專利名稱：一種空氣濕度采集單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種空氣濕度采集單元，屬于機電一體化控制系統(tǒng)中的基本檢測敏感裝置技術(shù)領(lǐng)域。
空氣濕度是一項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)的能否正常進行和產(chǎn)品質(zhì)量的能否保證。傳統(tǒng)的空氣濕度檢測多制成儀表形式，它們往往是自成一體的，通過其中的濕敏感應(yīng)元件，或者配置一定的自身調(diào)節(jié)控制的調(diào)整補償電路，由人工操縱相應(yīng)空調(diào)設(shè)備來保證環(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，且需人工定時觀察調(diào)節(jié)，實時性差，勞動強度大，不利于工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制的實施。隨著社會的發(fā)展和進步，不僅在各種工業(yè)生產(chǎn)的過程中，還是在實驗室的環(huán)境里(例如計算機機房、計量室工作間等)，就是在某些重要公共場所的環(huán)境氣氛中，濕度也已成為一項衡量、監(jiān)測的重要控制指標。在高新科技日益普及應(yīng)用的當(dāng)代社會，各種熱工參數(shù)和電工參數(shù)的敏感裝置都逐漸發(fā)展成為可以插在標準工業(yè)控制接口介面箱里，作為整個工業(yè)過程控制中的一個組成部分的標準化的采集單元，由不同的用戶根據(jù)自己環(huán)境的需要選擇相應(yīng)的各種敏感采集單元來組成其過程控制系統(tǒng)。
本實用新型的目的就是提供一種機電一體化的空氣濕度采集單元，它可以作為一種標準化的采集單元在機電一體化控制系統(tǒng)中應(yīng)用，實現(xiàn)自動觀察和實時記錄采集，并且檢測精度高。
本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖如

圖1所示，它有敏感器和信號轉(zhuǎn)換電路，其特點是敏感器1是一個具有透氣保護外殼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通過同軸電纜3與放置在標準工業(yè)控制介面箱4里的適配模塊5相連，插在介面箱4中標準插槽里的適配模塊5里裝有由光電隔離電路6、分頻電路7和匹配電路8組成的信號轉(zhuǎn)換電路，介面箱4則與計算機9通過串行通信接口連通。
本實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共用一個介面箱里的不同插槽。當(dāng)適配模塊的數(shù)目多于一個工業(yè)接口介面箱中的插槽數(shù)目時，可以使多個接口介面串聯(lián)使用，通過編碼分配不同地址，共用中央控制計算機的串行通信接口。由計算機輸出不同地址的選通信號，分別選通不同的標準工業(yè)接口介面箱，以采集各種不同的工藝參數(shù)(如溫度、濕度、時間、壓力、振動、壓強等等)和輸出相應(yīng)執(zhí)行裝置的動作控制指令，使整個工業(yè)生產(chǎn)處于計算機實時監(jiān)測、處理和控制下，始終保持在最佳工況下操作運轉(zhuǎn)。
本實用新型的工作原理是使用濕敏電容作為敏感元件，這種濕敏電容會隨著所檢測環(huán)境的空氣濕度變化而改變其容量。這種電容現(xiàn)已成為標準定型產(chǎn)品，國內(nèi)已經(jīng)有多家無線電元件工廠生產(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。這個轉(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經(jīng)光電隔離電路6使敏感信號與接口介面的控制電路相隔離，又經(jīng)分頻電路7使敏感的高頻信號分頻為1920～9600赫茲，以符合美國OPT公司型號為OPT022接口介面控制器的模擬量規(guī)范，再由阻抗匹配電路8把信號輸入到OPT022適配模塊控制器對應(yīng)的插針孔中。上述三個電路均是標準的電子電路，現(xiàn)已把它們集成化制成固體組件，市場上可以售到。本實用新型就是通過上述幾種定型產(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準信號相對應(yīng)，最后由介面箱本身的模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路把其變成數(shù)字信號輸入中央計算機，納入機電一體化的工業(yè)過程控制系統(tǒng)里。按照約定，1920赫茲與空氣濕度0％相對應(yīng)，9600赫茲則相當(dāng)于濕度100％。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)組成原理框圖。
圖2是本實用新型中敏感器的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實用新型中信號轉(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是中央控制計算機。10是其他工藝參數(shù)的適配模塊。
圖2是敏感器的一個實施例的機械結(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是適配模塊的外觀結(jié)構(gòu)圖。它已把轉(zhuǎn)換信號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、信號輸入(in)、信號輸出(out)、模擬信號地(
)和公用地(GND)。
本實用新型的傳感器放置在被監(jiān)測的環(huán)境中，而標準工業(yè)控制介面箱由于是和其他測量或控制單元共享的，可以就近放置在被控設(shè)備的附近，計算機則可放置在中央控制室內(nèi)，由接口介面通過一根串行電纜與計算機連接就可完成對整個被控設(shè)備和環(huán)境的管理，用機電一體化系統(tǒng)裝備實現(xiàn)過程控制。對濕度敏感器的測量誤差，可以用計算機軟件來修正之，也可先用標準濕度環(huán)境測得相應(yīng)數(shù)值后作為標準加以參照，保證每次實時測試都有很高的精度，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，它有敏感器和信號轉(zhuǎn)換電路，其特征在于敏感器是一個具有透氣保護外殼、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，該敏感器通過同軸電纜與放置在標準工業(yè)控制介面箱里的適配模塊相連，插在介面箱中標準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轉(zhuǎn)換電路，介面箱則與計算機相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣濕度采集單元，其特征在于標準工業(yè)控制介面箱可以選用美國OPT公司的型號為OPT022的定型產(chǎn)品。
專利摘要一種空氣濕度采集單元，它有敏感器和信號轉(zhuǎn)換電路，敏感器是一個具有透氣保護外殼、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，該敏感器通過同軸電纜與放置在標準工業(yè)控制介面箱里的適配模塊相連，插在介面箱中標準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轉(zhuǎn)換電路，介面箱則與計算機相連通。以采集各種不同的工藝參數(shù)和輸出相應(yīng)執(zhí)行裝置的動作控制指令，使整個工業(yè)生產(chǎn)處于計算機實時監(jiān)測、處理和控制下。
文檔編號G01N27/22GK2103809SQ91226259
公開日1992年5月6日 申請日期1991年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月12日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