【文章內(nèi)容簡介】 條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（3）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。（4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（5）溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177?！?。（6）可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。（7），12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 濕度定義空氣的干濕程度叫做濕度，常用絕對濕度、相對濕度、比較濕度、混合比、飽和差以及露點(diǎn)等物理量來表示．通?？諝獾臏囟仍礁?，最大濕度就越大。干空氣與濕空氣（Dry air and Wet air）通常把不包含水汽的空氣稱為干空氣，把包含干空氣與水蒸汽的混合氣體稱為濕空氣。飽和蒸汽壓（Saturation pressure of water vapor）由飽和蒸汽產(chǎn)生的部分壓力，稱為該溫度下的飽和蒸汽壓。飽和蒸汽壓強(qiáng)僅與空氣的溫度有關(guān)，不受壓力影響。絕對濕度是指在一定溫度和壓力條件下， 每單位體積（1m3）的混合氣體中所含水蒸汽的質(zhì)量（g），單位為g/m3，一般用符號AH表示。它的極限是飽和狀態(tài)下的最高濕度．絕對濕度只有與溫度聯(lián)系起來才有意義，因?yàn)榭諝庵袧穸入S溫度而變化．其表達(dá)式為： ρv=PvMRT 式中的M為水汽的摩爾質(zhì)量，R為理想氣體常數(shù)，T為空氣的絕對溫度。相對濕度（Relativehumidity）相對濕度是指氣體的絕對濕度與同一溫度下達(dá)到飽和狀態(tài)的絕對濕度之比，常表示為％RH，亦即 相對濕度=(PvPw)r100%RH 式中Pw只為與待測空氣溫度T同溫時(shí)水的飽和水氣壓。由于水汽的飽和氣壓會隨著氣溫增高而增加，因此相對濕度相同的情況下，氣溫高時(shí)空氣中的水汽重量比氣溫低時(shí)大，平時(shí)我們說空氣很濕，就是表示空氣相對濕度較大。根據(jù)氣體定律, 水蒸氣的質(zhì)量正比于水蒸氣分壓，所以，氣體中的水蒸氣分壓（e）與該溫度氣體飽和水蒸氣壓（ｅs）的比，用百分比表示。表示∶RH=e/es100%。相對濕度最常用。 相對濕度為100％的空氣就是水蒸氣飽和的空氣．相對濕度同樣也與溫度聯(lián)系起來才有意義．通過相對濕度和溫度也可以換算出表示溫度的其他參數(shù)．相對濕度給出大氣的潮濕程度，它是一個(gè)無量綱的量，在實(shí)際使用中多使用相對濕度這一概念。 濕度傳感器，基本形式都為利用濕敏材料對水分子的吸附能力或?qū)λ肿赢a(chǎn)生物理效應(yīng)的方法測量濕度。有關(guān) 濕度測量，早在16世紀(jì)就有記載。許多古老的測量方法，如干濕球溫度計(jì)、毛發(fā)濕度計(jì)和露點(diǎn)計(jì)等至今仍被廣泛采用?，F(xiàn)代工業(yè)技術(shù)要求高精度、高可靠和連續(xù)地 測量濕度，因而陸續(xù)出現(xiàn)了種類繁多的濕敏元件。 濕敏元件主要分為二大類：水分子親和力型濕敏元件和非水分子親和力型濕敏元件。利用水分子有較大的偶極矩，易于附著并滲透入固體表面的特性制成的濕敏元件稱為水分子親和力型濕敏元件。金屬氧化物是離子型結(jié)合物質(zhì)，有較強(qiáng)的吸水性能，不僅有物理吸附，而且有化學(xué)吸附，可制成金屬氧化物濕敏元件。這類元件在應(yīng)用時(shí)附著或浸入被測的水蒸氣分子，與材料發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)生成氫氧化物，或一經(jīng)浸入就有一部分殘留在元件上而難以全部脫出，使重復(fù)使用時(shí)元件的特性不穩(wěn)定，測量時(shí)有較大的滯后誤差和較慢的反應(yīng)速度。目前 應(yīng)用較多的均屬于這類濕敏元件。