传感器湿度报警电路设计

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1、石家庄铁道大学四方学院课程设计报告时间：2019年6月18日至2019年6月19日课程编号：S08011课程名称：测试技术课程设计学生姓名：周智雄学号：20166297专业：电气工程及其自动化班级：方1610-1指导教师：秦华湿度报警电路设计一、设计任务及要求：设计任务：1.当婴儿尿布尿湿后，若不及时更换，对婴儿健康不利，利用湿度传感器设计一个尿湿报警器。设计要求：1.有湿度传感器与三极管组成开关电路。2.设计延时功能，当婴儿撒尿10s后才开始报警，避免惊吓婴儿。3.完成3000字设计报告。二、指导教师评语：设计过程（40分）：

2、答辩过程（40分）：报告（20分）：三、成绩指导教师签名：年月日目录第1章设计目的1第2章设计要求1第3章硬件电路设计13.1电路设计结构框图13.2传感器选择23.3信号处理电路33.4总电路图5第4章仿真与调试6第5章误差分析6第6章结论6参考文献7第1章设计目的这次课程设计，涉及的对象是湿度检测控制电路，既能检测尿布湿度又能对湿度起到一定控制作用，实现其自动湿度调控功能。当婴儿尿布尿湿后，若不及时更换，婴儿易感染尿布湿疹等疾病，对婴儿健康不利。所以将婴儿尿湿报警器放在婴儿尿布下面，当婴儿撒尿后，延时10s就能从喇叭传出音乐

3、声，提醒妈妈快给婴儿换尿布。利用湿度传感器设计一个尿湿报警器。第2章设计要求(1)有湿度传感器与三极管组成开关电路。(2)设计延时功能，当婴儿撒尿10s后才开始报警，避免惊吓婴儿。(3)完成3000字设计报告。(4)NE555定时器和阻容原件实现延时。(5)采用直流电源12V。第3章硬件电路设计3.1电路设计结构框图本次设计既能检测尿布湿度又能对湿度起到一定控制作用。湿敏传感器是能感受外界湿度的变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将环境湿度变换为电信号的装置。利用湿敏传感器来实现对婴儿是否尿湿尿布的检测，实现对婴儿身体健康

4、的保护。此电路包括传感器检测电路，延时电路和报警电路。如图3-1所示。图3-1电路设计结构框83.2传感器选择湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。电子式湿敏传感器的准

5、确度可达2-3%RH，这比干湿球测湿精度高。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。而本次设计具体选用的是MS01湿敏电阻式传感器，是以硅粉为主体材料，参入少量金属氧化物烧结

6、而成的。MS01湿敏电阻式传感器的优点是体积小，寿命长，抗水性好，电阻范围变化大，响应时间短因此便于推广应用，抗水性好。婴儿尿湿报警器的基本原理是利用湿度进行控制的，平时湿敏传感器处于开路状态，而VT1属于NPN型三极管，因此集电极无电压输出，这里VT1相当于一个受湿度控制的电子开关，利用模拟婴儿尿湿尿布时的情况。当婴儿尿湿尿布后，湿敏传感器被尿液短路，VT1导通，延时电路就开始计时工作，计时10s后，555定时器第3脚输出高电平，触发IC2进行数模转换，三极管VT2进行放大信号后，由喇叭发出音乐声音，提示监护人及时给婴儿换尿布

7、，以达到保护婴儿身体健康的目的。3.3信号处理电路检测电路由12v直流电源，作开关使用的8550型号的三极管VT1，MS01型的湿敏传感器组成。导线1、2、3分别与延时电路的左边的导线1、2、3相连。VT1三极管是PNP型的，有三个引脚，分别是：基极，发射极，集电极；集电极－基极电压：Vcbo-40v；与8050(NPN)相对；所用材料为半导体硅；最大集电极电流为：0.5A；直流电增益为：10到60；功耗为：625mv；最大集电极发射电压(VCEO)为：25；频率为：150MHz。检测电路如图3-2所示。8图3-2检测电路延时电

8、路由一个NE555定时集成电路IC1、一个100uF电容、一个100KΩ电阻和若干导线组成。其中导线4、5、6与报警电路中导线4、5、6相连。该延时电路在婴儿撒尿大约10s后才开始报警，其目的是让婴儿把尿撒完。如果没有延时电路，婴儿一撒尿，报警器立即报警，这样会