Устройство для измерения температуры и влажности воздуха Советский патент 1990 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам использования растений в качестве чувствительных элементов для измерения параметров окружающей среды.

Цель изобретения - повыщение точности измерения.

На фиг. 1 приведена конструкция датчика температуры и относительной влажности воздуха; на фиг 2 - структурная схема устройства для измерения температуры и влажности воздуха.

Датчик содержит корпус 1, плод 2 растения, например аистника, индуктивный преобразователь, выполненный, например, в виде каркаса 3, обмотки 4, якоря 5 и электрических выходов 6 и 7, основание 8, крепежные винты Э и 10, пробку 11 с шлицем 12 и выемкой 13.

Устройство содержит генератор 14 переменного тока, постоянные резисторы 15-20, переменные резисторы 21 и 22, источник 23 постоянного напряжения, усилитель 24 переменного тока, усилитель 25 постоянного тока, выпрямитель 26, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 27 и 28, цифровые индикаторы 29 и 30 и блок 31 управления.

Корпус 1 датчика выполнен в виде полой цилиндрической трубки с внешней и внутренней резьбой из материала с хорошей теплопроводностью, например латуни, и имеет резьбовые отверстия под крепежные винты 9 и 10. Пробка 11 имеет цилиндрическую форму с внешней резьбой и выполнена из оптически прозрачного материала, например, органического стекла. Пробка 11 имеет шлиц 12 под отвертку и выемку 13 для крепления к ней плода 2 растения.

05 О

ьо

4: 1

В пробке 11 изготовлено специальное отверстие для доступа молекул апаги к чувствительному элементу - плоду 2 растения (на фиг. I не показано). Основание 8 выполнено из материала с хорошими диэлектрическими свойствами, например пластмассы, и имеет отверстия для крепления его к корпусу 1 с помощью винтов 9 и 10. Якорь 5 имеет углубление, необходимое для механического крепления его к осям плода 2 растения.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии влаги плод 2 растения совершает гигроскопические движения, что вызывает относительное перемещение его остей. Так как на остях плода 2 закреплен якорь 5 индуктивного преобразователя, то это вызывает изменение его индуктивности.

При изменении температуры активное сопротивление обмотки 4 изменяется. Измеряя изменение активного сопротивления, можно получить информацию о температуре. Применяя частотное разделение каналов измерения температуры и влажности, можно однозначно выделить информацию об измеряемых величинах и, соответственно, исключить влияние этих каналов друг на друга в процессе проведения измерений.

Резисторы 17,18,22 и 20 вместе с обмоткой 4 индуктивного преобразователя образуют мост переменного тока, к диагонали питания которого подключен генератор 14 переменного тока. Переменный резистор 22 служит для точной балансировки моста переменного тока, т.е. установки нулевого сигнала в его измерительной диагонали при нулевой влажности. Грубая балансировка моста осуществляется вворачиванием или выворачиванием пробки 11 датчика (фиг. 1).

Сигнал с измерительной диагонали моста переменного тока 4, 17, 18, 22 и 20 усиливается усилителем 24, который может выполнять и функцию нормирования передаточной характеристики канала измерения влажности, а при необходимости и функцию линеаризации этой характеристики. Усиленный и снормированный выходной сигнал усилителя 24 переменного тока преобразовывается в постоянное напряжения с помощью выпрямителя, 26.

С помощью АЦП 27 это постоянное напряжение преобразовывается в цифровой код, и информация о влажности воздуха отображается на цифровом индикаторе 29. Управление АЦП 27 и 28 (установка в исходное состояние, сброс результатов измерения, выбор времени измерения и индикации) осуществляется блоком 31, который может быть выполнен в виде таймера или формирователя импульсов. Резисторы 19, 21, 15 и 16 и сопротивление обмотки 4 образуют мост постоянного тока, в диагональ питания которого включен источник 23 стабилизированного постоянного напряжения, а его измерительная диагональ подключена к усилителю 25 постоянного тока. Значение сопротивлений резисторов 15, 16, 19 и 21 выбирается из условия

(. исключения шунтирующего действия элементов постоянного тока на мост переменного тока. Это достигается, например, если значения сопротивлений 15, 16 и 19 моста постоянного тока будут на несколько порядков выше значений сопротивлений 17, 18,

0 20 и 4 моста переменного тока, измеренных на частоте генератора 14. В качестве дополнительных мер по устранению влияния каналов измерения друг на друга на выходе генератора 14 и входе усилителя g 24 могут быть установлены разделительные конденсаторы.

Сигнал постоянного тока с измерительной диагонали моста 15, 16, 4, 19 и 21 также усиливается и нормируется в соответствии

0 с принятой шкалой измерения температуры усилителем 25, преобразовывается в цифровой код АЦП 28 и информация о температуре отображается на цифровом индикаторе 30. Управление -АЦП 28 осущест,5- вляется также от блока 31.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры и влажности воздуха, содержащее корпус с размещенным в нем чувствительным элементом в виде плода растения и к.ше- рительной блок, состоящий из усилителя постоянного тока, выход которого подключен к информационному входу первого

,- аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом первого цифрового индикатора, второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу второго цифрового индикатора, отличающееся тем, что, с целью

0 повышения точности, в корпусе установлен индуктивный преобразователь, якорь которого механически связан с остями плода растения, размец).енного с возможностью перемещения относительно корпуса, а измерительный блок снабжен мостовой чзмерк тельной схемой постоянного тока и мостоаой измерительной схемой переменного измерения тока, имеющими общее плечо, генератором переменного тока, усилителем переменного тока, выпрямителем и блоком

Q управления, первый выход которого соединен с уста новом HbiFv входом первого аналого- цифрового преобразователя, второй выход подключен к установочному входу второго аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого через выпря5 митель и усилитель переменного тока соединен с выходом мостовой измерительной схемы переменного тока, выход которой подключен к вь{ходу генератора переменного тока, а оход мостовой измеритель0

ю

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам использования растений в качестве чувствительных элементов для измерения параметров окружающей среды. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры и влажности. Датчик выполнен в виде полого корпуса, в котором установлен индуктивный преобразователь и плод растения, оси которого имеют механическую связь с якорем индуктивного преобразователя 4. Устройство содержит генератор переменного тока, резисторы, источник постоянного напряжения, усилитель переменного тока, усилитель постоянного тока, выпрямитель, аналого-цифровые преобразователи, цифровые индикаторы, блок управления. Изменение влажности воздуха вызывает изменение длины остей плода растения, которое преобразовывается в изменение индуктивности преобразователя. Изменение же температуры меняет активное сопротивление обмотки индуктивного преобразователя. При использовании частотного разделения каналов измерения устройства становится возможным проводить одновременное измерение двух физических величин: температуры и влажности воздуха. 2 ил.

Фиг. 1