湿敏传感器综述
湿敏电阻传感器-概述

湿敏电阻传感器概述
湿敏电阻传感器概述
湿敏电阻传感器又名为电阻型高分子湿度传感器,简称湿敏电阻,是一种新型的湿度敏感元件同时是湿度传感器的一种。
也是我们日常中说的湿度传感器。
它采用功能高分子膜涂敷在带有导电电极陶瓷衬底上,形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件,导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率。
一、特点:
具有体积小,感湿范围宽,响应速度快,抗污染能力强,抗结露,灵敏度高,性能稳定可靠,性价比高,低漂移、高精度、一致性好等特点。
二、适用范围:
电子、纺织、仓储、烟草、制药、气象、医疗设备等行业;
电子万年历、温湿度表、加湿器、除湿机、空调、微波炉、玩具及工艺品,以及其他需湿度测量的场所等产品。
湿敏传感器的工作原理和应用

湿敏传感器的工作原理和应用湿敏传感器是一种能够感知空气中湿度的电子传感器,通常被广泛应用于湿度监测、空气质量检测、自动化控制以及制造业等领域。
在本文中,我们将会探讨湿敏传感器的工作原理、种类以及应用。
工作原理湿敏传感器是基于一种叫做“湿度电阻效应”的物理现象工作。
这种物理现象描述了在潮湿的环境中,湿度会使存在于传感器的电极之间的电阻值发生变化。
具体来说,当湿度升高时,介电常数会增加,电容也会随之增加,电阻值也会降低。
不同的湿敏传感器在感知湿度方面会使用不同的电化学材料和技术。
最常见的湿敏传感器类型是基于陶瓷材料的。
这种传感器通过将一些特定的陶瓷材料制成颗粒或薄膜电阻,然后将其部署在传感器的指定位置上,来展现湿度电阻效应。
种类目前市场上有许多不同种类的湿敏传感器,可以分为几大类:1.电容式湿敏传感器:这种传感器通常较为精准,可以在 3-5% RH 的范围内测量湿度。
其测量范围一般在 0-100% RH 之间。
2.电阻式湿敏传感器:这种传感器通常采用硬度、易加工、低成本和优良的温度稳定性的陶瓷材质。
其测量范围一般在 0-100% RH 之间。
3.表面声波湿敏传感器:这种传感器通过振荡表面上含水的粒子,来感知相对湿度。
它可以精确测量相对湿度,范围在 0-100% RH 之间。
4.纳米湿敏传感器:这种传感器基于纳米技术,可以使用非常小的电极和材料来感知湿度。
它通常应用在需要精确度、运行速度快以及对设备体积要求严格的场景中。
应用湿敏传感器广泛应用于多个行业和应用领域。
例如:1.室内空气质量管理:湿敏传感器可以使用在室内环境监测系统中,感知当前的空气湿度,从而优化空气处理系统的运作。
2.制造业和工程:湿敏传感器可以应用在制造过程和工程中,帮助检测和控制相对湿度。
这对于涂装、贮存等行业来说尤为重要。
3.医疗监测:湿敏传感器可以应用在医疗监测设备中,帮助记录患者面对的不同湿度条件。
这对于鼓励康复和提高治疗效果十分重要。
9.2 湿敏传感器概述

湿度传感器的基本概念
1.绝对湿度和相对湿度
大气的干湿程度,通常是用大气中水汽的密度来 表示的。
H = D ×100%(RH ) DS
H--相对湿度; D--绝对湿度(mmHg); Ds--当时气温下的饱和水气压(mmHg)。
大气的相对湿度表明了大气中的水汽离饱和状态的远近程 度。
湿度传感器的基本概念
¾ 2.露点
露点就是指使大气中原来所含有的未饱和水汽 变成饱和水汽所必须降低到的温度。
结露:大气中的未饱和水汽接触到温度较低的 物体时,就会使大气中的未饱和水汽达到或接 近饱和状态,在这些物体上凝结成水滴,这种 现象称为结露。
湿度; 人类的居住环境要保持一定的湿度才能舒适。
