项目6.4电阻型湿度传感器在简易湿度计的的应用（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（清华大学版）

06 一月 2024 1 项目四 电阻型湿度传感器在简易湿度计的的应用 一、项目目标 能根据湿敏传感器的特性，设计一湿度检测电路，并会调试电路。通过该项目的学习，掌握湿敏传感器的特点，知道其主要参数，学会正确选用湿敏传感器。 在本项目的学习中，通过一个具体的应用项目，掌握湿度检测电路的设计与调试方法，为工程应用打下基础。 其他传感器的应用 06 一月 2024 2 二、项目分析 湿度检测在工农业生产、医疗卫生、食品加工以及日常生活中，显示非常重要的地位与作用，直接关系到产品的质量。如半导体制造中，静电电荷与湿度有直接关系等。 湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量，其表示方法有三种：绝对湿度、相对湿度和露点，一般情况下，我们所说的湿度均为相对湿度，用RH%表示，其值范围是：0%RH～100%RH。 其他传感器的应用 06 一月 2024 3 目前，湿敏传感器的种类繁多，特性不同，若按材料来分的话，有高分子材料、半导体陶瓷、电解质及其它材料；若按工作原理来分，则分为电阻型和电容型两种，分别用符号RH和CH表示。 本项目应用CHR-01阻抗型高分子湿度传感器进行设计，其外型尺寸及内部结构示意图6.21所示。 (a)外形尺寸示意图 (b)内部结构示意图 1—外壳 2—基片 3—电极 4—感湿材料 5—引脚 图6.21 CHR-01型湿敏传感器外型及结构示意图 其他传感器的应用 06 一月 2024 4 湿敏传感器主要参数表如表6.9所示。 其他传感器的应用 06 一月 2024 5 湿度阻抗特性数据表如表6.10所示。 由表中数据可知，当湿度增加时，湿敏电阻的阻值减小；在相同湿度下，温度越高，其阻值越小。 其他传感器的应用 06 一月 2024 6 三、项目实施： 1．电路原理 简易湿度计原理图有五部分组成：振荡电路、对数压缩电路、整流电路、放大电路及显示器，如图6.22所示。 图6.22 简易湿度计原理图 其他传感器的应用 06 一月 2024 7 U1A及外围元件R1、R2、C1、C2及C3组成低频振荡器，振荡器的输出频率为900Hz、1.3V的正弦波信号，作为湿敏元件的工作电压源，在它的反馈回路中串有两个LED发光二极管LED1、LED2，以提高振荡幅值的稳定性。U1B与VD1和VD2组成对数压缩电路，它是利用硅二极管VD1、VD2正向电压与电流成对数关系的特性来实现对数压缩的，从而实现线性化处理，用来补偿湿敏元件的非线性。由于硅二极管VD1、VD2具有.2mV/℃的温度特性，所以可以对湿敏元件起到一定的温度补偿作用。 其他传感器的应用 06 一月 2024 8 U2A与R7、R8、VD3和VD4组成整流电路，将交流信号变换成与湿度成正比的电压信号。U2B与R10、R11、R12、R13、C6、VD5及RP1组成信号移位电路，并兼有温度补偿作用。调节RP1可改变同相端的电位，可实现输出电压的调节；而VD8又可起到温度补偿作用，通过该单元电路处理，可获得理想的补偿效果。 由于湿敏传感器在低湿度时的电阻值非常大，为了实现阻抗匹配，图中U1A和U1B应选用高输入阻抗的集成运放，图中采用TL062，其为场效应管输入电路，具有较高的输入阻抗。 其他传感器的应用 06 一月 2024 9 2．电路制作 按原理图选择合适元器件，焊接好电路，接通电源5V电源，电路即可工作。 3.电路调试 为了得到比较好的测量效果，一般要进行电路调试。本项目的电路调试主要是RP1的调整，调前应准备好标准的湿度计作为参照，调节时将标准湿度计和自制作的电路放入同一环境中。 4．知识链接 ⑴湿度的表示方法 湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量，其表示方法有三种：绝对湿度、相对湿度和露点。 其他传感器的应用 06 一月 2024 10 ①绝对湿度 绝对湿度是指单位体积空气内所含水蒸气的质量，一般用一立方米空气中所含水蒸气的克数来表示（g/m3），即 式中，mv ──待测空气中水蒸气的质量； V──待测空气的总体积。 （6.4） 其他传感器的应用 06 一月 2024 11 ②相对湿度 相对湿度表示空气中实际所含水蒸气的分压和同温度下饱和水蒸气的分压的百分比，即 式中，PW──待测空气中水蒸气的质量； PN──待测空气的总体积。 （6.5） 其他传