專(zhuān)利名稱(chēng)：一種空氣濕度采集單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種空氣濕度采集單元，屬于機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中的基本檢測(cè)敏感裝置技術(shù)領(lǐng)域。
空氣濕度是一項(xiàng)十分重要的工程物理參數(shù)，在紡織、冶金、印刷、化工、電子和石油等許多行業(yè)中，廠(chǎng)房和環(huán)境空氣中的濕度直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的能否正常進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量的能否保證。傳統(tǒng)的空氣濕度檢測(cè)多制成儀表形式，它們往往是自成一體的，通過(guò)其中的濕敏感應(yīng)元件，或者配置一定的自身調(diào)節(jié)控制的調(diào)整補(bǔ)償電路，由人工操縱相應(yīng)空調(diào)設(shè)備來(lái)保證環(huán)境濕度符合規(guī)定要求。這種濕度采集裝置誤差大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需人工定時(shí)觀(guān)察調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)性差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不利于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的實(shí)施。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，不僅在各種工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，還是在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境里(例如計(jì)算機(jī)機(jī)房、計(jì)量室工作間等)，就是在某些重要公共場(chǎng)所的環(huán)境氣氛中，濕度也已成為一項(xiàng)衡量、監(jiān)測(cè)的重要控制指標(biāo)。在高新科技日益普及應(yīng)用的當(dāng)代社會(huì)，各種熱工參數(shù)和電工參數(shù)的敏感裝置都逐漸發(fā)展成為可以插在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制接口介面箱里，作為整個(gè)工業(yè)過(guò)程控制中的一個(gè)組成部分的標(biāo)準(zhǔn)化的采集單元，由不同的用戶(hù)根據(jù)自己環(huán)境的需要選擇相應(yīng)的各種敏感采集單元來(lái)組成其過(guò)程控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種機(jī)電一體化的空氣濕度采集單元，它可以作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的采集單元在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀(guān)察和實(shí)時(shí)記錄采集，并且檢測(cè)精度高。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖如

圖1所示，它有敏感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其特點(diǎn)是敏感器1是一個(gè)具有透氣保護(hù)外殼2、其內(nèi)腔裝有由敏感元件┈濕敏電容C和電感L組成LC振蕩槽路的固體組件，該敏感器1通過(guò)同軸電纜3與放置在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面箱4里的適配模塊5相連，插在介面箱4中標(biāo)準(zhǔn)插槽里的適配模塊5里裝有由光電隔離電路6、分頻電路7和匹配電路8組成的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，介面箱4則與計(jì)算機(jī)9通過(guò)串行通信接口連通。
本實(shí)用新型中的插在接口介面箱4里的適配模塊5可以與裝在同一被監(jiān)測(cè)環(huán)境或設(shè)備的其他熱工或電工參數(shù)的采集單元的適配模塊10共用一個(gè)介面箱里的不同插槽。當(dāng)適配模塊的數(shù)目多于一個(gè)工業(yè)接口介面箱中的插槽數(shù)目時(shí)，可以使多個(gè)接口介面串聯(lián)使用，通過(guò)編碼分配不同地址，共用中央控制計(jì)算機(jī)的串行通信接口。由計(jì)算機(jī)輸出不同地址的選通信號(hào)，分別選通不同的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)接口介面箱，以采集各種不同的工藝參數(shù)(如溫度、濕度、時(shí)間、壓力、振動(dòng)、壓強(qiáng)等等)和輸出相應(yīng)執(zhí)行裝置的動(dòng)作控制指令，使整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)處于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、處理和控制下，始終保持在最佳工況下操作運(yùn)轉(zhuǎn)。
本實(shí)用新型的工作原理是使用濕敏電容作為敏感元件，這種濕敏電容會(huì)隨著所檢測(cè)環(huán)境的空氣濕度變化而改變其容量。這種電容現(xiàn)已成為標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多家無(wú)線(xiàn)電元件工廠(chǎng)生產(chǎn)之。又配上適當(dāng)?shù)碾姼衅髦瞥蒐C振蕩槽路裝入傳感器的殼體內(nèi)部，其中敏感元件濕敏電容置于其外部有透氣保護(hù)罩的殼體中，這樣感應(yīng)環(huán)境空氣濕度改變的電容容量的變化就直接引起LC槽路振蕩頻率的改變。再通過(guò)與敏感器用電纜連通的插在接口介面中的適配模塊里的電路信號(hào)轉(zhuǎn)換，把傳感器的振蕩頻率轉(zhuǎn)換成接口介面的規(guī)范信號(hào)。這個(gè)轉(zhuǎn)換是由圖1中的適配模塊5內(nèi)部的若干電路完成的首先把由傳感器輸入的高頻信號(hào)經(jīng)光電隔離電路6使敏感信號(hào)與接口介面的控制電路相隔離，又經(jīng)分頻電路7使敏感的高頻信號(hào)分頻為1920～9600赫茲，以符合美國(guó)OPT公司型號(hào)為OPT022接口介面控制器的模擬量規(guī)范，再由阻抗匹配電路8把信號(hào)輸入到OPT022適配模塊控制器對(duì)應(yīng)的插針孔中。