人工气候培养箱系统中传感器的设计

人工气候培养箱系统中传感器的设计

     人工气候培养箱目前主要侧重于温度、光照、相对湿度、二氧化碳浓度等参数的监控，主要用温度传感器、湿度传感器、土壤水分传感器以及光照强度传感器进行监测，其中土壤水分传感器的设计和土壤墒情与旱情管理系统的设计原理一致，在此不多做介绍，主要介绍一下人工气候培养箱的湿度传感器，温度传感器及二氧化碳浓度传感器的设计。
      人工气候培养箱的湿度传感器的湿度检测的工作原理是采用电容式相对湿度传感器的电容值随着湿度的变化而线性变化，通过信号检测和转换电路将变化的电容转换成与之对应的变化的电压。本系统的湿度传感器采用高精度的HS11000型电容式湿度传感器。它采用电容式湿度敏感元件，其特点是尺寸小、响应时间快、线性度好、温度系数小、可靠性高和稳定性好。在相对湿度位0％～100％RH范围内，电容量由162PF变化到200PF时，其误差不大于±2％RH，而且响应时间小于5s，湿度系数为0.04PF/oC。可见该湿度传感器受温度的影响是很小的。温度传感器测试温度的传感器有很多，普遍使用的是热电偶和热电阻传感器。利用电阻随温度变的特性制成的传感器叫做热电阻传感器。本系统采用LT/W型温度传感器。由铂电阻构成，精度高、稳定性好、可靠性高，在0～630.74范围内，铂电阻与温度的关系可以采用下式表示：
　　
       式中R（t)为温度tC0时的电阻值；0R为温度C00时的电阻值；A、B为常数。
　　人工气候培养箱的控制温度在0～50C0之间，属于铂电阻的有效范围，故温度传感器可以采用铂电阻传感器。温度变送器是采用先进的电路组成，与不同的温度传感器相连接，可适用于不同的温度测量。该变送器体积小巧、轻便、安装方便。该传感器的特点是：宽温区特性好，输入两、三线可选，可以克服引线电阻；输出二线4～20mA，远距离传输；高精度、可靠性高、安装方便，抗干扰能力强。光照强度传感器光照强度传感器采用LT/G型三线光照强度传感器。其主要技术指标有：①光照强度范围：20万LX；②输出值：4～20mA；0～5V；③准确性为±5000LX；④电源为12～24VDC。
      人工气候培养箱的二氧化碳浓度传感器，本设计采用GMW120二氧化碳浓度，性能指标如下：①测量范围：0～2000ppm；②在20ppm时的精度：<±20ppm＋读数的1.5％；③重复性：<±20％ppm；④热漂移：<2ppm/C0；⑤测量技术：单束非发散性红外光；⑥取样方式：无方向性随机取样；⑦长期稳定性：<100ppm/5a；⑧响应时间：<60s（10%～90%响应）；⑨输出信号：4～20mA或0～5V；⑩电源：24VDC/VAC（0～30V）。