人工氣候培養箱系統中傳感器的設計

人工氣候培養箱系統中傳感器的設計

     人工氣候培養箱目前主要側重于溫度、光照、相對濕度、二氧化碳濃度等參數的監控，主要用溫度傳感器、濕度傳感器、土壤水分傳感器以及光照強度傳感器進行監測，其中土壤水分傳感器的設計和土壤墑情與旱情管理系統的設計原理一致，在此不多做介紹，主要介紹一下人工氣候培養箱的濕度傳感器，溫度傳感器及二氧化碳濃度傳感器的設計。
      人工氣候培養箱的濕度傳感器的濕度檢測的工作原理是采用電容式相對濕度傳感器的電容值隨著濕度的變化而線性變化，通過信號檢測和轉換電路將變化的電容轉換成與之對應的變化的電壓。本系統的濕度傳感器采用高精度的HS11000型電容式濕度傳感器。它采用電容式濕度敏感元件，其特點是尺寸小、響應時間快、線性度好、溫度系數小、可靠性高和穩定性好。在相對濕度位0％～100％RH范圍內，電容量由162PF變化到200PF時，其誤差不大于±2％RH，而且響應時間小于5s，濕度系數為0.04PF/oC。可見該濕度傳感器受溫度的影響是很小的。溫度傳感器測試溫度的傳感器有很多，普遍使用的是熱電偶和熱電阻傳感器。利用電阻隨溫度變的特性制成的傳感器叫做熱電阻傳感器。本系統采用LT/W型溫度傳感器。由鉑電阻構成，精度高、穩定性好、可靠性高，在0～630.74范圍內，鉑電阻與溫度的關系可以采用下式表示：
　　
       式中R（t)為溫度tC0時的電阻值；0R為溫度C00時的電阻值；A、B為常數。
　　人工氣候培養箱的控制溫度在0～50C0之間，屬于鉑電阻的有效范圍，故溫度傳感器可以采用鉑電阻傳感器。溫度變送器是采用先進的電路組成，與不同的溫度傳感器相連接，可適用于不同的溫度測量。該變送器體積小巧、輕便、安裝方便。該傳感器的特點是：寬溫區特性好，輸入兩、三線可選，可以克服引線電阻；輸出二線4～20mA，遠距離傳輸；高精度、可靠性高、安裝方便，抗干擾能力強。光照強度傳感器光照強度傳感器采用LT/G型三線光照強度傳感器。其主要技術指標有：①光照強度范圍：20萬LX；②輸出值：4～20mA；0～5V；③準確性為±5000LX；④電源為12～24VDC。
      人工氣候培養箱的二氧化碳濃度傳感器，本設計采用GMW120二氧化碳濃度，性能指標如下：①測量范圍：0～2000ppm；②在20ppm時的精度：<±20ppm＋讀數的1.5％；③重復性：<±20％ppm；④熱漂移：<2ppm/C0；⑤測量技術：單束非發散性紅外光；⑥取樣方式：無方向性隨機取樣；⑦長期穩定性：<100ppm/5a；⑧響應時間：<60s（10%～90%響應）；⑨輸出信號：4～20mA或0～5V；⑩電源：24VDC/VAC（0～30V）。