數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于測量技術領域，具體為一種數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀。其結構包括：壓力傳感器、溫度濕度傳感器、控制處理器、數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)、電源系統(tǒng)；整個系統(tǒng)采用模塊化設計；本實用新型針對環(huán)境參數(shù)獲取及二次開發(fā)的需求，提供了高精度的大氣壓力溫度濕度參數(shù)值，數(shù)據(jù)的存儲與傳輸方式便于后續(xù)數(shù)據(jù)開發(fā)利用，儀器接口多樣性設計與供電方式的模塊化設計易于二次開發(fā)。
【專利說明】
數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀
技術領域
[0001]本實用新型屬于測量技術領域，具體涉及一種大氣環(huán)境參數(shù)測量儀器，尤其涉及一種大氣壓力溫度濕度測量記錄儀。【背景技術】
[0002]目前大氣環(huán)境參數(shù)測量儀多集中兩種參數(shù)的獲取，如溫濕度計、壓力溫度計及壓力濕度計。數(shù)據(jù)的顯示及輸出方式過于簡單。數(shù)據(jù)與相關設備的交互極少，不便于數(shù)據(jù)的后續(xù)處理及利用。儀器的供電方式過于簡單，供電范圍比較窄。測量精度低是普遍存在的現(xiàn)象，對于高精度要求的場景不適用。很多儀器的傳感器工作環(huán)境與待測環(huán)境存在差異，采樣方法不合理。一般儀器的測量精度低、數(shù)據(jù)利用率低、輸出方式單一及供電范圍窄等，使得無法滿足氣象、科研、環(huán)保、軍事、體育、醫(yī)藥衛(wèi)生等領域的特定要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了同時獲取多種高精度的大氣環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，更好的服務生活生產(chǎn)科研需求， 本實用新型提供一種數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀，該儀器不僅能得到高精度三種環(huán)境參數(shù)，而且數(shù)據(jù)輸出交互簡易，供電范圍較寬，便于二次開發(fā)，提高數(shù)據(jù)的利用率。
[0004]本實用新型提供的數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀，其結構包括:壓力傳感器、溫度濕度傳感器、控制處理器、數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)、電源系統(tǒng);整個系統(tǒng)采用模塊化設計;其中:
[0005]所述壓力傳感器與輔助電路組成壓力測量模塊，用于測量大氣壓力，其通過接插件與控制處理器連接。壓力傳感器具體可采用高精度MS5540壓力傳感器，其測量范圍10-1 lOOmbar，分辨率為0.lmbar，準確度可達± 0.5mbar;
[0006]所述溫度濕度傳感器與輔助電路組成溫度濕度測量模塊，用于測量大氣溫度和濕度，其通過接插件與控制處理器連接。溫度濕度傳感器具體可采用SHT15芯片，其濕度測量范圍0-100%，分辨率為0.05%，準確度可達±2%;其溫度測量范圍-40-125°C，分辨率為0.01 °C，準確度可達±0.3°C;
[0007]所述控制處理器是整個系統(tǒng)的運算處理中心，用于對壓力傳感器及溫度濕度傳感器的驅動和數(shù)據(jù)傳輸，并對其獲取的原始數(shù)據(jù)進行反演與運算，最終將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)與上位機進行傳輸?？刂铺幚砥骶唧w可采用高性價比的STM32F103RBT6;
[0008]所述數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)的傳輸，采用RS232/485串口輸出方式，采用無交互指令傳輸模式，即系統(tǒng)供電后數(shù)據(jù)直接輸出到串口，每一個數(shù)據(jù)包同時包括三種環(huán)境參數(shù)，其順序為壓力、溫度和濕度，這種數(shù)據(jù)傳輸方式為二次開發(fā)利用數(shù)據(jù)提供了便利；
[0009]所述電源系統(tǒng)采用模塊化設計，用于對儀器供電，電源系統(tǒng)集成了DC/DC，使得系統(tǒng)供電電壓范圍在5-24V的寬范圍，便于與其他系統(tǒng)電源兼容；電源系統(tǒng)中采用過流保護電路，提高了系統(tǒng)的安全性與可靠性。
[0010]本實用新型的有益效果是，針對環(huán)境參數(shù)獲取及二次開發(fā)的需求，提供了高精度的大氣壓力溫度濕度參數(shù)值，數(shù)據(jù)的存儲與傳輸方式便于后續(xù)數(shù)據(jù)開發(fā)利用，儀器接口多樣性設計與供電方式的模塊化設計都易于二次開發(fā)?！靖綀D說明】
