專利名稱：植物葉片溫度測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度測量儀，尤其是涉及一種植物葉片溫度測量儀。
背景技術(shù)：
植物葉片的溫度是植物的一項重要生理參數(shù)。掌握植物葉片的溫度對于了解植物 的蒸騰速率、光合效率等生理活動狀態(tài)有著重要的幫助。目前，對于植物葉片溫度測量的主 要方式為紅外測溫法，但是由于植物葉片的紅外發(fā)射率的無法準(zhǔn)確標(biāo)定，所以使得測量在 被測量自身就出現(xiàn)了誤差。另外，由于紅外測溫法對于測量角度、環(huán)境的嚴(yán)格要求，使在測 量植物葉片溫度過程中存在多個誤差源，最后的測量數(shù)據(jù)的不確定度大，最后測得的植物 葉片溫度誤差大。目前，常用的溫度測量方法有鉬熱電阻、熱電偶、紅外測溫法等。熱電偶測溫由于 存在冷端補償，所以在低溫區(qū)測量中熱電偶的測量精度較低，并且成本相對較高。鉬熱電阻 測溫在低溫區(qū)測溫中精度較熱電偶測溫高，并且成本更低，適合對植物葉片測量要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種植物葉片溫度測量儀，選用適合低溫范圍內(nèi)測量的 PtlOO鉬熱電阻傳感器對植物葉片溫度進(jìn)行采集，使用單片式集成電路實現(xiàn)傳感器輸出信 號的轉(zhuǎn)換，采用單片機處理電路實現(xiàn)植物葉片溫度的處理及顯示的功能。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是MSP430單片機分別與PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路、顯示屏和按鍵電路連 接，葉片固定夾具中的PtlOO鉬熱電阻傳感器與PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路連接； 其中1)所述的PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路由單片式集成芯片XTR105和 RCV420組成，單片式集成芯片XTR105的6腳經(jīng)電阻Rem與PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸 出線1相連，電阻Rem兩端并聯(lián)降噪電容C1 ；PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸出線2通過調(diào)零 電阻Rz與單片式集成芯片XTR105的2腳連接，同時經(jīng)過第一個三極管Q2與單片式集成芯 片XTR105的13腳以及PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸出線1相連；PtlOO鉬熱電阻傳感器 信號輸出線3經(jīng)過線性補償電阻RUNE1與RUNE2與單片式集成芯片XTR105的1、2和12腳相 連，并且單片式集成芯片XTR105的13與14腳并聯(lián)后也與PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸出 線3相連；單片式集成芯片XTR105的3、4腳之間連接用于調(diào)節(jié)單片式集成芯片XTR105的 7腳輸出電流放大倍數(shù)的電阻Rg;單片式集成芯片XTR105的8、9和10腳分別于第二個三 極管Q1的發(fā)射極E、基極B和集電極C相連；同時，單片式集成芯片XTR105的7腳與10腳 之間接第一電容C2 ；單片式集成芯片XTR105的10通過二極管D1接+12V電源；單片式集 成芯片XTR105的7腳與單片式集成芯片RCV420的3腳連接；單片式集成芯片RCV420的4、 5腳之間接第二電容C3，同時單片式集成芯片RCV420的4腳接-12V電源，單片式集成芯片 RCV420的2、5和13腳接地；單片式集成芯片RCV420的16腳接電源+12V，并通過第三電容C4接地；單片式集成芯片RCV420的10、11和12腳并聯(lián)；單片式集成芯片RCV420的13和 14腳輸出PtlOO鉬熱電阻傳感器阻值變化后經(jīng)信號調(diào)理電路的轉(zhuǎn)化后的電壓信號，并通過 電位器R1調(diào)節(jié)輸出電壓范圍；2)輸出電壓端V0與MSP430單片機連接，顯示屏與按鍵分別和MSP430單片機連接。所述的葉片固定夾具由葉片固定片和活動片構(gòu)成，活動片能繞葉片固定夾具的一 端支點轉(zhuǎn)動，活動片內(nèi)側(cè)面包有泡沫塑料作為隔熱材料，泡沫塑料內(nèi)安裝PtlOO鉬熱電阻 傳感器測頭，PtlOO鉬熱電阻傳感器測頭通過PtlOO鉬熱電阻傳感器信號線引出接PtlOO鉬 熱電阻傳感器信號調(diào)理電路，葉片固定片和活動片間安裝被測植物葉片，PtlOO鉬熱電阻傳 感器工作面通過葉片固定夾具貼在被測植物葉片進(jìn)行測量與采集。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明可簡便的對植物葉片溫度進(jìn)行測量，分辨力為0. 3°C，可以分辨出植物葉片 溫度的微小變化。


