一种气象观测用湿度传感器输出信号切换模块的制作方法

1.本实用新型属于气象信号检测技术领域，具体地讲，是涉及一种气象观测用湿度传感器输出信号切换模块。


背景技术：

2.在气象行业中，湿度是一个非常重要的指标,山林，农田，海港气象站都要对湿度进行测量,此外湿度测控在气象预报，医疗卫生，食品加工等行业都有广泛的应用,通常,采用湿度传感器对湿度信号进行采集,湿度传感器是一种能感受气体中水蒸气含量，并转换成可用输出信号的传感器,当湿度传感器采集到湿度信号后,会进行信号转换,而后通过信息终端进行显示分析储存等。
3.湿度传感器的测量精度是非常重要的指标，然而，在实际测量中，受湿度传感器工作电源的影响或者受信号处理的影响，其精度往往有较大差异，甚至因测量值差异过大而引起误判，另外，在湿度传感器采集信号过程中，由于缺少对实时采集信号的监测，而不能了解湿度传感器的实时工作情况。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中的上述不足，本实用新型提供一种气象观测用的，通过提高工作电源质量和信号转换精度，同时还可以实时监测数据采集情况的湿度传感器输出信号切换模块。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种气象观测用湿度传感器输出信号切换模块，包括用于连接气象观测用湿度传感器的传感器接口，均与所述传感器接口连接的电源开关和切换开关，与所述电源开关连接的稳压电路，均与所述稳压电路连接的降压电路和控制器，与所述降压电路连接的模块电源接口，均与所述控制器相连接的a/d转换电路和信号转换电路，与所述信号转换电路连接的串行接口，以及与所述切换开关连接的传感器测试端口，其中，所述传感器接口通过所述切换开关与所述a/d转换电路或者所述传感器测试端口相连接。
7.进一步地，所述传感器接口包括电源输送端子、电源接地端子、湿度信号v 端子、湿度信号v-端子，其中，所述电源输送端子和所述电源接地端子均与所述电源开关相连接，所述湿度信号v 端子和所述湿度信号v-端子均与所述切换开关连接。
8.进一步地，所述切换开关为两组拨动开关。
9.进一步地，所述a/d转换电路包括型号为ad7705的模数转换芯片。
10.进一步地，所述a/d转换电路还包括一端与所述a/d转换芯片u1的vdd引脚相连且另一端接地的电容c1，一端与所述a/d转换芯片u1的mclk_in引脚相连且另一端接地的电容c2，一端与所述a/d转换芯片u1的mclk_out引脚相连且另一端接地的电容c3，连接于所述a/d转换芯片u1的mclk_in引脚和mclk_out引脚之间的电阻r1，以及连接于所述所述a/d转换芯片u1的mclk_in引脚和mclk_out引脚之间的晶振x1,其中，所述a/d转换芯片u1的ain1 引
脚和ain1-引脚用于接收来自所述传感器接口的信号，所述a/d转换芯片u1的ain2 引脚和ain2-引脚空置，所述a/d转换芯片u1的refin 引脚和refin-引脚用于连接参考电压，所述a/d转换芯片u1的cs/、sclk、din、dout、drdy/、rest引脚与所述控制器连接。
11.进一步地，所述串行接口为db9串行接口。
12.进一步地，所述信号转换电路包括型号为max485的信号转换芯片。
13.进一步地，所述信号转换电路还包括连接于所述信号转换芯片u2的vdd引脚和a引脚之间的电阻r2,连接于所述信号转换芯片u2的a引脚和b引脚之间的电阻r3,连接于所述信号转换芯片u2的b引脚和gnd引脚之间的电阻r4，一端与所述信号转换芯片u2的a引脚相连且另一端接地的电容c4,一端与所述信号转换芯片u2的b引脚相连且另一端接地的电容c5，正极与所述信号转换芯片u2的a引脚相连且负极与所述信号转换芯片u2的b引脚相连的二极管d1，负极与所述信号转换芯片u2的a引脚相连且正极接地的二极管d2，负极与所述信号转换芯片u2的b引脚相连且正极接地的二极管d3,一端与所述信号转换芯片u2的a引脚连接且另一端与所述二极管d1的正极连接的电感l1，以及一端与所述信号转换芯片u2的b引脚连接且另一端与所述二极管d1的负极连接的电感l2，其中，所述信号转换芯片u2的ro、/re、de、di引脚均与所述控制器连接。
14.进一步地，所述模块电源接口接入9～28v直流电源。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
16.(1)本实用新型通过设置的切换开关实现了模拟电压输出和数字信号输出功能复用线的分离，当输出为模拟电压时，结合设置的信号转换电路可以实时监测湿度传感器的数据采集情况，同时通过降压电路和稳压电路的设置，向湿度传感器和控制器提供优质电源，提高了各器件的工作稳定性，而且通过高精度a/d转换电路的设置，进而确保了湿度信号的测量精度。
17.(2)本实用新型传感器接口包括两个电源端子和两个信号端子，接口设计简洁，便于将湿度传感器、电源开关、切换开关连接在一起，从而实现了电源和信号的传输。
18.(3)本实用新型降压电路、稳压电路、a/d转换电路、信号转换电路通过分别采用高效的降压芯片、稳压芯片、模数转换芯片、信号转换芯片，在电源处理过程中，不仅提高了供电质量，而且性价比也比较高。
附图说明
19.图1为本实用新型的系统结构示意图。
20.图2为本实用新型的控制原理示意图。
21.图3为本实用新型的传感器接口端子分布示意图。
22.图4为本实用新型的a/d转换电路原理图。
23.图5为本实用新型的信号转换电路原理图。
