一種便攜式環(huán)境參數(shù)測量記錄裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境參數(shù)的采集記錄裝置，具體涉及一種用于測量環(huán)境溫度、相對濕 度、壓力的便攜式測量記錄裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 某些比較昂貴的儀器設(shè)備對放置環(huán)境的溫度、濕度、壓力等環(huán)境參數(shù)有著較為嚴(yán) 格的要求，而且需要長時(shí)間對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測試，而有時(shí)由于放置環(huán)境限制，無法對測試環(huán) 境參數(shù)的裝置進(jìn)行供電，因此需要一種能同時(shí)測量環(huán)境的溫度、相對濕度、壓力，能使用電 池供電，并能記錄且掉電后測量數(shù)據(jù)不丟失的裝置。目前市場上缺乏能在工業(yè)級溫度環(huán)境 下工作的同時(shí)測量環(huán)境的溫度、相對濕度、壓力且使用電池供電的便攜式裝置，為滿足上述 需求，本發(fā)明提供了一種使用電池供電的環(huán)境溫度、相對濕度、壓力測量記錄裝置，測量數(shù) 據(jù)掉電后不丟失，工作環(huán)境溫度達(dá)到-40~85°C。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種溫度、相對濕度（為簡便起見，以下簡稱濕度）、壓力的 便攜式測量記錄裝置（為簡便起見，以下簡稱裝置），用于對上述環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量與記 錄。
[0004] 本發(fā)明提供的裝置，其主要由壓力敏感元件、溫濕度敏感元件、存儲器、主控制器、 控制開關(guān)、供電電池、外接口和機(jī)械外殼組成。壓力敏感元件和溫濕度敏感元件分別用于采 集環(huán)境壓力和溫度、相對濕度，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出；存儲器用于存儲所采集的環(huán)境 參數(shù)、采集時(shí)間以及用戶設(shè)置的相關(guān)參數(shù)；主控制器用于控制裝置的工作進(jìn)程，對敏感元件 進(jìn)行控制，對存儲器進(jìn)行操作以及響應(yīng)用戶的設(shè)置指令；控制開關(guān)用于控制是否給裝置進(jìn) 行供電以及裝置的工作模式；供電電池用于給裝置供電；外接口為裝置對外的數(shù)據(jù)接口； 機(jī)械外殼用于對上述部件進(jìn)行固定與保護(hù)。
[0005] 裝置具有兩個(gè)控制開關(guān)：供電開關(guān)和模式開關(guān)。供電開關(guān)用于控制是否給裝置進(jìn) 行供電，模式開關(guān)用于控制裝置的工作模式。裝置的工作模式有兩種，通信模式和采集模 式。在通信模式下，裝置能通過外接口接收用戶的設(shè)置指令，對裝置的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或 者將已采集的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)輸出給用戶。在采集模式下，裝置周期性采集環(huán)境參數(shù)，不響應(yīng) 用戶的設(shè)置指令。
[0006] 裝置所使用存儲器為鐵電存儲器，特點(diǎn)是非易失即掉電后數(shù)據(jù)不丟失。
[0007] 裝置所使用的供電電池為3. 6V鋰電池，固定在裝置內(nèi)的電池盒里。
[0008] 用戶操作裝置的設(shè)置指令格式如下：
[0009] 指令長度為15個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)為幀頭，具體為OxAA，0x55,第三個(gè)字節(jié)為命令 字0x01，第四到第八字節(jié)為采集初始時(shí)間，第九字節(jié)為工作模式，第十一到十三字節(jié)為裝置 固有參數(shù)，第十五字節(jié)為校驗(yàn)和，其余字節(jié)保留，設(shè)置指令的具體定義如表1所示。
[0010] 表1裝置設(shè)置指令格式定義
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種溫度、相對濕度、壓力的便攜式測量記錄裝置，其特征在于，裝置主要由壓力敏 感元件、溫濕度敏感元件、存儲器、主控制器、控制開關(guān)、供電電池、外接口和機(jī)械外殼組成。 壓力敏感元件和溫濕度敏感元件分別用于采集環(huán)境壓力和溫度、相對濕度，并將其轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號輸出；存儲器用于存儲所采集的環(huán)境參數(shù)、采集時(shí)間以及用戶設(shè)置的相關(guān)參數(shù)； 主控制器用于控制裝置的工作進(jìn)程，對敏感元件進(jìn)行控制，對存儲器進(jìn)行操作，接收用戶的 設(shè)置指令以及回傳數(shù)據(jù)；控制開關(guān)用于控制是否給裝置進(jìn)行供電以及裝置的工作模式；供 電電池用于給裝置供電；外接口為裝置對外的數(shù)據(jù)接口；機(jī)械外殼用于對上述部件進(jìn)行固 定與保護(hù)。 裝置具有兩個(gè)控制開關(guān)：供電開關(guān)和模式開關(guān)。供電開關(guān)用于控制是否給裝置進(jìn)行供 電，模式開關(guān)用于控制裝置的工作模式。裝置的工作模式有兩種，通信模式和采集模式。在 通信模式下，裝置能通過外接口接收用戶的設(shè)置指令，對裝置的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或者將 已采集的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)輸出給用戶。