尤其涉及一種室內(nèi)溫濕度檢測單元裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]城市居民每天在室內(nèi)工作、學(xué)習(xí)和生活的時間占全天時間的百分之八十以上，一些老人、兒童在室內(nèi)停留的時間更長。因此，居室環(huán)境與人類健康和兒童生長發(fā)育的關(guān)系極為密切。家居環(huán)境是家庭團(tuán)聚、休息、學(xué)習(xí)和家務(wù)勞動的人為小環(huán)境。家居環(huán)境衛(wèi)生條件的好壞，直接影響著居民的發(fā)病率和死亡率。室內(nèi)環(huán)境保護(hù)越來越受到人們的重視，越來越多的人意識到室內(nèi)空氣環(huán)境的溫濕度對人體健康的影響，實(shí)時了解和掌握環(huán)境的溫濕度就需必須的設(shè)備對其進(jìn)行監(jiān)測。
[0003]監(jiān)測環(huán)境的溫、濕度要從溫度與濕度的傳感器講起:溫度傳感器從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)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(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個領(lǐng)域中，也為人們的生活提供了無數(shù)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(shù)字輸出兩種類型。從技術(shù)上又分為接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器；濕度傳感器在近年來的發(fā)展中取得了長足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度、溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)。用干濕球濕度計(jì)或毛發(fā)濕度計(jì)來測量濕度的方法，早已無法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。這是因?yàn)闇y量濕度要比測量溫度復(fù)雜的多，溫度是獨(dú)立的被測量，而濕度卻受其他因素(大氣壓強(qiáng)、溫度)的影響。此外，濕度的標(biāo)準(zhǔn)也是一個難題，國外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價(jià)格十分昂貴。濕度傳感器從技術(shù)上分為a)氯化鋰濕度傳感器、b)碳濕敏元件C)氧化鋁濕度計(jì)d)陶瓷濕度傳感器。
[0004]任何傳感器所輸出的信號均是很微弱的，需經(jīng)必須的電路放大、整理后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濕度單獨(dú)的檢測裝置，將溫度和濕度傳感器裝置在一起的溫、濕度檢測裝置目前市面上尚未見到。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的問提是供一種將溫度和濕度傳感器裝置在一起能同時檢測環(huán)境溫、濕度的室內(nèi)溫濕度檢測單元裝置。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型包括溫度檢測電路和濕度檢測電路，所述溫度檢測電路和濕度檢測電路裝置在同一殼體內(nèi)，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(diào)整電阻，所述濕度檢測電路包括12V交流電源、放大電路工作電源、濕度傳感器、第一晶體二極管、第二晶體二極管、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(yīng)適配連接。
[0007]進(jìn)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(lián)后與所述12V直流電源并聯(lián)，所述第一電阻的另一端連接所述12V直流電源的負(fù)極并接電路共地，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(lián)后，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(lián)接點(diǎn)，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(lián)接點(diǎn)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(lián)接點(diǎn)連接所述第一放大器的負(fù)端，所述增益調(diào)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(fù)端之間，所述第一放大器的正端和輸出端間并聯(lián)所述第七電阻，所述第二放大器的負(fù)端和輸出端間并聯(lián)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(fù)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(fù)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(jìn)一步地，所述濕度檢測電路中，所述濕度傳感器的I端通過所述電阻II與電路共地連接，所述濕度傳感器的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，所述濕度傳感器的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管的負(fù)極和第二晶體二極管正極，所述第一晶體二極管的正極接電路共地，所述第二晶體二極管負(fù)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(fù)端與輸出端間并聯(lián)著所述電阻V，所述放大器的輸出端還聯(lián)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并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(shí)用新型的有益效果是:由于本實(shí)用新型它包括溫度檢測電路和濕度檢測電路，所述溫度檢測電路和濕度檢測電路裝置在同一殼體內(nèi)，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(diào)整電阻，所述濕度檢測電路包括12V交流電源、放大電路工作電源、濕度傳感器、第一晶體二極管、第二晶體二極管、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(yīng)適配連接；所以本實(shí)用新型利用溫度檢測電路進