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。

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：6728KH Z)

HS1101典型555应用电路。

输出

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