另一類非親和力型濕敏元件利用其與水分子接觸產(chǎn)生的物理效應(yīng)來測量濕度。 TRS1 土壤水分傳感器如圖34所示，土壤水分傳感器TRS1的外觀圖圖34 土壤水分傳感器TRS1的外觀圖技術(shù)參數(shù)（1）測量參數(shù)：土壤容積含水率。（2）單 位：%( m3/m3)。（3）量 程：0～100%。（4）探針長度：。（5）探針直徑：3mm。（6）測量精度：177。3%。（7）工作溫度范圍：40℃～85℃。（8）工作電壓：7～24V（電壓型。7～24V（電流型。（9）測量主頻：100MHZ。（10）輸出信號：電壓型0～ DC； 電流型0～20mA 直流。（11）測量穩(wěn)定時(shí)間：2秒。（12）響應(yīng)時(shí)間：＜1秒。（13）測量區(qū)域：以中央探針為中心，圍繞中央探針的直徑7cm、高7cm的圓柱體。 功能及特點(diǎn) （1）本傳感器體積小巧化設(shè)計(jì)，攜帶方便，安裝、操作及維護(hù)簡單。 （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，不繡鋼探針保證使用壽命。 （3）外部以環(huán)氧樹脂純膠體封裝，密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蝕。 （4）土質(zhì)影響較小，應(yīng)用地區(qū)廣泛。 （5）測量精度高，性能可靠，確保正常工作。 （6）響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)傳輸效率高。適用范圍適用于節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉、溫室大棚蔬菜、花卉園藝、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、科學(xué)試驗(yàn)等領(lǐng)域。 光傳感器是利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器的不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進(jìn)行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一它在自動(dòng)控制和非電量電測技術(shù)中占有非常重要的地位。 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻器，對光線十分敏感，它的電阻值能隨著外界光照強(qiáng)弱（明暗）變化而變化。他在無光照射時(shí)，呈高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時(shí)，其電阻值迅速減小。廣泛應(yīng)用于各種控制電路（如自動(dòng)照明燈控制電路、自動(dòng)報(bào)警電路等）、家用電器（如電視機(jī)中的高度自動(dòng)調(diào)節(jié)，照相機(jī)中的自動(dòng)曝光控制等）及各種測量儀器中。 光敏電阻又稱光導(dǎo)管，它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓。無光照時(shí)，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流（暗電流）很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻）急劇減小，電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，此時(shí)光敏電阻的靈敏度高。實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐量級，亮電阻值在幾千歐以下。 該系統(tǒng)可通過光敏傳感器將光照強(qiáng)弱信號轉(zhuǎn)化為電信號通過發(fā)光二極管顯示以及蜂鳴器報(bào)警從而成為光照強(qiáng)度自動(dòng)顯示檢測系統(tǒng)。光照強(qiáng)度不同光明傳感器的組織不同，當(dāng)光照強(qiáng)度很強(qiáng)時(shí)，光敏傳感器的阻值很?。