专利名称：网络化温湿度传感变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及温湿度测量技术，为一种网络化温湿度传感变送器。
背景技术：
传统的温度检测大多采用热敏电阻作为传感器，采集的信号经过专用调理电路调 理，经滤波转换成数字量信号后才能由微处理器进行处理，故存在可靠性差、成本高、精度 低等诸多缺点；而传统湿度检测则是干湿球法、露点法、电解法到各种电湿度测量方法再到 吸收光谱法。传统的模拟式温湿度传感变送器一般不仅需要设计必要的信号调理电路、辅 助滤波电路，还要经过复杂的校准和标定过程，否则其测量准确度难以保证。 早期的温湿度采集采用的是常规的热敏、湿敏器件，经非线性校正、滤波后采样， 实现了常温环境下热敏、湿敏器件与温度、湿度的曲线拟合，但外围电路设计复杂、无法满 足精确性与可靠性要求。 总之，传统温湿度传感变送器存在电路复杂、测量精度不高的缺点；而且它侧重单 个节点测量，网络化水平不高。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在宽温度范围内同时具有温湿度的 精确测量与网络接入能力的网络化温湿度传感变送器。 本实用新型所采用的技术方案如下 网络化温湿度传感变送器，包括单片机、温湿度传感器、串行可改写存储器、隔离
422收发器、稳压电源电路、网络变压器、监控复位电路、时钟电路，其中 温湿度传感器的输出通过I2C总线连接单片机的I/O 口 ， 单片机的网络通讯信号通过网络变压器连接到以太网， 单片机的串口通讯信号连接到隔离422收发器， 串行可改写存储器连接到单片机的I/O 口， 监控复位电路与时钟电路分别与单片机连接， 稳压电源电路连接单片机并向其提供电源。 所述单片机采用Microchip的网络化单片机PIC18F97J60。 所述温湿度传感器采用SHT11集成一体化传感器。 所述串行可改写存储器型号为CAT93C46。 所述隔离422收发器采用ADM2490。 所述稳压电源电路采用MIC37501器件。 本实用新型的积极效果是本实用新型可在宽温度范围内同时具有温湿度的精确 测量与网络接入能力，多个网络化温湿度传感变送器节点与监控中心可以构成规模可裁剪 的区域环境温湿度监测网络，既可用于军事领域，也可用于民用环境与家居、建筑等场合。 单个网络化温湿度传感变送器结构紧凑，并且具有抗干扰强以及低功耗的特性。
图1是本实用新型的原理方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。 如图1所示，网络化温湿度传感变送器包括单片机1、温湿度传感器2、串行可改写
存储器3、隔离422收发器4、稳压电源电路5、网络变压器6、监控复位电路7、时钟电路8。 所述单片机采用Microchip的网络化单片机PIC18F97J60。 所述温湿度传感器采用SHT11集成一体化传感器。 所述串行可改写存储器型号为CAT93C46。 所述隔离422收发器采用ADM2490。 所述稳压电源电路采用MIC37501器件。 网络化温湿度传感变送器的温湿度传感器2采用SHT11集成一体化传感器。SHT11 将温湿度检测、信号变换、A/D转换等功能集成到一个芯片上，无需外部模拟电子电路，可直 接被单片机1访问，其温湿度、供电、电容偏差及剩余电流等变化都不影响精度，并且即使 器件本身被浸湿也不会失灵或出现误差。因此，本实用新型采用该芯片作为温湿度检测装 置。SHT11输出的温湿度检测的数字信号通过I2C总线送到单片机1的I/O 口，由单片机1 软件读取并处理。单片机1的网络通讯信号连接到网络变压器6的初级端，然后连接到以 太网。单片机1的串口通讯信号连接到隔离422收发器4，经过隔离422收发器将TTL电平 的串口通讯信号转换成差分电平的串口通讯信号输出，实现远距离传输。串行可改写存储 器3连接到单片机1的I/O 口 ，由单片机1软件对存储器进行读写，该存储器用来存储温湿 度、修正参数等数据。隔离422收发器4(ADM2490)能够很好的隔离外界和内部单片机系统 的互相干扰，具有很好的电磁兼容性能，可以适用环境恶劣的电磁环境中。网络变压器6是 把差分信号通过差模耦合线圈进行耦合滤波，并经过电磁场的转换耦合到不同电平的连接 网线上。它的作用一是增强信号，使信号传输距离更远；二是使网络化温湿度传感变送器 与外部隔离，增强抗干扰能力，对本设备有一定的防雷保护作用；三是当网络化温湿度传感 变送器接到不同电平的网口时，可以防止不同电压通过网线传输损坏本设备。监控复位电 路7由IMP810L监控复位芯片、电阻构成，它的作用一是给单片机提供复位信号，使单片机 在上电时自动复位或死机时人工复位，开始执行程序；二是监控供电电压，当电压跌落后恢 复时使系统可靠复位、重新运行，避免系统锁死不能恢复。时钟电路8由晶体、电容构成，它 的作用是给单片机提供必要的时钟信号，使单片机能够正常的工作。 使用多个网络化温湿度传感变送器可以构成以太网温湿度检测系统，这种检测系 统可以是本地近距离的，也可以是远距离大范围的监控。