hs1100_hs1101电容式湿度传感器及其应用

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1、万方数据仪表技术与传感器2001iEHSllOO／HSll01电容式湿度传感器及其应用林敏于忠得大连轻I业学院辽宁省大连市116034侯秉涛大连_￡业学校辽宁省大连市116033【摘要】介绍了一种新型的电容式湿度传感器的湿敏特性及其测量显示仪表的工作原理、电路组成与优良性能。关键词：湿度测量电路中图分类号：TH837B1引言删量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物贾从其周围的空气中吸收水分后引起的物理或化学性喷的变化．同接地获得该物质的吸水量及周围空气的澈燮：电容式、电阻式和湿涨式湿敏元件分别是根据其高分子材料吸湿

2、后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的，下面介绍HSlloo／HSllol湿度f}感器及其应用。2特点不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，波速啊直时间．专利设计的固态聚合物结构．有顶端接靶(HSll00)m删面接触(HSll01)两种封装产品．适芎÷线性电压输出和颁率输出两种电路，适宜于制遣?i?：裴上的自动插伟相自功装配过程等、【彗1为湿敏电容_[作的温、湿度范同．罔2为湿譬一电奎啊宦曲线，。of摹长期穗定区—二；r育一1矿_方—亩—商—而。添UtjU"C【目lHSll。x湿敏电容I．作的温

3、鼐J要范围相对湿度在0％～100％RH范围内；电容量由162pF变到200pF，其误差不大于±2％RH；响应时间j．干5s：温度系数为0．04pF／℃。可见精度是较高鲍3湿度测量电路HSll00／HSllol电容传感器，在电路构成中等效于‘1j、电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大妇何将电容的变化量准确地转变为计算机易p、写1萌：201)10308修改稿日期：2001U514于接受的信号，常用两种方法：一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A／D转换为数宁信

4、号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，可直接被计箅机所采集。围2HStl××赶破电番的龃匿一电弃州ow曲琏频率输出的555测量振荡电路如图3所不．集成定时器555芯片外接电阻_R。、R，与湿敏电窖c，构成了对(1的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短路又构成了对C的放电回路，并将引脚2、6端相连引入到片内比较器，便成为一个{Il}型的多l弁振荡器，即方波发生器。另外，R，是防止输出短路的傈护电阻，R．用于平衡温度系数。i龟■，阳7“55鬲窿““庠田幢j

5、三二11

6、型”“。”t。0zf霁鑫一x审图3频率输出的555振荡电路该振荡电路两个暂稳态的交替过程蛔F：阿先电万方数据第10期·经验与交流源u通过R4、R2向c充电，经2免电nell]后，L『。达到芯片内比较器的高触发电平，约0．67v。，此时输出引唧3瑞由高电平突降为低电平，然后通过R2放电，经‘＆自时间后．LT。下降到比较器的低触发电乎，约033、’。，此时输出引脚3端叉由低电平跃升为高电平。如此翻来覆去．形成方波输出。其中，充放电时间为‘窀t=C(R4+R2)ltc2f＆q=CR21n2围而．输出的方波频率为f=i／(‘

7、充电十t放电)=1／[(：(R4+2R2)ln2)】可见．空气湿度通过555测量振荡电路就转变为与之呈反比的频率信号．表1给出了其中的一组婵型测试值表1空气湿度与电压频率的典型值湿度频率盈度频率％RH}k％RliHz0：73516066001n7224706468二117iU08063303U69769061864u685310060335U67283整机电路构成整机电路掏成框图如图4所示。圈4整机电路掏或框图(1)主札部分核心器什选用了内含Flash俘储器．可直接驱动LED．且与805l系列软硬件兼容的高45

8、生能

9、低价值的Arl89C2051单片机。(2)输入部分湿敏电容经振荡电路变换后的脉冲频率信号，经滤波、整形、光耦、放大等信号处理后．送入单片机的定时／计数器T1，T1工作于方式1为16位计数器，定时记录脉冲数并存入内存缓冲区(TO工作于方式2为自动重装方式的定时器)。(3)显示部分4位LED数码管用来显示湿度的实测值、报警值、设定值及标志位等，为了节省单片机的[／o口资源，采用串行方式输出数据到4片串八并出移位寄存器74[，s164，直接驱动LED进行静态显示。(4)按键部分3个I／OL1连到3个独立按键起到设定、运行、

10、复位等功能。(5)输出部分2个I／0f_I经光耦放火接到2个继电器产生超限时的报警接点输出。(6)X25045接口美国Xicor公司的X25045芯片集Watchdog、电压监控和EEPROMt种功能为一体，只占用单片机4个[／o口，便可起到可编程看门狗、断电后保存数据、上电掉电时自动复位等功能：4整机性能指标由于采用了性能优良的Hsll00／