9.2 湿 敏 传 感 器
¾ 湿度传感器的特点:
可以集中进行控制,便于遥测; 不需要很大的检测空间; 可方便地与数字电路相匹配;
¾ 湿度传感器的应用领域:
空调系统; 半导体制造业,计算机房; 工业生产中的湿度控制;
有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)
9.2 湿 敏 传 感 器
¾ 湿度检测与控制的重要性
具有粉尘作业和电火工品生产的车间,当湿度小 而产生静电时,容易产生爆炸;
大规模集成电路生产过程中,当相对湿度低于30% 时,容易产生静电影响生产;
仓库湿度过大,会使存放的物资变质或霉烂; 纺织厂为了减少棉纱断头,车间要保持相当高的
湿敏电容传感器的应用原理

湿敏电容传感器的应用原理1. 什么是湿敏电容传感器?湿敏电容传感器,也称为湿度传感器,是一种用于测量空气中湿度水分含量的电子器件。
它通过测量电容值的变化来判断湿度的变化,并将湿度变化转化为电信号输出。
2. 湿敏电容传感器的工作原理湿敏电容传感器是基于电容原理的测湿器件,其工作原理如下:•电容的定义:电容是指电子设备或电子元件之间的存储电荷能力,一般用C来表示,单位为法拉(F)。
•电容和间隙之间的关系:一对平行的导体板之间有一层绝缘物质时,形成一个电容。
电容的大小与导体板的面积、导体间距和绝缘材料的介电常数有关。
•湿敏电容传感器的结构:湿敏电容传感器通常由两个导电板组成,它们之间的间隙充满了吸湿材料。
当吸湿材料吸收水分时,会导致间隙的电容值发生变化。
3. 湿敏电容传感器的应用领域湿敏电容传感器在各个领域都有广泛的应用,以下是几个常见的应用领域:3.1 空调系统•监测空气中湿度的变化,以便调节空调温度和湿度,提供舒适的室内环境。
3.2 农业领域•用于测量土壤湿度,帮助农民合理浇水,提高农作物的产量和质量。
3.3 粮食储存•湿敏电容传感器可用于监测粮食仓库中的湿度,预防粮食受潮、发霉等问题。
3.4 医疗行业•应用于计算机化的患者监护设备中,用于测量患者的呼吸湿度,监测患者的呼吸情况。
3.5 工业控制•用于测量加工环境中的湿度,监控湿度变化并进行相应的调节,保证生产过程的稳定性和质量。
4. 湿敏电容传感器的优势和不足湿敏电容传感器具有许多优点,但也存在一些不足之处。
4.1 优势•灵敏度高:能够准确测量微小的湿度变化。
•快速响应:湿敏电容传感器的响应速度很快,能够迅速反应湿度的变化。
•成本低廉:相较于其他湿度传感器,湿敏电容传感器的制造成本较低。
•小巧便携:湿敏电容传感器体积小,重量轻,便于安装和携带。
•低功耗:湿敏电容传感器在工作时所需的电能较少,能够节省能源。
4.2 不足•数字输出需要进行模数转换:湿敏电容传感器一般输出模拟信号,如果需要数字输出,需要将模拟信号转换成数字信号。
湿敏传感器的原理与应用

湿敏传感器的原理与应用1. 引言湿敏传感器是一种常见的电子元件,能够感知周围环境的湿度变化,并将其转化为电信号输出。
湿敏传感器的原理与应用广泛,被广泛应用于工业领域、家用电器控制、气候监测等领域。
本文将介绍湿敏传感器的工作原理以及其应用场景。
2. 湿敏传感器的工作原理湿敏传感器的工作原理基于材料的湿度敏感性,当环境湿度发生变化时,其电阻值也会相应改变。
湿敏传感器通常由两个电极间隔一个可以吸湿的电介质组成。
当环境湿度升高时,电介质吸湿,导致电极之间的电阻值减小;相反,当环境湿度降低时,电介质的脱湿导致电极间的电阻值增加。
3. 湿敏传感器的应用场景湿敏传感器可以应用于各个领域,以下列举了几个常见的应用场景:•工业领域–空气调节和湿度控制:湿敏传感器可用于工厂的空调系统和湿度调节装置,实现自动湿度控制,提高生产效率。