上述三個(gè)電路均是標(biāo)準(zhǔn)的電子電路，現(xiàn)已把它們集成化制成固體組件，市場(chǎng)上可以售到。本實(shí)用新型就是通過(guò)上述幾種定型產(chǎn)品的組合，使空氣濕度變化引起電容容量變化，繼而引起LC振蕩頻率的改變，再經(jīng)轉(zhuǎn)換電路使之變成1920～9600赫茲的矩形脈沖，與OPT022接口介面箱的模擬控制器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相對(duì)應(yīng)，最后由介面箱本身的模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路把其變成數(shù)字信號(hào)輸入中央計(jì)算機(jī)，納入機(jī)電一體化的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)里。按照約定，1920赫茲與空氣濕度0％相對(duì)應(yīng)，9600赫茲則相當(dāng)于濕度100％。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型中敏感器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實(shí)用新型中信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(適配模塊)的外形圖。
圖1中，C是濕敏電容，作為敏感元件裝在透氣保護(hù)外殼2里，L是電感器及激振電路，它與濕敏電容C組成LC振蕩槽路。3是同軸屏蔽電纜，它既從接口介面箱4上引入電源，也把LC振蕩高頻信號(hào)輸入到適配模塊5中去。適配模塊5中包括有光電隔離電路6、分頻電路7和匹配電路8。9是中央控制計(jì)算機(jī)。10是其他工藝參數(shù)的適配模塊。
圖2是敏感器的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意。它被制成中間有凹腔的螺栓21與螺帽22連接的殼體結(jié)構(gòu)。凹腔前端殼體有通孔與外界環(huán)境連通，濕敏電容C就放在此凹腔里；凹腔后端放置電感L與激振電路，并用密封材料11使兩腔相隔離。殼體后端則是同軸電纜的接插座12。
圖3是適配模塊的外觀(guān)結(jié)構(gòu)圖。它已把轉(zhuǎn)換信號(hào)電路都集成化和封固在塑殼內(nèi)部了，其插腳分別為＋5V、＋15V、－15V、信號(hào)輸入(in)、信號(hào)輸出(out)、模擬信號(hào)地(
)和公用地(GND)。
本實(shí)用新型的傳感器放置在被監(jiān)測(cè)的環(huán)境中，而標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面箱由于是和其他測(cè)量或控制單元共享的，可以就近放置在被控設(shè)備的附近，計(jì)算機(jī)則可放置在中央控制室內(nèi)，由接口介面通過(guò)一根串行電纜與計(jì)算機(jī)連接就可完成對(duì)整個(gè)被控設(shè)備和環(huán)境的管理，用機(jī)電一體化系統(tǒng)裝備實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。對(duì)濕度敏感器的測(cè)量誤差，可以用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)修正之，也可先用標(biāo)準(zhǔn)濕度環(huán)境測(cè)得相應(yīng)數(shù)值后作為標(biāo)準(zhǔn)加以參照，保證每次實(shí)時(shí)測(cè)試都有很高的精度，使生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量都能處于最佳工況條件。
權(quán)利要求1.一種空氣濕度采集單元，它有敏感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于敏感器是一個(gè)具有透氣保護(hù)外殼、其內(nèi)裝有由濕敏電容C和電感L組成LC振蕩槽路的固態(tài)組件，該敏感器通過(guò)同軸電纜與放置在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面箱里的適配模塊相連，插在介面箱中標(biāo)準(zhǔn)插槽里的適配模塊里裝有由光電隔離電路、分頻電路和匹配電路組成的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，介面箱則與計(jì)算機(jī)相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣濕度采集單元，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面箱可以選用美國(guó)OPT公司的型號(hào)為OPT022的定型產(chǎn)品。
專(zhuān)利摘要一種空氣濕度采集單元，它有敏感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，敏感器是一個(gè)具有透氣保護(hù)外殼、其內(nèi)裝有由濕敏電容C和電感L組成LC振蕩槽路的固態(tài)組件，該敏感器通過(guò)同軸電纜與放置在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面箱里的適配模塊相連，插在介面箱中標(biāo)準(zhǔn)插槽里的適配模塊里裝有由光電隔離電路、分頻電路和匹配電路組成的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，介面箱則與計(jì)算機(jī)相連通。以采集各種不同的工藝參數(shù)和輸出相應(yīng)執(zhí)行裝置的動(dòng)作控制指令，使整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)處于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、處理和控制下。
文檔編號(hào)G01N27/22GK2103809SQ91226259
公開(kāi)日1992年5月6日 申請(qǐng)日期1991年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月12日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開(kāi)通用試驗(yàn)廠(chǎng)