在采集模式下，裝置周期性采集環(huán)境參數(shù)，不響應(yīng)用戶 的設(shè)置指令。 裝置所使用存儲器為鐵電存儲器，特點(diǎn)是非易失即掉電后數(shù)據(jù)不丟失。 裝置所使用的供電電池為3. 6V鋰電池。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度、相對濕度、壓力的便攜式測量記錄裝置，其特征在 于，所述的用戶的設(shè)置指令格式如下： 指令長度為15個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)為幀頭，具體為OxAA，0x55,第三個(gè)字節(jié)為命令字 0x01，第四到第八字節(jié)為采集初始時(shí)間，第九字節(jié)為工作模式，第十一到十三字節(jié)為裝置固 有參數(shù)，第十五字節(jié)為校驗(yàn)和，其余字節(jié)保留，設(shè)置指令的具體定義如下表所示：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用戶操作裝置的設(shè)置指令格式，其特征在于，所述的采集初 始時(shí)間包括年，日，小時(shí)和分鐘4部分。年的設(shè)置范圍為0~127，對應(yīng)含義為2000年~2127 年，日的設(shè)置范圍為〇~366,對應(yīng)一年相應(yīng)的天，小時(shí)設(shè)置的范圍為0~23,分鐘設(shè)置的范 圍是0~59 ; 所述的工作模式MODE的位域定義如下表所示
MODE的bit [0]用于表征用戶對裝置的操作目的是設(shè)置裝置的采集參數(shù)還是讀取已經(jīng) 采集的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，bit [0] = 1為讀取數(shù)據(jù)，bit [0] = 0為設(shè)置參數(shù)；bit [2:1]用于設(shè) 置裝置采集環(huán)境參數(shù)的時(shí)間間隔，共有四種情況，分別為15分鐘，30分鐘，60分鐘以及120 分鐘； 所述的固有參數(shù)INTERVAL共24比特，為裝置的固有參數(shù)，該參數(shù)在出廠時(shí)便會被測 定，并告知用戶； 所述的校驗(yàn)和XOR為除去幀頭關(guān)鍵字OxAA，0x55后所有字節(jié)的異或和。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度、相對濕度、壓力的便攜式測量記錄裝置，其特征在 于，所述的回傳數(shù)據(jù)的格式如下表所示。
其中NUMBER為所采集的環(huán)境參數(shù)總共的字節(jié)數(shù)，共24位。X0R2為除去幀頭關(guān)鍵字 0x55，OxAA后所有字節(jié)的異或和。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的回傳數(shù)據(jù)的格式，其特征在于，所述的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)每8個(gè)字 節(jié)構(gòu)成一組，為一次采集的數(shù)據(jù)，包含采集的時(shí)間，以及采集的溫度、相對濕度和壓力，每組 環(huán)境參數(shù)的具體格式如下表所示：
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度、相對濕度、壓力的便攜式測量記錄裝置，其特征在 于，裝置使用的壓力敏感元件為MEAS公司的MS5803-02BA貼片型數(shù)字壓力傳感器，采集的 壓力范圍為IKPa~200KPa ;使用的溫濕度敏感元件為SENSIRI0N公司的貼片型數(shù)字溫濕 度傳感器SHT15,溫度測量范圍為-40°C~123. 8°C，濕度測量范圍為0~100% RH; 裝置使用的存儲器使用鐵電存儲器FM24V10 ; 裝置使用的主控制器選用Altera公司MXII系列的CPLD EPM2210G256I5,該芯片內(nèi)部 有專門針對低功耗的設(shè)計(jì)，可在_40°C~125°C環(huán)境中正常工作； 裝置使用的電池可選用1號或2號工業(yè)鋰電池，電池電壓為3. 6V。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度、相對濕度、壓力的便攜式測量記錄裝置，其特征在 于，所述的裝置機(jī)械外殼采用鋁制結(jié)構(gòu)，裝置整體分為三個(gè)部分，分別為頂腔、前腔與后腔。 裝置的頂腔內(nèi)放置壓力敏感元件和溫濕度敏感元件，頂腔外為頂蓋。裝置的主體分成前腔 與后腔兩個(gè)空間，裝置的控制電路板固定在前腔內(nèi)，控制電路板主要由主控制器、存儲器以 及相關(guān)外圍電路組成；電池盒（電池）、控制開關(guān)以及對外接口固定在后腔內(nèi)。前腔與后腔 分別通過前蓋與后蓋與外部接觸。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溫度、相對濕度、壓力的便攜式測量記錄裝置和使用方法。該裝置使用電池供電，用于采集環(huán)境的溫度、相對濕度和壓力信號，并進(jìn)行存儲。該裝置主要由壓力敏感元件、溫濕度敏感元件、主控制器、存儲器、控制開關(guān)、電池和機(jī)械外殼組成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于：采用電池供電，便攜性好；能同時(shí)采集環(huán)境的壓力、溫度和相對濕度三種參數(shù)，集成度高；裝置掉電已經(jīng)采集的數(shù)據(jù)不丟失；裝置的工作環(huán)境溫度范圍達(dá)到-40～85℃。
【IPC分類】G01W1-02
【公開號】CN104678458
【申請?zhí)枴緾N201510100562
【發(fā)明人】趙嶺, 雷志東, 侯毅, 劉榮科
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月6日