–湿度计和报警系统:湿敏传感器可用于监测工业环境中的湿度,并在湿度超出预定范围时发出警报,保证生产质量和安全。
•家用电器控制–空气净化器:湿敏传感器可以监测室内空气中的湿度,根据湿度变化自动调节净化器的运行模式,提供更加舒适的环境。
–墙面湿度控制:湿敏传感器安装在墙壁上,监测室内湿度,当湿度超过设定值时,自动启动除湿装置。
•气候监测–温室控制:湿敏传感器可用于温室中的湿度控制,根据湿度变化自动开启/关闭喷雾系统,为植物提供适宜的生长环境。
–水域监测:湿敏传感器可用于监测水域中的湿度,及时发现水体污染情况。
•医疗领域–呼吸器患者监测:湿敏传感器可用于监测患者的呼吸湿度,辅助医生判断患者的健康状况。
•农业领域–农作物灌溉:湿敏传感器可以监测土壤湿度,根据湿度变化自动控制灌溉系统,提供适宜的水分供给。
4. 湿敏传感器的优势和不足•优势–灵敏性高:湿敏传感器对湿度变化非常敏感,能够在短时间内实时检测到湿度的变化。
–高精度:湿敏传感器能够提供较为精确的湿度测量结果。
–低功耗:湿敏传感器通常采用低功耗设计,提高使用寿命。
湿敏传感器的工作原理

湿敏传感器的工作原理介绍湿敏传感器是一种能够测量周围环境湿度的传感器。
它在许多领域中都有广泛的应用,包括气象、农业、工业等。
本文将详细介绍湿敏传感器的工作原理及其应用。
传感器分类湿敏传感器根据其工作原理可以分为电容式湿敏传感器和电阻式湿敏传感器两类。
电容式湿敏传感器电容式湿敏传感器是利用介质的湿度变化来改变电容的传感器。
其基本结构由两个电极和一个可吸湿的介质组成。
当介质吸湿时,介质中的水分分子会与电极之间的电场相互作用,导致电容值的变化。
通过测量电容值的变化,可以确定周围环境的湿度。
电阻式湿敏传感器电阻式湿敏传感器是利用介质的湿度变化来改变电阻的传感器。
其基本结构由一个感湿元件和一个电阻元件组成。
感湿元件通常是由一种湿敏材料制成,当湿度增加时,感湿材料会吸湿膨胀,导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化,可以确定周围环境的湿度。
工作原理湿敏传感器的工作原理可以用以下几个步骤来描述:1.湿度感知:湿敏传感器通过感湿元件或介质来感知周围环境的湿度。
感湿元件的物理性质会随着湿度的变化而变化,从而产生相应的电信号。
2.信号转换:湿敏传感器将感知到的湿度转换为电信号。
对于电容式湿敏传感器,湿度的变化会导致电容值的变化,进而产生电信号。
对于电阻式湿敏传感器,湿度的变化会导致电阻值的变化,进而产生电信号。
3.信号处理:湿敏传感器会对转换后的电信号进行处理,以便更好地反映周围环境的湿度。
信号处理可以包括放大、滤波、校准等操作。
4.输出结果:最终,湿敏传感器会将处理后的电信号转换为人们可以理解的形式,例如湿度的百分比或者电压值。
这样,人们就可以通过读取传感器的输出结果来了解周围环境的湿度情况。
应用领域湿敏传感器在许多领域中都有广泛的应用,以下是一些常见的应用领域:•气象观测:湿敏传感器可以用于测量大气中的湿度,为气象预报和气候研究提供数据支持。
•农业领域:湿敏传感器可以用于农田的灌溉控制,根据土壤湿度的变化来自动控制灌溉系统的运行,提高农作物的产量和质量。
湿敏传感器用途

湿敏传感器用途湿敏传感器是一种能够检测和测量环境湿度的装置,被广泛应用于各个领域中。
它通过感知湿度的变化,将湿度信号转化为电信号,从而实现对湿度的监测和控制。
湿敏传感器具有灵敏度高、响应速度快、精度高等特点,因此在许多行业中都有重要的用途。
在气象领域中,湿敏传感器被广泛应用于气象站和气象观测设备中。
