湿度传感器选型

导读:实验课题:传感器选型设计,一、传感器设计选题及任务,1选题(29)粮食存储系统的湿度须实时监控,请为其湿度传感器做选型设计,确定系统所选传感器类型,学习、掌握所选传感器的工作原理,(3)用图文等方式说明所选传感器的工作原理,所选传感器输入输出信号的类型及其幅值范围,陈述所选传感器的型号、技术参数、生产厂商,二、传感器的类型,湿度传感器的种类有:(电阻式和电容式两大类)(1)氯化锂湿度传感器(2

湿度传感器选型

实验课题:传感器选型设计

姓名:张结荣

学号:201204010523

班级:机械设计制造及其自动化2012级5班

一、传感器设计选题及任务

1选题(29)粮食存储系统的湿度须实时监控,请为其湿度传感器做选型设计。

2任务

(1)查阅资料,确定系统所选传感器类型。

(2)根据资料,学习、掌握所选传感器的工作原理。

(3)用图文等方式说明所选传感器的工作原理,所选传感器输入输出信号的类型及其幅值范围。同时,陈述所选传感器的型号、技术参数、生产厂商,并作技术经济比较。

二、传感器的类型

湿度传感器的种类有:(电阻式和电容式两大类) (1)氯化锂湿度传感器 (2)碳湿敏元件 (3)氧化铝湿度计 (4)陶瓷湿度传感器

三、方案选择

而粮仓中的湿度传感器也是很重要的一个器件,粮仓中如果湿度过大肯定是不行的,于是湿度传感器也是很重要的选择对使用者来说,选择湿度传感器时,首先要搞清楚需要什么样的传感器,测量重量、温度一样,选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外,搞温、湿度测控的一般不需要全湿程测量。和测量范围一样,测量精度同是传感器最重要的指标。由于传统测湿方法在人们的脑海中印象太深了,一些人形成了只有干湿球湿度计才是准确的固有概念。有些用户拿干湿球湿度计来对比刚购得的湿度传感器,如发现示值不同,马上认为湿度传感器不准。如今的湿度传感器很多,但是我们可以通过一些简便的方法进行湿度传感器性能判断与检查,用嘴呵气或利用其它加湿手段对传感器加湿,观察其灵敏度、重复性、升湿脱湿性能,以及分辨率,产品的最高量程等,粮仓中的湿度要求于是选择湿度传感器最终的还是精度问题。由于粮食储存需要实时监控,精度要求高,故采用电容式湿敏元件,这种元件具有较高的精度,同时结构简单、价廉,适用于常温常湿的测控等一系列优点。

四、传感器的原理

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。

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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。下面对电容式湿度传感器进行简单的介绍。

五、硬件电路原理

参考学习宋未国《智能温湿度监控系统》论文,文中设计的湿度传感器采用HS1100/HS1101电容传感器,在电路构成中等效于一个电容器件,其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号,常用方法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成反比的电压频率信号,可直接被计算机所采集。HS1100/HS1101湿度传感器在不同的相对湿度中的电容值不同,而容值得改变使输出的频率发出相应的改变,HS1100/HS1101的容值随着相对湿度的增大而增大,因此输出频率随着相对湿度值的变大而变小,即频率降低。表2.1给出了输出频率的典型值。

表2.1典型频率值(参考点:25℃,相对湿度:50%,输出频率:6728KHZ) 湿度 %RH 0 10 20 30 40 频率HZ 7351 7224 7100 6976 6853

湿度 %RH 60 70 80 90 100 频率HZ 6600 6468 6300 6168 6033

HS1101典型555应用电路。

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3.5V-12V576K49.9K2355574361K输出909KHS1101

图2.4 典型555应用电路

六、其他器件的型号选择

传感器的转换器选择:本系统选用了双积分A/D转换器MC14433,可以把温度、湿度检测电路测出的模拟信号转换成数字量送CPU处理,它精度高,分辨率达1/1999。由于MC14433只有一路输入,而本系统检测的多路温度与湿度信号输入,故选用多路选择电子开关,可输入多路模拟量。

MCU(单片机)的选择:采用了89S51单片机作为控制芯片,报价25元。 微型单片机国内厂商大部分分布在深圳市有:深圳市盛达伟业科技有限公司、深圳市呈美兴科技有限公司、深圳市浩润鑫科技有限公司等。

七、参考文

[1]宋未国等.《温湿度监控检测系统》.2011

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