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本文以智能建筑为应用背景,介绍一种通用性很强的便携式多 数环境监测仪。它以MSP430F437超低功耗单片机为核心,配置新式的微型低功耗传感器,实现了建筑物内温度、湿度、光照度、有害气体浓度等参数的采集处理、存储、通信等功能。文中详细阐明了传感器的选取、硬件结构、软件流程等相关技术,并指出该仪器的特点和优势。 1 传感器的选取 传感器 决定监测仪精度的关键元件。传感器的选择主要依据工作环境、测量精度、线性度、互换性、灵敏度、响应速度、稳定性、功耗、体积大小以及易于与MCU接口等。本监测仪选用的各类传感器分别为:集成温度传感器TMP35、集成湿度传感器HM1500、热线型半导体气敏传感器MR511以及集成光照度传感器TSL253。与同类产品相比,它们在上述方面有一定的优点,很适合便携式仪表使用。
TMP35电压输出量与被测温度T成线性关系,其式如1;HM1500输出量为电压,与被测湿度%RH成正比,且与温度T有关系,其式如2;MR511内有温度补偿,其输出电压与被测气体浓度C成近似线性关系(线性度≤±5%),其式如3,式中NC为器件灵敏度,环境湿度对VC的值有影响;TSL253电压输出量与被测光照度Ee成正比,且与温度T有关,其式如4,式中Ne为传感器的灵敏度。 VT=10×TmV1 VRH=600×(%RH+38.5)/39.1-0.056TmV2 VC=NC×CmV3 VEe=(Ne×Ee)×(1.05-0.002T)mV 4 上述各式说明,高精度的监测仪必须考虑传感器的非线性、温湿度影响、测量误差及环境误差等问题,尤其要着重解决测量中的非线性校正及温湿度补偿。在布置印刷电路板时应尽量减少引线电阻和分布电容以降低测量误差。在电路设计上要加线性化处理电路及温湿度补偿电路,或借助于单片机系统,由软件查表等方法进行处理、修正(用软件实现传感器的校正补偿功能可降低仪器功耗)。如有可能可用标准测量仪进行校准,以提高测量精度。
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