温度、湿度和大气压多参数智能变送器.pdf

温度、湿度和大气压多参数智能变送器 王雪冰匡石林洪 沈阳仪表科学研究院辽宁沈阳 110043 摘要：介绍多参数智能变送器是将温度、湿度和大气压传感器信号处理电路、单片机、V／I电路、 串行通信、数字显示集中于一体的多参数智能变送器．它可以同时测量温度、湿度和大气压力3种参数． 关键词：智能变送器多参数温度湿度大气压 1．引言 随着温度、湿度和大气压测试要求的日益广泛，对相应传感器和测试仪表的要求也越来越高。传统的温 度、湿度和大气压测量都是分别使用不同的传感器配备不同测试仪表，进行分别测量，存在装配繁多、操作 复杂等不足。如果将3种传感器接到一台测试仪表同时测量并记录3种参数，不仅精简了测试装备，而且给 测试操作带来很大的方便。基于这种思路我们研制开发了一种将温度、湿度和大气压传感器信号处理电路、 单片机、V／I电路、串行通信、数字显示集中于一体的多参数智能变送器，可以同时测量温度、湿度和大气 压力3种参数，具有体积小、响应速度快、测试精度高和使用方便等特点，可以广泛用于工业、农业、气象、 科研、航空和军事等领域中温度、湿度和大气压的测量。 2．设计 温度、湿度和大气压多参数智能变送器电路由七部分组成：温度传感器单元电路、湿度传感器单元电路、 绝压传感器单元电路、单片机单元电路、V珏变换电路、通信电路、显示电路。温度传感器单元电路完成温 度信号转换标准的电压信号VI；同时温度信号还作为湿度传感器的温度补偿信号；湿度传感器单元电路完成 湿度信号转换成标准的电压信号V2；绝压传感器单元电路完成压力信号转换成标准的电压信号V3；单片机 换、串行通信完成(温度、湿度、大气压)三路信号的远传、数字显示完成(温度、湿度、大气压)三路信 号的显示。 2．1温度传感器及电路 温度传感器选择性能价格比高、线性度较好、测量精度较高的薄膜铂热电阻Ptl00，其测量电路由温度传感 组成激励电路。R16=10k Q、A2、R18和R19组成放大电路。n与温度f的函数关系见表达式(1)。 矿；匕：：￡』竺．星!!±基坦 (1) ’1尺16+P，100R19 2．2湿度传感器及电路 湿度传感器选用HSll01湿敏电容，其电容值与湿度呈线性关系(如图1所示)，温漂系数较小，测量 精度高、信号处理方便。 其测量电路由湿度传感器的激励电路、湿度传感器和放大电路组成(如图2所示)，实现将湿度信号变 RII和R12等组成信号放大电路，输出电压与湿度成正比，温度补偿由单片机实现。 2．3绝压传感器及电路 压力传感器选用量程为120Kpa的硅压阻式绝压传感器，线性好、测量精度高。为了减小体积，将硅压阻芯 片直接与厚膜温度补偿电路封装在一起构成混合集成绝压传感器，直接与信号处理电路连接，使结构更加紧凑。 信号处理电路由绝压传感器的激励电路、绝压传感器和放大电路组成(如图3所示)。实现将压力信号P 变换为电压信号乃。其中R1、D、R5和A1组成激励电路，给压力传感器的惠斯登电桥提供恒流I供电；Al、 676 ／ t。a^- 邑 ／ g ／ = 们 ／ Z ／。 转 ．／。 爿 ／ 替 ／。 潮 ／ 厂 湿尼篷(％RH) 图1 HSI101温度传感器特性曲线 图2湿度传感器电路 组成调零电路；玛与压力P是线性函数关系，乃与温度t是非线性函数关系，温度补偿由单片机完成。 ，：匕