[0011]圖1是本實用新型的系統(tǒng)組成框圖。
[0012]圖2是本實用新型的控制處理器電路原理圖。[〇〇13]圖3是本實用新型的供電系統(tǒng)及數(shù)據(jù)通信模塊電路原理圖。[〇〇14]圖4是本實用新型采用的壓力傳感器的電路原理圖。[〇〇15]圖5是本實用新型采用的溫濕度傳感器的電路原理圖?！揪唧w實施方式】[〇〇16]數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀供電通過接插件Power作為電源輸入，其供電范圍。
[0017] 為5-24V，首先輸入電源經(jīng)過大小電容CINUCIN2和CIN3進行高低頻濾波，從而得到高品質供電電源，然后經(jīng)過DC/DC模塊輸出穩(wěn)定+5V電源，三端電源芯片ASM1117使得+5V 變換成+3.3V供電給傳感器模塊、控制處理器模塊、通信模塊及啟動模塊工作，LED和限流電阻R9顯示系統(tǒng)的供電是否正常，DC/DC模塊與三端電源模塊都集成有過流保護，從而系統(tǒng)保護合理可靠。接插件C0NMS用于壓力傳感器連接控制處理器PA2-PA5的10端口，PA2輸出SCLK 提供串行數(shù)據(jù)時鐘信號;PA3與DIN連接提供串行數(shù)據(jù)輸入功能;PA4與D0UT連接作為串行數(shù)據(jù)輸出端口； PA5與MCLK連接提供給傳感器工作時鐘頻率，在本設計中壓力傳感器工作頻率為32.768KHz。接插件C0NSHT用于溫度濕度傳感器連接控制處理器PA6-PA7的10端口，PA6與 SCK連接提供傳感器工作頻率及數(shù)據(jù)傳輸頻率，在本設計中溫度濕度傳感器工作頻率為 100KHz;PA7與DATA連接作為溫度濕度數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)上電工作后，控制處理器產(chǎn)生相應的驅動信號，傳感器在驅動信號的驅動下，開始采樣環(huán)境參數(shù)并將獲取的數(shù)據(jù)按相應格式與速率傳輸?shù)娇刂铺幚砥飨鄳彺胬铮刂铺幚砥鹘酉戮彺嫠@數(shù)據(jù)，解碼后的數(shù)據(jù)按壓力溫度濕度順序格式編碼，然后通過RS232直接傳輸發(fā)送，無需交互指令。數(shù)據(jù)端口可以直接連接LED屏顯示，同時也可通過上位機進行數(shù)據(jù)存儲進行二次開發(fā)。
【主權項】
1.一種數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀，其特征在于結構包括:壓力傳感器、溫度 濕度傳感器、控制處理器、數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)、電源系統(tǒng);整個系統(tǒng)采用模塊化設計;其中:所述壓力傳感器與輔助電路組成壓力測量模塊，用于測量大氣壓力，其通過接插件與 控制處理器連接；所述溫度濕度傳感器與輔助電路組成溫度濕度測量模塊，用于測量大氣溫度和濕度， 其通過接插件與控制處理器連接；所述控制處理器是整個系統(tǒng)的運算處理中心，用于對壓力傳感器及溫度濕度傳感器的 驅動和數(shù)據(jù)傳輸，并對其獲取的原始數(shù)據(jù)進行反演與運算，最終將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng) 與上位機進行傳輸；所述數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)的傳輸，采用RS232/485串口輸出方式、無交互指令傳輸模 式，即系統(tǒng)供電后數(shù)據(jù)直接輸出到串口，每一個數(shù)據(jù)包同時包括三種環(huán)境參數(shù)，其順序為壓 力、溫度和濕度；所述電源系統(tǒng)采用模塊化設計，用于對儀器供電，電源系統(tǒng)集成了DC/DC，使系統(tǒng)供電 電壓范圍在5-24V的寬范圍，便于與其他系統(tǒng)電源兼容；電源系統(tǒng)中采用過流保護電路，以 提高系統(tǒng)的安全性與可靠性。2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀，其特征在于所述壓力 傳感器采用高精度MS5540壓力傳感器，其測量范圍10-1 lOOmbar，分辨率為0.lmbar，準確度 達 ± 0?5mbar 〇3.根據(jù)權利要求1或2所述的數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀，其特征在于所述溫 度濕度傳感器采用SHT15芯片，其濕度測量范圍0-100%，分辨率為0.05%，準確度可達± 2%; 其溫度測量范圍-40-125 °C，分辨率為0.01°C，準確度達± 0.3 °C。4.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式大氣壓力溫度濕度測量記錄儀，其特征在于所述控制 處理器采用STM32F103RBT6。
【文檔編號】G08C17/02GK205607431SQ201620185317
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】袁亞飛, 李晶
【申請人】復旦大學