圖1是PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路接線圖；最左端三個腳的接口用于外 接PtlOO鉬熱電阻傳感器，最右端的接口用于連接MSP430單片機連接。圖2是植物葉片溫度測量儀器原理框圖。圖3是植物葉片溫度測量儀PtlOO鉬熱電阻傳感器工作俯視圖。圖4是植物葉片溫度測量儀PtlOO鉬熱電阻傳感器工作主視圖。圖中1、被測植物葉片；2、PtlOO鉬熱電阻傳感器測頭；3、PtlOO鉬熱電阻傳感器 工作面；4、泡沫塑料；5、PtlOO鉬熱電阻傳感器信號線；6、葉片固定夾具。
具體實施例方式如圖1所示，所述的PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路使用單片式集成芯片 XTR105和RCV420組成。單片式集成芯片XTR105的6腳經(jīng)Rem與PtlOO鉬熱電阻傳感器信 號輸出線1相連，電阻Rem兩端并聯(lián)降噪電容C1 ；PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸出線2通過 調(diào)零電阻Rz與單片式集成芯片XTR105的2腳連接，同時經(jīng)過三極管Q2與單片式集成芯片 XTR105的13腳以及PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸出線1相連；PtlOO鉬熱電阻傳感器信號 輸出線3經(jīng)過線性補償電阻RLINE1與RLINE2與單片式集成芯片XTR105的1、2和12腳相連， 并且單片式集成芯片XTR105的13與14腳并聯(lián)后也與PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸出線3 相連。單片式集成芯片XTR105的3、4腳之間連接用于調(diào)節(jié)單片式集成芯片XTR105的7腳 輸出電流放大倍數(shù)的電阻Rg。單片式集成芯片XTR105的8、9和10腳分別于三極管Q1的 發(fā)射極E、基極B和集電極C相連。同時，單片式集成芯片XTR105的7腳與10腳之間接電 容C2 ；單片式集成芯片XTR105的10通過二極管D1接+12V電源；單片式集成芯片XTR105 的7腳與單片式集成芯片RCV420的3腳連接。單片式集成芯片RCV420的4、5腳之間接電 容C3，同時單片式集成芯片RCV420的4腳接-12V電源，單片式集成芯片RCV420的2、5和 13腳接地；單片式集成芯片RCV420的16腳接電源+12V，并通過電容C4接地；單片式集成 芯片RCV420的10、11和12腳并聯(lián)；單片式集成芯片RCV420的13和14腳輸出PtlOO鉬熱
4電阻傳感器阻值變化后經(jīng)信號調(diào)理電路的轉(zhuǎn)化后的電壓信號，并通過電位器R1調(diào)節(jié)輸出 電壓范圍。輸出電壓端V0與MSP430單片機連接，另一端與PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸 出端連接。本發(fā)明中的MSP430單片機選用MSP430F149，該單片機自帶有AD轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲 器，可以實現(xiàn)對儀器硬件電路的簡化，減小儀器的設(shè)計成本。按鍵實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的定時存儲。 顯示屏采用定制的數(shù)碼管液晶顯示屏，可顯示被測植物葉片的溫度測量值，PtlOO鉬熱電阻 傳感器選用測量范圍為0-100°C的鉬熱電阻。如圖2所示，本發(fā)明的MSP430單片機分別與PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電 路的電壓輸出端、顯示屏和按鍵電路連接；PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路的一端與 PtlOO鉬熱電阻傳感器信號輸出端相連；程序采用c語言進(jìn)行編寫。如圖3所示，所述的PtlOO鉬熱電阻傳感器測頭2貼在被測植物葉片1。如圖4所示，葉片固定夾具6由葉片固定片和葉片活動片構(gòu)成，葉片活動片能繞葉 片固定夾具6的一端支點轉(zhuǎn)動，葉片活動片內(nèi)側(cè)面包有泡沫塑料4作為隔熱材料，泡沫塑料 4內(nèi)安裝PtlOO鉬熱電阻傳感器測頭2，Ptl00鉬熱電阻傳感器測頭2通過PtlOO鉬熱電阻 傳感器信號線5引出接PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路，葉片固定片和葉片活動片間 放置被測植物葉片l，Ptl00鉬熱電阻傳感器工作面3通過葉片固定夾具貼在被測植物葉片 1進(jìn)行測量與采集。本發(fā)明中的MSP430單片機選用MSP430F149，該單片機自帶有A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲 器，可以實現(xiàn)對儀器硬件電路的簡化，減小儀器的設(shè)計成本。