数字技术与应用
·应用研究
SHT75在矿用温度现场校验仪中的应用
王欢冉刷柳琳：张秋来”
(1.煤炭科学研究总院重庆研究院重庆400037：2.重庆工程职业技术学院重庆
400037
3.重庆市计量质量检测研究院重庆400020)
摘要：在研究Sensirion公司的数字温湿度传感器SHT75的特点的基础上，设计了一种采用SHT75为传感器芯片的矿井温度现场校验仅。
关键词：数字温湿度传离器
中图分类号：TD173 1.引言
矿井温度现场校验权
SHT75
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2011)04-0050-02
大缩短研发周期、简化外围电路并降低费
随着我国煤矿并下检测技术的不断提高，煤矿安全监控系统得到了广泛应用，煤矿安全监控系统各端头都连接了温度等各种传感器，主要用于连续实时监测煤矿通风巷道，工作面及火区密闭温度，保证矿井的安全。因此研制一种矿用温度传感器现场校验仪有助于在全国范围内开展煤矿井下的温度类传感器定期校准、计量检定工作，确保矿用温度传感器量值准确可靠，保障煤矿安全生产。本文介绍了一种基于Sensirion 公司的数字温晟度传感器芯片SHT75的矿并温度现场校验仪。
2.SHT75的内部结构及工作原理
2.1SHT75的特点
与传统的温湿度传成器不同，SHT75据瑞士SENSIRION传感器公创采用了CMO SensR专利数字传感技术研制的新型温湿度传感器芯片，因此它具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性：同时该传感器芯片具有两线数字接口，可与单片机直接相连，大
灌度
传感器温度传器
50
算放大
校验存储器
C
用。此外，该传感器芯片还具有体积微小、响应迅速、低能耗.可浸没.抗干扰能力强等特点，使其性价比高，使该产品能够适于多种场合的应用。
2.2SHT75的内部结构
SHT75的内部包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隐材料制成的测温元件，并在同一芯片上与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接，它的工作原理是：首先，两个传感器测量元件分别将温度和漫度值转换为电信号：然后，将这两个微弱的电信号进入运算放大器进行信号放大，再将放大后的信号进人14位的A/D转换器进行AD转换：最后，微控制器将AD转换后的传感器信号和校验存储器单的数据进行处理，完成数据非线性补偿和温度补偿。其内部结构框图如图1所示：
2.3SHT75的时序
SHT75的读写时序由启动传输命含，读状态命令，等待测量完成、读取测量数据等组成，首先，用一组“启动传输命令“时序，来完成数据传输的初始化.它包括：当SCK时
时钟线数据线
两线数字口和 CRC校验
图1SHT75内部结构图
整字技术与应用Digital technologyand application 广片数相
钟高电平时DATA翻转为低电平，紧接着S CK变为低电平，随后是在SCK时钟高电平时DATA翻转为高电平（如图2所示)在启动传输命令时序结束后，跟着3个三个地址位(目前只支持000")和五个命令位(如表1所示)在一组测量温度或者测量混度命含结束后，控制器要等待测量结束，这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应8/12/14bit 测量。确切的时间随内部晶报速度，最多可能有-30%的变化，SHT75通过下拉DATA 至低电平并进人空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK时钟前，必须等待这个"数据备妥"信号来读出数据。接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。单片机需要通过下拉DATA为低电平，以确认每个字节。所有的数据从MSB开始，右值有效(例如；对于12bit数据，从第5个 SCK时钟起算作MSB，而对于8bit数据，首字节则无意义)。在收到CRC的确认位之后，表明通讯结束。如果不使用CRC-8校验.控制器可以在测量值LSB后，通过保在剩量和通讯结束后，SHIT75自动转人休眠模式。
2.4SHT75的温度测量
SHT75温度传成器的线性很好，可用下式将温度数字输出转换成实际温度值T：
T=D1+D2 × Sout
式中，Sout-传感器温度测量值，
D1D2一特定系数，DI的取值与SHT7 5工作电压有关，
D2的取值则与SHT75内部AD转换器的分辨率有关。
各参数取值如表2。 3.硬件电路
硬件电路由传感器模块、数据处理模块，数据显示，按键和通讯接口以及电源模块等几个模块组成。传感器模块采用SHT75 温湿度传感器芯片：电源模块的主要功能是将电池的3.6V电压转换为电路的5V和3.3 V的供电电压；数据显示与按键用于实时显