(jìn)行溫度檢測，濕度檢測電路進(jìn)行室內(nèi)濕度是一種將溫度和濕度傳感器裝置在一起能同時檢測環(huán)境溫、濕度的檢測裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型溫度檢測電路原理示意圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型濕度檢測電路原理示意圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型第一視角簡易結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖4是本實(shí)用新型第二視角簡易結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型包括溫度檢測電路和濕度檢測電路，所述溫度檢測電路和濕度檢測電路裝置在同一殼體內(nèi)，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(diào)整電阻Rs，所述濕度檢測電路包括12V交流電源Vs、直流工作電源VCC、濕度傳感器CGS-H14、第一晶體二極管D1、第二晶體二極管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(yīng)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(lián)后與所述12V直流電源BTl并聯(lián)，所述第一電阻Rl的另一端連接所述12V直流電源BTl的負(fù)極并接電路共地，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(lián)后所述第二電阻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(lián)接點(diǎn)，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(lián)接點(diǎn)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(lián)接點(diǎn)連接所述第一放大器Al的負(fù)端，所述增益調(diào)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(fù)端之間，所述第一放大器Al的正端和輸出端間并聯(lián)所述第七電阻R7，所述第二放大器A2的負(fù)端和輸出端間并聯(lián)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(fù)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(fù)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]所述濕度檢測電路中所述濕度傳感器CGS-H14的I端通過所述電阻II R2與電路共地連接，所述濕度傳感器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，所述濕度傳感器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管Dl的負(fù)極和第二晶體二極管D2正極，所述第一晶體二極管Dl的正極接電路共地，所述第二晶體二極管D2負(fù)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(fù)端與輸出端間并聯(lián)著所述電阻V R5，所述放大器的輸出端還聯(lián)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并通過所述熱敏電阻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(shí)施例中，通過溫度和濕度兩個獨(dú)立的傳感器對室內(nèi)環(huán)境的探測，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境的溫濕度變化輸出變化的兩組獨(dú)立的電壓信號。把室內(nèi)溫濕度的變化以直觀的電壓曲線變化的形式表現(xiàn)出來，通過四根引線輸入輸出，傳感器的電阻值隨溫濕度變化而改變，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濕度。如圖所示，5 Ω的電阻是導(dǎo)線電阻，12V電源是電橋電源。放大倍數(shù)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(chǎn)生熱量，是實(shí)際的溫度改變，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。這樣通過電橋產(chǎn)生的小電壓，通過放大電橋后轉(zhuǎn)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(dǎo)致電壓變化。由電壓的變化可求得溫度的變化，故達(dá)到熱電阻測溫的效果。采用3線制連接:采用惠斯頓電橋，電橋的四個電阻中三個是恒定的，采用R5、R4、R12、PtlOO構(gòu)成測量電橋(其中Rl =R2=10kQ, R12為100 Ω精密電阻)，當(dāng)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(zhuǎn)換為溫度。熱電阻通過電阻相同的三根導(dǎo)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(nèi)，當(dāng)溫度變化時，只要它們的溫度系數(shù)相同，它們電阻的變化就不會影響電橋的狀態(tài)。該放大器的特點(diǎn)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(xù)可調(diào)，并有效地解決了后級負(fù)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，并承擔(dān)了全部的增益放大任務(wù)。由于電路結(jié)構(gòu)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(diào)、漂移等誤差均得到了相互補(bǔ)償。后級A3的增益為1，具有較高的共模抑制比和抗干擾能力。直接輸出A、B兩點(diǎn)的電壓，連接外部的儀器通過內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換模塊可以直接算出實(shí)時的溫度值。