划?dāng)光照強(qiáng)度弱時(shí)，光敏傳感器的組織很大；當(dāng)光照強(qiáng)度適宜時(shí)光敏傳感器的阻值介于強(qiáng)光和弱光的阻值之間。因此可以通過光敏傳感器將光信號變?yōu)殡娦盘枺⒖梢岳霉庹諅鞲衅魇芄庹詹煌柚挡煌a(chǎn)生的電信號不同從而顯示不同的信號。 HA2003 光照傳感器 HA2003光照傳感器外觀圖如圖34。圖35 HA2003 光照傳感器1 原理采用先進(jìn)光電轉(zhuǎn)換模塊，將光照強(qiáng)度值轉(zhuǎn)化為電壓值，再經(jīng)調(diào)理電路將此電壓值轉(zhuǎn)換為0～2V或4～20mA 。2 技術(shù)參數(shù) （1）測量范圍: 200～200000Lux。（2）光譜范圍：400～700(nm)可見光。（3）電源電壓: 24VDC(12VDC～30VDC)。（4）輸出信號: 4～20mA或0～5V。（5）測量誤差: 小于177。7%。（6）工作環(huán)境溫濕度：0～40℃、0～70%RH。（7）儲存環(huán)境溫濕度：10～+50℃，0～80%RH。（8）大氣壓力：80～110KPa。3 安裝與使用 該傳感器應(yīng)安裝在四周空曠，感應(yīng)面以上沒有任何障礙物的地方(感應(yīng)面應(yīng)保持清潔)，然后將其牢牢固定，再將傳感器輸出電纜與記錄儀表相連接，即可觀測。最好將電纜牢固地固定在安裝架上，以減少斷裂或在有風(fēng)天發(fā)生間歇中斷現(xiàn)象。傳輸方式，主要適合于異地城市之間數(shù)據(jù)的收發(fā)。溫室是一個(gè)相對封閉的環(huán)境，作物在溫室內(nèi)不斷進(jìn)行著的吸收與釋放過程，因此，溫室內(nèi)的濃度與外界環(huán)境有明顯的差異。一般來說，白天溫室內(nèi)綠色植物光合作用旺盛，濃度急劇下降；夜間光合作用停止，作物呼吸作用釋放，室內(nèi)濃度逐漸升高。溫室大棚的來源包括空氣和土壤。假定溫室面積為（），空間容積為V（），則其室內(nèi)的濃度對時(shí)間的變化率可用下式表示: VdCndt=QCO2CnCwnV(Pnr0)As 當(dāng) dCndt=0。 QCO2=CnCwnV(Pnr0)As 式中：QCO2計(jì)算施用量，g/h。設(shè)定的目標(biāo)濃度，g/,在常溫常壓下，1g/相當(dāng)于531ml/。室外空氣濃度，g/； n換氣次數(shù)，次/h。 凈光合作用強(qiáng)度，一般18g/(.h）.基于濃度對時(shí)間的變化率，設(shè)計(jì)了紅外吸收型二氧化碳傳感器來監(jiān)測溫室內(nèi)的濃度。 二氧化碳濃度傳感器的工作原理 紅外吸收型CO2氣體傳感器是基于氣體的吸收光譜隨物質(zhì)的不同而存在差異的原理制成的。不同氣體分子化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，對不同波長的紅外輻射的吸收程度就不同，因此，不同波長的紅外輻射依次照射到樣品物質(zhì)時(shí)，某些波長的輻射能被樣品物質(zhì)選擇吸收而變?nèi)?，產(chǎn)生紅外吸收光譜，故當(dāng)知道某種物質(zhì)的紅外吸收光譜時(shí)，便能從中獲得該物質(zhì)在紅外區(qū)的吸收峰。同一種物質(zhì)不同濃度時(shí)，在同一吸收峰位置有不同的吸收強(qiáng)度，吸收強(qiáng)度與濃度成正比關(guān)系。因此通過檢測氣體對光的波長和強(qiáng)度的影響，便可以確定氣體的濃度。根據(jù)比爾朗伯定律，輸出光強(qiáng)度 、輸入光強(qiáng)度 和氣體濃度 之間的關(guān)系為： I=I0exp?(αmLC) 式中:αm為摩爾分子吸收系數(shù)；C 為待測氣體濃度；L 為光和氣體的作用長度（傳感長度）。對上式(3)進(jìn)行變換得： C=1αmLlnI0I 通過檢測相關(guān)數(shù)據(jù)就可以得知?dú)怏w的濃度 。圖36二氧化碳傳感器探頭結(jié)構(gòu) 二氧化碳傳感器探頭結(jié)構(gòu)如圖1所示。是由紅外光源、測量氣室、可調(diào)干涉濾光鏡、光探測器、光調(diào)制電路、放大系統(tǒng)等組成。