分布在检测系统各个监测点的网 络化温湿度传感变送器，将检测到的温湿度信息通过以太网传输到监控中心，监控中心对 这些温湿度信息分析处理之后，进行显示报警和环境设备控制。 在网络化温湿度传感变送器的嵌入式系统中实现了 TCP/IP协议栈，主要采用以 太网IEEE802. 3、IP、ARP等协议作为通信协议，传输数据通过以太网控制器完成。在数据发 送前，首先要对传输的数据进行协议封装。具体做法是首先对原始数据添加TCP头，包括源端口、目的端口、 TCP数据长度和校验和四个字段；然后再添加IP头，包括源IP地址、目 的IP地址、IP数据长度、校验和等100字段；最后封装以太网IEEE802. 3帧，包括目的MAC 地址、源MAC地址和以太网帧总长度。其中，源MAC地址为本地物理地址，在初始化时设定。 而IEEE802. 3帧结构中的CRC校验由以太网硬件自动完成。至此，成功地构造了一个完整 的TCP数据包，可以进行数据发送。对于接收到的数据包，主处理器对其进行拆解，将解包 得到的IP地址与本地IP地址相比较，同时进行校验和验证，如果IP —致，则接收该数据 包，否则丢弃它；如果校验和不正确，则表示数据包传输过程中发生差错，丢弃该数据包，但 不产生差错报文，由应用层发现丢失的数据包并请求重传。 本实用新型采用Microchip公司生产的网络化单片机PIC18F97J60，将高端8位单 片机与完整的以太网控制器集成在一起，以实现温湿度传感变送器节点网络化。 Microchip公司的网络单片机器件PIC18F97J60具有嵌入式以太网控制器模块。 采用高度集成化设计，实现了介质访问控制(Media Access Control，MAC)和物理层收发器 (Physical Layer Transceiver, PHY)，使用网络变压器和一些无源元件将单片机直接与以 太网相连。以太网模块符合IEEE 802. 3中所有关于双绞线网络10Base2T连接的规定。它 在内部实现了数据包过滤机制，用于限制传入的数据包。并提供一个用于实现快速数据吞 吐的内置DMA模块，以及硬件IP校验和计算；另外还提供3个用于显示电源和网络活动的 指示灯输出。 本实用新型的性能参数如下 1、宽温度湿度测量范围温度测量范围_40°C +851:，湿度测量范围0 100% RH ; 2、温度测量精度所测温度精度在25"时为±0. 5t:，在0到4(TC为±0.9°C。响
应时间《20秒，分辨率为o. ore ; 3、湿度测量精度所测湿度精度在20%到80% RH时为±3. 5% RH。响应时间 《4秒。分辨率为0. 03% RH ; 4、网络化接入具备以太网通信、RS-422点对点通信以及RS-485总线通信功能； 可构成远程局域温湿度监测网络； 5、微型化外形长X宽X高=78mmX55mmX17mm。 本实用新型既可用于温度湿度测量、也可用于露点测量。 在军事方面，可用作军事地面方舱与指挥室、车辆及有人驾驶飞机机舱的温湿度 检测，尤其是军用地面雷达电子方舱、天线转台腔体、天线阵面环境的温湿度检测中。在民 用方面，可作为中央空调、汽车、医疗测试及检测设备与场所、精密控制现场、建筑物内部等 场合的温湿度监测。
权利要求网络化温湿度传感变送器，包括单片机(1)、温湿度传感器(2)、串行可改写存储器(3)、隔离422收发器(4)、稳压电源电路(5)、网络变压器(6)、监控复位电路(7)、时钟电路(8)，其特征在于温湿度传感器(2)的输出通过I2C总线连接单片机(1)的I/O口，单片机(1)的网络通讯信号通过网络变压器(6)连接到以太网，单片机(1)的串口通讯信号连接到隔离422收发器(4)，串行可改写存储器(3)连接到单片机(1)的I/O口，监控复位电路(7)与时钟电路(8)分别与单片机连接，稳压电源电路(5)连接单片机(1)并向其提供电源。
2. 如权利要求1所述的网络化温湿度传感变送器，其特征在于所述单片机(1)采用 Microchip的网络化单片机PIC18F97J60。
3. 如权利要求l所述的网络化温湿度传感变送器，其特征在于所述温湿度传感器(2) 采用SHT11集成一体化传感器。
4. 如权利要求1所述的网络化温湿度传感变送器，其特征在于所述串行可改写存储 器(3)型号为CAT93C46。
5. 如权利要求1所述的网络化温湿度传感变送器，其特征在于所述隔离422收发器(4) 采用ADM2490。
6. 如权利要求l所述的网络化温湿度传感变送器，其特征在于所述稳压电源电路(5) 采用MIC37501器件。
专利摘要本实用新型涉及温湿度检测领域，为一种网络化温湿度传感变送器，包括单片机、温湿度传感器、串行可改写存储器、隔离422收发器、稳压电源电路、网络变压器、监控复位电路、时钟电路。它克服了现有技术测量精度不够、无网络接入能力的缺陷，是一种在宽温度范围内同时具有温湿度的精确测量与网络接入能力的网络化温湿度传感变送器，既可用于军事领域，也可用于民用环境与家居、建筑等场合。
文档编号G01K1/02GK201476884SQ200920186958
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者杨志谦, 苏桂芝, 谭剑波, 邵威, 黄翌 申请人:中国电子科技集团公司第三十八研究所