[0018]陶瓷濕度探測電路如圖所示，經(jīng)變壓為12V的交流電輸入，再經(jīng)過電阻R2、R3分壓后給陶瓷濕度傳感器CGS—H14供電。濕度傳感器輸出的交流電經(jīng)電阻Rl限流、電容Cl濾去諧波，再經(jīng)過二極管D2整流、電容C2濾波后輸入到信號跟隨器的正相輸入端。電路中用了一只NTC熱敏電阻RT進(jìn)行溫度補(bǔ)償，輸出電壓經(jīng)整流，并經(jīng)溫度補(bǔ)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(bǔ)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(zhǔn)、可靠的濕度檢測結(jié)果。經(jīng)信號跟隨器隔離后輸出的電壓再經(jīng)過R6和熱敏電阻RT組成的電阻分壓器分壓后輸出最終隨濕度變化的電壓。陶瓷濕度傳感器在低濕度時電阻很大，并與濕度是一種指數(shù)關(guān)系。此外，在相對濕度從0%?100%的區(qū)間內(nèi)，電阻可能變化3?6個數(shù)目級。由于大多數(shù)陶瓷濕敏傳感器具有極化現(xiàn)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，并且可以補(bǔ)償一些干擾因素，但在這里是不適用的。為消除極化效應(yīng)，必須要用交流電源測量，所以陶瓷濕敏傳感器的測量只能選用適當(dāng)?shù)慕涣麟姌?，并且必須同時一起考慮傳感器的二個參數(shù)——阻抗和容抗的變化，陶瓷濕度傳感器的等效電路是由并聯(lián)的電阻和電容構(gòu)成的。這使對隨后的被測信號的分析處理工作復(fù)雜化。在有些應(yīng)用領(lǐng)域中，濕度變化可以只用電阻或電容變化來表現(xiàn)，因而信號在經(jīng)過相應(yīng)的電橋平衡后只測量其中一個參數(shù)的變化。12V/50HZ的交流輸入，經(jīng)電阻R2、R3分壓后流入濕度傳感器。濕度傳感器因燒結(jié)程度可得很多孔狀物，而在多孔質(zhì)表面上會吸附水蒸氣，以形成吸附層，而吸附層內(nèi)之H+離子會因水蒸氣的附著形成電流載子，當(dāng)濕度高時，吸附層之水蒸氣附著的電流容易流動。濕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，隨著濕度的改變，濕度傳感器的輸出電壓也隨之改變。輸出的電壓在經(jīng)過R1、C1的分壓、濾波后進(jìn)入D2整流、Dl續(xù)流、C2濾波后輸出給信號跟隨器進(jìn)行信號隔離。電阻R4、R7為濕度傳感器的輸出電路的假負(fù)載，改變R7的電阻值可以改變信號跟隨器的正相輸入電壓。濕度傳感器的輸出電壓經(jīng)整流濾波后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(huán)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干擾同時也對流經(jīng)的跟隨器的信號有緩沖的作用，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(jīng)過電容C3濾波后給信號跟隨器供電，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(jù)濕度傳感器所處的環(huán)境溫度的變化，自動補(bǔ)償溫度的變化對檢測電壓帶來的影響，使?jié)穸鹊臋z測精準(zhǔn)度更高。
[0019]本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于環(huán)境溫濕度檢測領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種室內(nèi)溫濕度檢測單元裝置，它包括溫度檢測電路和濕度檢測電路，所述溫度檢測電路和濕度檢測電路裝置在同一殼體內(nèi)，其特征在于: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(diào)整電阻(Rs)，所述濕度檢測電路包括12V交流電源(Vs),直流工作電源(VCC)、濕度傳感器(CGS-H14)、第一晶體二極管(Dl)、第二晶體二極管(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(yīng)適配連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)溫濕度檢測單元裝置，其特征在于: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(lián)后與所述12V直流電源(BTl)并聯(lián)，所述第一電阻(Rl)的另一端連接所述12V直流電源(BTl)的負(fù)極并接電路共地，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(lián)后所述第二電阻(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(lián)接點(diǎn)，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(lián)接點(diǎn)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(lián)接點(diǎn)連接所述第一放大器(Al)的負(fù)端，所述增益調(diào)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(fù)端之間，所述第一放大器(Al)的正端和輸出端間并聯(lián)所述第七電阻(R7)，所述第二放大器(A2)的負(fù)端和輸出端間并聯(lián)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(fù)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(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)溫濕度檢測單元裝置，其特征在于:所述濕度檢測電路中所述濕度傳感器(CGS-H14)的I端通過所述電阻II (R2)與電路共地連接，所述濕度傳感器(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，所述濕度傳感器(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管(Dl)的負(fù)極和第二晶體二極管(D2)正極，所述第一晶體二極管(Dl)的正極接電路共地，所述第二晶體二極管(D2)負(fù)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(fù)端與輸出端間并聯(lián)著所述電阻V (R5)，所述放大器的輸出端還聯(lián)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并通過所述熱敏電阻(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(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】劉德逞 申請人:珠海格林賽威科技有限公司