基于51單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(編輯修改稿)
2024-07-25 00:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 LCD顯示AD590溫度傳感器MC1443CD405HS1100濕度傳感器CD4051光敏電阻ADC0804CD4015圖31 系統(tǒng)總體框圖 本設(shè)計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的。 （一） 信號采集 由AD590、HS1100及多路開關(guān)CD4051組成； （二） 信號分析 由A/D轉(zhuǎn)換器MC1443單片機(jī)MCS51（8051）基本系統(tǒng)組成； （三） 信號處理 由串行口LCD顯示。3．1 信號采集 溫度傳感器集成溫度傳感器AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源。一． 主要特性AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖32所示，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V＋；2腳為電流輸出端I0；3腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號如圖32所示。 流過器件的電流（μA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：I T/T=1μA /K式中：IT—— 流過器件（AD590）的電流，單位μA。T——熱力學(xué)溫度，單位K。 AD590的測溫范圍55℃ +150℃。 AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流IT變化1μA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。 輸出電阻為710MΩ。 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線形誤差177。℃。2 AD590的工作原理 在被測溫度一定時，AD590相當(dāng)于一個恒流源，把它和5～30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個1kΩ的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有1mV／K的電壓信號。二． 基本應(yīng)用電路圖38是AD590用于測量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因為流過AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R1和電位器R2的電阻之和為1kΩ時，輸出電壓V0隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對電路進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使V0=+25=（mV）。但這樣調(diào)整只保證在0℃或25℃附近有較高的精度。 圖35 AD590應(yīng)用電路三． 攝氏溫度測量電路如圖35所示，電位器R2用于調(diào)整零點(diǎn)，R4用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。調(diào)整方法如下：在0℃時調(diào)整R2，使輸出V0=0，然后在100℃時調(diào)整R4使V0=100mV。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0℃時，V0=0mV，100℃時V0=100mV為止。最后在室溫下進(jìn)行校驗。例如，若室溫為25℃，那么V0應(yīng)為25mV。冰水混合物是0℃環(huán)境，沸水為100℃環(huán)境。 濕度傳感器測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測量的。下面 介紹HS1100/HS1101濕度傳感器及其應(yīng)用。一、特點(diǎn)不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時間，專利設(shè)計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。圖37a為濕敏電容工作的溫、濕度范圍。圖37b為濕度電容響應(yīng)曲線。 圖37a、濕敏電容工作的溫、濕度范圍 圖37b、濕度電容響應(yīng)曲線。相對濕度在1%100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于177。2%RH；響應(yīng)時間小于5S； pF/℃?？梢娋仁禽^高的。二、濕度測量電路HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C(jī)易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運(yùn)方與租蓉組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機(jī)所采集頻率輸出的555測量振蕩電路如圖37所示。集成定時器555芯片外接電阻RR2與濕敏電容C，構(gòu)成了對C的充電回路。7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對地短路又構(gòu)成了對C的放電回路，并將引腳6端相連引入到片內(nèi)比較器，便成為一個典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。另外，R3 是防止輸出短路的保護(hù)電阻，R1 用于平衡溫度系數(shù)。圖3頻率輸出的555振蕩電路該振蕩電路兩個暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源Vs通過RR2 向C充電，經(jīng)t充電時間后，Uc達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，此時輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經(jīng)t放電時間后，Uc下降到比較器的低觸發(fā)電平，此時輸出，此時輸出引腳3端又由低電平突降為高電平，如此翻來覆去，形成方波輸出。其中，充放電時間為 t充電=C（R4+R2）Ln2 t放電=CR2 Ln2因而，輸出的方波頻率為f=1/(t放電+t充電)=1/[ C（R4+R2）Ln2]可見，空氣濕度通過555測量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號，表31給出了其中的一組典型測試值。表3空氣濕度與電壓頻率的典型值 光電采集(1) 用途: 根據(jù)光電控制的原理,隨著外界光線的變化,對產(chǎn)品的 工作狀態(tài)進(jìn)行自動控制. (2) 性能: A環(huán)氧樹脂 B反應(yīng)速度快 C靈敏度高 D體積小 E可靠性好 F光譜特性好 (3) 型號: GL55371 (4
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