通过监测湿度的变化,可以获取到空气中的水分含量信息,从而预测天气状况、气候变化等。
湿敏传感器的高精度和快速响应能力,可以提供准确的湿度数据,为气象预测和气候研究提供重要的参考依据。
在农业领域中,湿敏传感器被广泛应用于农作物的生长环境监测和控制中。
湿敏传感器可以实时监测土壤湿度,从而帮助农民合理安排灌溉和施肥。
通过合理控制土壤湿度,可以提高农作物的产量和品质,减少水资源的浪费,实现农业的可持续发展。
在工业生产中,湿敏传感器也发挥着重要的作用。
许多工业生产过程中需要控制湿度,以保证产品的质量和生产效率。
湿敏传感器可以实时监测生产环境中的湿度变化,并通过自动控制系统进行湿度调节,从而确保产品的质量和稳定性。
例如,在电子产品的生产中,湿敏传感器可以监测生产车间中的湿度,以避免湿度过高导致电子元件的损坏。
在生活中,湿敏传感器也有一些实用的应用。
例如,在室内环境监测中,湿敏传感器可以监测室内的湿度变化,帮助人们判断室内空气的湿度是否适宜,从而调节空调和加湿器的工作状态,提供舒适的生活环境。
湿敏传感器作为一种能够检测和测量环境湿度的装置,在各个领域中发挥着重要的作用。
无论是气象预测、农业生产、工业生产还是日常生活,湿敏传感器都能够提供准确的湿度数据,帮助人们实现对湿度的监测和控制。
随着科技的不断发展,湿敏传感器的应用领域将会越来越广泛,为我们的生活带来更多的便利和舒适。
湿敏电阻传感器工作原理

湿敏电阻传感器工作原理湿敏电阻传感器工作原理是基于材料的电阻随湿度变化的特性而设计的一种传感器。
它通过测量材料的电阻值来间接检测周围环境的湿度水分含量。
湿敏电阻传感器通常由一种具有湿敏特性的半导体材料制成,如氧化锌(ZnO)或聚合物。
这些材料的电阻值随着湿度的变化而变化,其工作原理主要是利用材料的吸湿性来改变导电路径。
当材料吸湿时,水分会与材料表面发生相互作用,并形成一个致电离子,这些离子会改变材料内部的电导率。
因此,当湿敏材料吸湿时,电阻值会发生变化。
湿敏电阻传感器大多数采用可变电阻的工作模式,根据电阻值的变化来测量湿度。
一般情况下,传感器由两个电极组成,电极之间的材料就是带有湿敏特性的材料。
当材料吸湿时,电阻值会下降,反之,当材料失去水分时,电阻值会上升。
湿敏电阻传感器通常通过一个电路进行测量和处理。
传感器电路一般由一个恒定电流源和一个测量电压源组成。
恒定电流源会通过传感器的湿敏材料,测量电压源则通过传感器的另一端。
当电流通过传感器时,会产生一个与电阻值成正比的电压信号。
测量电压源测量这个电压信号,进而计算出电阻值,从而间接得出湿度的数值。
需要注意的是,湿敏电阻传感器的测量范围通常由其材料的性质和制造工艺决定,不同的传感器会有不同的测量范围和精度。
因此,在选择和应用湿敏电阻传感器时,需要根据具体的要求和应用场景进行选择。
总结起来,湿敏电阻传感器的工作原理是利用材料的电阻随湿度变化的特性来间接测量环境的湿度。
通过测量材料的电阻值,并经过测量和处理电路的计算,最终得出湿度的数值。
传感器的输出信号可以是模拟信号或数字信号,用于不同的应用。
这种传感器具有简单、灵敏、成本低廉等特点,在许多领域中得到了广泛应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
湿敏传感器特点及应用作者 704 班级 电科1401 学号 c7在国家经济发展越来越快速的时代中,人们生活质量明显提高,对环境的温度与湿度标准越来越关注与重视。
随之,我国相关部门针对温度测量以及湿度测量更进一步研究,并结合多次试验研发出新型的湿度传感器,并已经被广泛应用于各领域中。
由于环境湿度参数测量难度较高,要想达到一定的精标准要求,必须要做到合理湿度控制。