紅外光源采用鎳鉻絲，其通電加熱后可發(fā)出3～10μm的紅外線。在氣室中，二氧化碳吸收光源發(fā)出特定波長的光，經(jīng)探測器檢測則可顯示出二氧化碳對紅外線的吸收情況。干涉濾光鏡是可調(diào)的，調(diào)節(jié)他可改變其通過的光波波段，從而改變探測器探測到信號的強(qiáng)弱。紅外探測器為薄膜電容，吸收了紅外能量后，氣體溫度升高，導(dǎo)致室內(nèi)壓力增大，電容兩極間的距離就要改變，電容值隨之改變。CO2氣體的濃度愈大，電容值改變也就愈大。 GRG5H 型紅外二氧化碳傳感器圖37 GRG5H型紅外二氧化碳傳感器如圖37所示，GRG5H型紅外二氧化碳傳感器（以下簡稱傳感器）是一種專門用以監(jiān)測煤礦井下二氧化碳?xì)怏w的本質(zhì)安全型檢測儀表。儀器能夠連續(xù)監(jiān)測二氧化碳?xì)怏w濃度并就地顯示，同時(shí)將濃度值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號傳輸給關(guān)聯(lián)設(shè)備。本傳感器還具有報(bào)警點(diǎn)、斷電點(diǎn)任意設(shè)置，超限聲光報(bào)警，故障自檢等功能。產(chǎn)品特點(diǎn) （1）傳感器采用非色散紅外氣體檢測技術(shù)檢測二氧化碳?xì)怏w濃度，具有測量精度高、調(diào)校周期長、重復(fù)性好、測量范圍寬、使用壽命長、不受其它背景氣體（CHH2S、SONO2等）影響等優(yōu)點(diǎn)。 （2）傳感器在設(shè)計(jì)上采用高性能單片微機(jī)和高集成數(shù)字化電路，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、調(diào)試、維護(hù)方便。（3）傳感器的零點(diǎn)、靈敏度及報(bào)警點(diǎn)皆采用紅外遙控器調(diào)節(jié)。（4）傳感器除可連續(xù)檢測瓦斯，還具有聲光報(bào)警、斷電信號輸出，故障自檢等功能。（5）傳感器整機(jī)采用低功耗設(shè)計(jì)，帶載距離長。（6）傳感器具有故障自檢功能，使用、維護(hù)方便。（7）傳感器的外殼采用了高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抗沖擊能力強(qiáng)。型號的組成及其代表意義G傳感器R二氧化碳G工作原理：光學(xué)5測量范圍：%～%H紅外使用環(huán)境條件（1）工作溫度：0 ℃ ～ 40 ℃ ；（2）濕度：≤ 98 % ；（3）大氣壓力：(80～116)KPa；（4）風(fēng)速：0～8 m/s ；（5）機(jī)械環(huán)境：無顯著振動(dòng)和沖擊的場合；（6）貯存溫度：（40～60）℃。 EM 235模擬量輸入模塊EM 235模塊是組合強(qiáng)功率精密線性電流互感器、意法半導(dǎo)體（ST）單片集成變送器ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20mA（通過250Ω電阻轉(zhuǎn)換DC 1～5V或通過500Ω電阻 轉(zhuǎn)換DC2～10V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計(jì)算機(jī)或顯示儀表）。表21所示為如何用DIP開關(guān)設(shè)置EM 235模塊。開關(guān)1到6可選擇模擬量輸入范圍和分辨率。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍和格式。（開關(guān)6）、增益（開關(guān)4和5）和衰減（開關(guān)2和3）。，ON為接通，OFF為斷開。表32 EM 235選擇模擬量輸入范圍和分辨率的開關(guān)表單極性滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON0到50mVOFFONOFFONOFFON0到100mV25μVONOFFOFFOFFONON0到500mV125uAOFFONOFFOFFONON0到1V250μVONOFFOFFOFFOFFON0到5VON