湿度传感器单片机应用指南

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1、湿度传感器单片机应用指南检测电路原理及说明（第二版）一、湿度传感器检测需要注意的问题1、交流供电的问题：高分子湿度传感器CHR01、CHR02系列为新一代复合型电阻型湿度敏感部件，其复阻抗与空气相对湿度成指数关系，直流阻抗（普通数字万用表测量）几乎为无穷大，等效电容相对来说比较大，与传统意义上的电阻有明显的区别，可以等效为电阻与电容的串联体。由于湿度敏感元件本身需要空气中水分子参与膜中的离子导电，水分子为极性分子，如果直流电流一直存在的情况下，水分子会电离，并分解为H2与O2，从而影响导电与元件的寿命，所以通过传感器的电流必须为双向电流，即为交流电流。2、检测频率对湿度传感器而言，频率与阻

2、抗之间存在一定的关系，数据表中的检测数据，是通过LCR电桥所测试出来的，（1KHz正弦波），对于测量20%--90%RH范围内，频率的变化（300Hz—10KHz）对传感器影响并不明显。3、湿度传感器查表法及温度补偿说明相对湿度是指在某一温度下，水蒸气的分压P与此温度下饱和水蒸气压P0之比，由于不同温度下，饱和水蒸气压是不同的，因此相对湿度是与温度存在必然的联系。湿度传感器阻抗变化与温度的关系见规格书中的数据表（Z/RH/T），在实际应用中必须先检测实际的温度，然后通过A/D或频率算出此时湿度传感器的阻抗值，再对照数据表，按查表法求出此时的相对湿度。如果湿度精度要求不是特别严格的情况，（从

3、数据处理简易的法则来说），可以推算湿度传感器温度系数为-0.4%RH/℃，公式为：H（t）=H(25℃)-0.4*(t–25)例如，以实测阻抗按25℃的数据表读数，例如在35℃时读到的阻抗为30K，按25℃表格，相对湿度为60%RH，此时按公式计算的实际湿度应为56%RH。4、实测校正及软件修正的问题在通过单片机对湿度传感器进行实际采样应用时，需要通过实测修正数据，首先将传感器置于湿度发生装置中（例如恒温恒湿箱），进行实测AD值或频率值，通过软件对显示值进行修正，此项修正基本上可以弥补频率变化以及数据取值等等所产生的误差。最后的问题是在生产过程中，由于湿度传感器的原因或其他原因，总会遇到实

4、际值与测量值之间存在误差的情况，在单片机功能允许的情况下，建议通过软件做最后的修正，主要采用跳线（JUMP）的方法对示值进行修正，安排一个IO，做加/减运算符号定义，其余2-4个IO，用于定义加/减的值，例如1，2，3，可以修正正负6%RH的示值偏差。二、检测电路单片机采集湿度传感器的方式可以采用RC阻容充放电法，动态A/D法，或通过模拟电路将湿度信号转换为电压信号后，再通过A/D法进行采集。以下着重讲一下第一，二种方法的原理参数设计1、RC阻容充放电法通过计算充电或放电时间进行测量。使用电容充放电电路如下图示，将测量湿度传感器等效为电阻RX进行充放电，通过测量充放电时间进行反推阻抗，可以

5、测量电阻阻抗，通过读表可以检测相对湿度值。示意图如下：首先，置RB0为输出状态，RB1和RB2为输入状态，RB0输出高电平Vh（≥0.85VDD），通过湿敏电阻对C进行充电，根据电路理论，电容上的电压按一阶指数规律变化，Uc(t)=Vh[1-exp(t/RxC)](1)在渡越时间Tmr后，Uc(t)由0V上升到RB2的输入高电平门槛电压VT（0.45VDD），RB2的输入状态也由低电平变为高电平，此时再将，RB0，RB2置为低电平，电容C上的电压通过RP，及RX和RB2快速放电。如此重复，进行充放电。由式（1）知Tmr=-Ln(1-VT/Vh)*Rx*C(2)由(2)知，只要测量Tmr，V

6、T、Vh、C为已知，可以计算出Rx，由于元件参数及温度漂移，VT、Vh、C的值很难精确计算，为解决此问题，我们可置RB1为高电平，Vh（≥0.85VDD），通过固定电阻R0对C进行充电，同理可知，电容上的电压Uc(t)由0V上升到RB2的输入高电平门槛电压VT的时间为Tcr:Tcr=-Ln(1-VT/Vh)*R0*C(3)将(2)/(3)可得：Rx=(Tmr/Tcr)R0(4)由(4)可知，只要测量Tmr与Tcr，R0为精密固定电阻，通过运算就可以计算Rx，与其他因素无关。在RX测量后就可以查表计算相对湿度值参数设计：电阻R0与电容C的选择主要取决于需要的分辨率，与单片机周期等有关电阻建议

7、选择精密金属膜电阻，建议为60K---300K（1%）之间（取值与测量范围有关，取与Rxmax的1/2左右）,电容的选择既要考虑到测量的灵敏度，又要考虑不使计数时间太长，具体考虑单片机的时钟频率等因素。C≤-T/[RxmaxLn(1-VT/Vh)]T为计数器溢出时间，与分辨率有关Rxmax为最大阻抗值，（取200K--600K左右取值与测量范围有关）建议电容C的容量在0.01uF到0.1uF间选择,电容为瓷介电容(NPO