24.上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
25.1-模块电源接口，2-传感器接口，3-电源开关，4-切换开关，5-串行接口，6-传感器测试端口，7-控制器，8-a/d转换电路，9-信号转换电路，10-降压电路，11-稳压电路，201-电源输送端子,202-电源接地端子，203-湿度信号v 端子,204-湿度信号v-端子。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
27.实施例
28.如图1至图5所示，本实用新型包括传感器接口2、电源开关3、切换开关4、稳压电路11、降压电路10、控制器7、模块电源接口1、a/d转换电路8、信号转换电路9、串行接口5、传感器测试端口6，其中，模块电源接口2接入外部电源，经过降压电路10进行降压处理，通过稳压电路11得到稳定的电源，并通过电源开关3和传感器接口2向湿度传感器供电，同时得到的稳定的电源也向控制器7进行供电，传感器接口2通过切换开关4选择将采集到的信号输出到传感器测试端口6或者a/d转换电路8，采集信号经过信号转换电路9处理后通过串行接口5输出到外部设备，本实施例控制器7采用常规stm单片机，其具体型号可采用stm32f103，本实施例通过向控制器7和湿度传感器提供稳定的电源，以及通过高效的信号处理，提高了湿度传感器的测量精度，同时通过切换开关4的设置，可以很方便地在模拟量输出和数字量输出之间进行选择。
29.在本实施例中，传感器接口2包括电源输送端子201、电源接地端子202、湿度信号v 端子203、湿度信号v-端子204，其中，电源输送端子201和电源接地端子202均与电源开关3相连接以控制是否向湿度传感器供电，湿度信号v 端子203和湿度信号v-端子204均与切换开关4连接，本实施例传感器接口2包括两个电源端子和两个信号端子，接口设计简洁，便于将湿度传感器、电源开关3、切换开关4连接在一起，从而实现了电源和信号的传输。
30.在本实施例中，切换开关4采用两组拨动开关，一组与a/d转换电路8连接，一组与传感器测试端口6连接，从而实现了传感器模拟电压和数字信号复用信号线的信号分离。
31.在本实施例中，a/d转换电路8包括型号为ad7705的a/d转换芯片u1，一端与a/d转换芯片u1的vdd引脚相连且另一端接地的电容c1，一端与a/d转换芯片u1的mclk_in引脚相连且另一端接地的电容c2，一端与a/d转换芯片u1的mclk_out引脚相连且另一端接地的电容c3，连接于a/d转换芯片u1的mclk_in引脚和mclk_out引脚之间的电阻r1，以及连接于a/d转换芯片u1的mclk_in引脚和mclk_out引脚之间的晶振x1,其中，a/d转换芯片u1的ain1 引脚和ain1-引脚用于接收来自传感器接口2的信号，a/d转换芯片u1的ain2 引脚和ain2-引脚空置，a/d转换芯片u1的refin 引脚和refin-引脚用于连接参考电压，a/d转换芯片u1的cs/、sclk、din、dout、drdy/、rest引脚与控制器7连接。
32.在本实施例中，串行接口5采用db9串行接口，db9串行接口是一种9针的串行数据通信接口，控制器7输出的rs485信号通过信号转换电路转换成rs232信号，从而和外部信息终端进行连接及数据传输。本实施例信号转换电路9包括型号为max485的信号转换芯片u2，连接于信号转换芯片u2的vdd引脚和a引脚之间的电阻r2,连接于信号转换芯片u2的a引脚和b引脚之间的电阻r3,连接于信号转换芯片u2的b引脚和gnd引脚之间的电阻r4，一端与信号转换芯片u2的a引脚相连且另一端接地的电容c4,一端与信号转换芯片u2的b引脚相连且另一端接地的电容c5，正极与信号转换芯片u2的a引脚相连且负极与信号转换芯片u2的b引脚相连的二极管d1，负极与信号转换芯片u2的a引脚相连且正极接地的二极管d2，负极与信号转换芯片u2的b引脚相连且正极接地的二极管d3,一端与信号转换芯片u2的a引脚连接且另一端与二极管d1的正极连接的电感l1，以及一端与信号转换芯片u2的b引脚连接且另一
端与二极管d1的负极连接的电感l2，其中，信号转换芯片u2的ro、/re、de、di引脚均与控制器7连接。
33.在本实施例中，a/d转换电路8通过采用高精端模数转换芯片及其相应的电路设置，提高了对采集信号的处理精度，同时通过信号转换电路9将rs485信号转换为rs232信号，以便于信息终端对所采集的信号进行接收和处理。
34.在本实施例中，模块电源接口1接入9～28v直流电源，通过降压电路10和稳压电路11的电源处理后，并通过电源开关3和传感器接口2向湿度传感器提供稳定的电源，同时通过稳压电路11处理后的电源也向控制器7提供稳定的电源，保证了各器件获得稳定的电压，从而提高了测量数据的准确性。在本实施例中，降压电路10和稳压电路11的设置通过常规的硬件电路即可实现,其具体电路构造在本实施例中不再赘述。
35.本实用新型使用时，通过设置的切换开关4实现了模拟电压输出和数字信号输出功能复用线的分离，当输出为模拟电压时，结合设置的信号转换电路9可以实时监测湿度传感器的数据采集情况，同时通过降压电路10和稳压电路11的设置，向湿度传感器和控制器7提供优质电源，提高了各器件的工作稳定性，而且通过高精度a/d转换电路8的设置，进而确保了湿度信号的测量精度。
36.上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。