本文对湿度表示方法进行了一定的概括和总结,指出不同湿度测量方式各自的优缺点。
并对电阻式湿敏传感器,陶瓷湿敏传感器,电容式湿敏传感器进行了论述,以说明其各自的特性,让使用者可以更加准确的使用湿敏传感器。
2016年3月,根据Narimani 和Nayeri 在关于传感器和执行机构的文献中描述,基于氧化锌纳米材料的电容式湿度传感器在高温高湿条件下取得较为稳定和快速的湿度检测效果[1]。
2016年6月,根据Guo 在关于传感器和材料科学的文献中描述,以石墨烯氧化物为原材料的电容式湿度传感器在恒温密闭仓储环境中取得较为稳定和灵敏的湿度检测效果[2]。
本文在上述研究的基础上,针对人体所处的普通室内环境,利用直流电源、可变电阻、湿敏电容和时基电路等器件设计通用小型高精度湿度传感器系统,并在通风环境下(T=25℃),对室内湿度变化进行快速和高精度的检测,从而达到有效调节室内温湿度的控制目的。
章丹等人[3]2017年提出了一种新型柔性电容式湿度传感器。
该柔性电容式湿度传感器采用液晶高分子聚合物(LCP )作为衬底,金属铜(Cu )作为叉指电极,聚酰亚胺(PI )作为湿度传感器的湿敏介质。
LCP 衬底的应用使得该传感器具有良好的柔性和可弯曲性。
该柔性湿度传感器与传统硅基湿度传感器相比较具有成本低廉、结构简单、制作方便等优点。
最后说明HS1101湿度传感器[4]在实际生活中的使用方法,并分析它的工作原理,最终绘出工作电路。
1 湿度及其表示湿度是表示空气中水蒸气的含量的物理量,常用绝对湿度、相对湿度、露点等表示。
1.绝对湿度所谓绝对湿度就是单位体积空气内所含水蒸气的质量,也就是指空气中水蒸气的密度。
一般用一立方米空气中所含水蒸气的克数表示,即为/V Ha m V (1)式中,m V 为待测空气中水蒸气质量,V 为待测空气的总体积。
单位为g/m 3。
2.相对湿度相对湿度是表示空气中实际所含水蒸气的分压(Pw )和同温度下饱和水蒸气的分压(P N )的百分比,即/)100%T w N x H H P P T R ( (2)通常,用R H %表示相对湿度。
当温度和压力变化时,因饱和水蒸气变化,所以气体中的水蒸气压即使相同,其相对湿度也发生变化。
日常生活中所说的空气湿度,实际上就是指相对湿度而言。
目前应用最多的是相对湿度。
3.露点温度温度高的气体,含水蒸气越多。
若将其气体冷却,即使其中所含水蒸气量不变,相对湿度将逐渐增加,增到某一个温度时,相对湿度达100% ,呈饱和状态,再冷却时,蒸气的一部分凝聚生成露,把这个温度称为露点温度。
即空气在气压不变下为了使其所含水蒸气达饱和状态时所必须冷却到的温度称为露点温度。
气温和露点的差越小,表示空气越接近饱和。
2 湿敏传感器的种类2.1 电阻式湿敏传感器电阻式湿敏传感器是利用湿敏元件的电气特性随温度的变化而变化的原理进行湿度测量的传感器。
湿敏元件一般是在绝缘基底上浸渍吸湿性物质,或者通过蒸发、涂覆等工艺在表面上制备一层湿敏物质而制成的。
在湿敏元件的吸湿和脱湿过程中,水分子分解出的离子的传导状态发生变化,从而使元件的电阻值随湿度而变化。
常用的电阻式湿敏传感器为在玻璃带上浸有氯化锂溶液的湿敏元件。
它的基片材料为无碱玻璃带。
元件的电阻值随湿气的吸附与脱附过程而变化。
这种通过测定电阻,便可知道相对湿度。
由于电阻与湿度的变化只在一定的湿度范围内成线性关系。
为了扩大湿度测量范围,可以将几支浸渍不同浓度氯化锂的湿敏元件组合起来使用。
氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点,氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史,有着多种多样的产品型式和制作方法,都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。
2.2 陶瓷湿敏传感器陶瓷湿敏传感器是一种新型传感器。
金属氧化物陶瓷构成的湿敏传感器有离子型和电子型两类。
在离子型湿敏元件中,由绝缘材料制成的多孔陶瓷元件由于水分子在微孔中的物理吸附作用而呈现出H +,是元件的电导率增加。
这类传感器组要有两种:一种以Fe 2O 3及K 2CO 3为主要成分,另一种以ZnO 、V 2O 5、Li 2O 为主要成分。
电子型湿敏元件是利用分子在氧化物表面上的化学吸附导致元件电导率改变的原理制成。
元件的电导率增加还是减少,取决于氧化物半导体是N 型还是P 型。
陶瓷湿敏传感器的优点有:耐高温,湿度滞后小,响应速度快,体积小,便于批量生产,但由于多孔型材质,对尘埃影响很大,日常维护频繁,时常需要电加热加以清洗易影响产品质量,易受湿度影响,在低湿高温环境下线性度差,特别是使用寿命短,长期可靠性差。
2.3 电容式湿敏传感器电容式湿敏传感器是利用湿敏元件的电容值随湿度变化的原理进行湿度测量的传感器。
这类湿敏元件实际上是一种吸湿性电介质材料的介电常数随湿度变化而变化的薄片状电容器。
由吸湿性电介质材料构成的薄片状电容式湿敏传感器具有线性较好、温度系数小、响应时间快;与传统IC、半导体以及硅工艺相兼容等特点,从而受到生产者与使用者的青睐。
电容式湿度传感器结构,即电容平行板上下电极中间加一层感湿薄膜,其电极材料可为铝、金、铬等金属、感湿膜可为半导体氧化物或者高分子材料等制作而成,电极形状与感湿膜形状的不同选择使得此类电容式湿度传感器性能各异。
由于高分子聚合物具有较小的介电常数,如聚酰亚胺在低湿时介电常数为3.0一3.8。
而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。
因此高分子介质在吸湿后,由于水分子偶极距的存在,大大提高了吸水异质层的介电常数,这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。
由于ε的变化,使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比,但在设计和制作工艺中很难做到感湿特性全湿程线性。
电容式湿度传感器还与环境温度有关,它的温度特性受多种因素支配,在不同的湿度范围温漂不同;在不同的温区呈不同的温度系数;不同的感湿材料温度特性不同。
总之,高分子湿度传感器的温度系数并非常数,而是个变量。
因此要精确的测量湿度还要考虑温度对传感器的影响,必要时需要对传感器进行温度补偿。
电容式湿度传感器的优缺点:它的测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想,在工业领域使用,寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。
除电阻式、陶瓷型、电容式湿敏元件之外,还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件(利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率)、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。
3 一种湿度传感器的应用HS1101是一款电容式相对湿度传感器。
该传感器可广泛应用于办公室、家庭、汽车驾驶室、和工业过程控制系统等,对空气湿度进行检测。