按鍵實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的定時存儲。 顯示屏采用定制的數(shù)碼管液晶顯示屏，可顯示被測植物葉片的溫度測量值，PtlOO鉬熱電阻 傳感器選用測量范圍為o-ioo°c的鉬熱電阻。PtlOO鉬熱電阻傳感器測頭通過葉片固定夾 具夾在被測植物葉片表面，對被測葉片表面溫度進(jìn)行測量，測量信號通過PtlOO鉬熱電阻 傳感器信號線傳輸給PtlOO鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，輸出0-3V的電壓 到MSP430F430單片機進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字量由MSP430單片機控制通過數(shù)碼 管液晶顯示屏顯示被測葉片表面溫度值，通過按鍵可以將顯示的被數(shù)據(jù)存儲在MSP430F149 內(nèi)部的存儲器內(nèi)，以供記錄與調(diào)用。
權(quán)利要求
一種植物葉片溫度測量儀，其特征在于MSP430單片機分別與Pt100鉑熱電阻傳感器信號調(diào)理電路、顯示屏和按鍵電路連接，葉片固定夾具中的Pt100鉑熱電阻傳感器與Pt100鉑熱電阻傳感器信號調(diào)理電路連接；其中1)所述的Pt100鉑熱電阻傳感器信號調(diào)理電路由單片式集成芯片XTR105和RCV420組成，單片式集成芯片XTR105的6腳經(jīng)電阻Rcm與Pt100鉑熱電阻傳感器信號輸出線1相連，電阻Rcm兩端并聯(lián)降噪電容C1；Pt100鉑熱電阻傳感器信號輸出線2通過調(diào)零電阻Rz與單片式集成芯片XTR105的2腳連接，同時經(jīng)過第一個三極管Q2與單片式集成芯片XTR105的13腳以及Pt100鉑熱電阻傳感器信號輸出線1相連；Pt100鉑熱電阻傳感器信號輸出線3經(jīng)過線性補償電阻RLINE1與RLINE2與單片式集成芯片XTR105的1、2和12腳相連，并且單片式集成芯片XTR105的13與14腳并聯(lián)后也與Pt100鉑熱電阻傳感器信號輸出線3相連；單片式集成芯片XTR105的3、4腳之間連接用于調(diào)節(jié)單片式集成芯片XTR105的7腳輸出電流放大倍數(shù)的電阻Rg；單片式集成芯片XTR105的8、9和10腳分別于第二個三極管Q1的發(fā)射極E、基極B和集電極C相連；同時，單片式集成芯片XTR105的7腳與10腳之間接第一電容C2；單片式集成芯片XTR105的10通過二極管D1接+12V電源；單片式集成芯片XTR105的7腳與單片式集成芯片RCV420的3腳連接；單片式集成芯片RCV420的4、5腳之間接第二電容C3，同時單片式集成芯片RCV420的4腳接-12V電源，單片式集成芯片RCV420的2、5和13腳接地；單片式集成芯片RCV420的16腳接電源+12V，并通過第三電容C4接地；單片式集成芯片RCV420的10、11和12腳并聯(lián)；單片式集成芯片RCV420的13和14腳輸出Pt100鉑熱電阻傳感器阻值變化后經(jīng)信號調(diào)理電路的轉(zhuǎn)化后的電壓信號，并通過電位器R1調(diào)節(jié)輸出電壓范圍；2)輸出電壓端V0與MSP430單片機連接，顯示屏與按鍵分別和MSP430單片機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物葉片溫度測量儀，其特征在于所述的葉片固定夾 具(6)由葉片固定片和活動片構(gòu)成，活動片能繞葉片固定夾具(6)的一端支點轉(zhuǎn)動，活動片 內(nèi)側(cè)面包有泡沫塑料⑷作為隔熱材料，泡沫塑料⑷內(nèi)安裝PtlOO鉬熱電阻傳感器測頭 (2)，PtlOO鉬熱電阻傳感器測頭(2)通過PtlOO鉬熱電阻傳感器信號線(5)引出接PtlOO 鉬熱電阻傳感器信號調(diào)理電路，葉片固定片和活動片間安裝被測植物葉片(1)，PtlOO鉬熱 電阻傳感器工作面(3)通過葉片固定夾具貼在被測植物葉片(1)進(jìn)行測量與采集。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物葉片溫度測量儀。MSP430單片機分別與Pt100鉑熱電阻傳感器信號調(diào)理電路的電壓輸出端、顯示屏和按鍵電路連接；Pt100鉑熱電阻傳感器信號調(diào)理電路由單片式集成芯片XTR105和RCV420組成，Pt100鉑熱電阻傳感器信號調(diào)理電路的一端與Pt100鉑熱電阻傳感器信號輸出端相連。Pt100鉑熱電阻傳感器測頭貼在被測葉片表面，Pt100鉑熱電阻傳感器上面套有遮光套，遮光套和Pt100鉑熱電阻傳感器測頭之間用泡沫塑料作為隔熱材料使Pt100鉑熱電阻傳感器測頭與遮光套之間的熱傳遞降到最小，Pt100鉑熱電阻傳感器工作面貼在被測葉片表面進(jìn)行測量與采集。本發(fā)明可簡便的對植物葉片溫度進(jìn)行測量，分辨力為0.3℃分辨出植物葉片溫度的變化。
文檔編號G01K7/18GK101852654SQ20101016949
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者李東升, 郭天太, 郭琳 申請人:中國計量學(xué)院