与其他产品相比,有着显著的优点:(1)无需校准的完全互换性;(2)长期饱和状态,瞬间脱湿;(3)适应自动装配过程,包括波峰焊接、回流焊接等;(4)具有高可靠性和长期稳定性:(5)特有的固态聚合物结构;(6)适用于线性电压输出和线性频率输出两种电路;3.1 湿敏电容HS1101的输入输出特性分析如图2所示,经试验测定,当环境湿度RH(t)∈[0%,99%]时,湿敏电容HS1101的电容值CRH(t)∈[163pF,199pF],显然CRH(t)与RH(t)成正比。
湿敏电容HS1101作为湿度传感器RHS01的核心器件,其具有湿度测量范围较宽、温漂效应较小、平均灵敏度较高和反应快速等优点[5]。
(1)HS1101具有较宽的测湿范围,即:测湿范围WRH∈[0%,99%];(2)当环境温度T∈[-10℃,60℃]时,HS1101能正常工作,且其温漂效应Tcc∈[0.02pF/℃,0.06pF/℃],即:当环境温度T上升或下降1℃时,HS1101的电容值平均飘移0.04pF;(3)当环境温度T∈[-10℃,60℃],且湿度RH(t)∈[30%,80%]时,HS1101的平均灵敏度△C/%RH∈[0.28pF/%RH,0.44pF/%RH],即:当环境湿度RH(t)上升或下降1%时,HS1101电容值平均变化0.36pF,实际上当环境相对湿度RH(t)高于80%时,HS1101的灵敏度会有所下降。
以上试验测定的参数说明传感部件HS1101具有较高的灵敏度和较快的反应速度,适合用作温湿度控制系统的传感器使用。
图1:HS1101湿度与电容曲线图图2:HS1101湿度传感器电路图3.2 测量原理与方法HS1101湿度传感器是一种基于电容原理的湿度传感器,相对湿度的变化和电容值呈线性规律。
在自动测试系统中.电容值随着空气湿度的变化而变化,因此将电容值的变化转换成电压或频率的变化,才能进行有效地数据采集。
用555集成电路组成振荡电路,HS1101湿度传感器充当振荡电容,从而完成湿度到频率的转换。
HS1101湿敏传感器是采用侧面开放式封装,只有两个引脚.有线性电压输出和线性频率输出两种电路。
在使用时,将2脚接地,这里选用频率输出电路。
该传感器采用电容构成材料,不允许直流方式供电.所以我们使用555定时器电路组成单稳态电路。
具体电路结构如图。
测湿电路利用一片CMOS 定时器TLC555,配上HS1101和电阻R 2、R 4构成单稳态电路.将相对湿度值变化转换成频率信号输出。
输出频率范围是7351~6033Hz ,所对应的相对湿度为0~100%。
当RH=55%时,f=6660Hz 。
输出的频率信号可送至数字频率计或控制系统,经处理后送显示。
通电后.电流沿着Ucc →R 4→R 2→C 对HS1101充电.经过t1时间后湿敏电容的电压Uc 就被充电到TLC555的高触发电平,使内部比较器翻转。
OUT 端的输出变成低电平。
然后C 开始放电,放电回路为C →R 2→D →内部放电管→地。
经过t 2时间后,Uc 降到低触发电平(U1=O.33Ucc),内部比较器再次翻转,使OUT 端的输出变成高电平。
这样周而复始的进行充、放电,形成了振荡。
充电、放电时间计算公式分别为:1242()t C R R ln =+ (3)222t C R ln = (4)输出波形的频率(f )和占空比(D )的计算公式如下:1224()1/1/1/2()2f T t t C R R ln ==+=+ (5)1112//()D t T t t t ==+ (6)湿度传感器只是保证传感探头的精度,在实际使用中,综合精度除了与湿度传感器本身元件有关,还与外围电路的器件选择相关。