湿度传感器精.ppt

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1、第1页，本讲稿共24页湿度传感器湿度传感器湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生变化，从而制成湿敏元件。常数发生变化，从而制成湿敏元件。第2页，本讲稿共24页第3页，本讲稿共24页湿敏电阻湿敏电阻 湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用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

2、电吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻等。第4页，本讲稿共24页湿敏电容湿敏电容用高分子薄膜电容制成，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、醋酸纤维等。湿度改变时，介电常数变化，电容量也变化，电容变化量与相对湿度成正比。优点：灵敏度高、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化。生产厂家Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humi

3、rel公司的SH1100型为例，其测量范围（1%99%）RH，在55%RH时的电容量为180pF（典型值）。当相对湿度从0变化到100%时，电容量的变化范围是163pF202pF。温度系数为0.04pF/，湿度滞后量为1.5%，响应时间为5s。第5页，本讲稿共24页1.1.氯化锂湿敏元件氯化锂湿敏元件氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元件。率发生变化而制成的测湿元件。几种湿敏元件几种湿敏元件第6页，本讲稿共24页第7页，本讲稿共24页第8页，本讲稿共24页2.2.半导体陶瓷湿敏元件半导体陶瓷湿敏元件材料主要是金属氯化物

4、，其电阻率随湿度增加而材料主要是金属氯化物，其电阻率随湿度增加而下降下降负特性湿敏半导瓷。负特性湿敏半导瓷。FeFe3 3O O4 4半导瓷的电阻率随着湿度的增加而增大半导瓷的电阻率随着湿度的增加而增大正正特性湿敏半导瓷特性湿敏半导瓷第9页，本讲稿共24页第10页，本讲稿共24页3.3.热敏电阻式湿敏元件热敏电阻式湿敏元件第11页，本讲稿共24页4.4.高分子膜湿敏元件高分子膜湿敏元件随高分子膜吸收或放出水份而引起电导率或电容变随高分子膜吸收或放出水份而引起电导率或电容变化实现测量环境相对湿度。化实现测量环境相对湿度。5.5.金属氧化物陶瓷湿敏元件金属氧化物陶瓷湿敏元件AlAl2 2O O3

5、3为主体湿敏体。为主体湿敏体。第12页，本讲稿共24页集成湿度传感器集成湿度传感器集成湿度传感器的国外主要厂家集成湿度传感器的国外主要厂家Honeywell公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型）Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型）Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。第13页，本讲稿共24页典型产线性电压输出式集成湿度传感器线性电压输出式集成湿度传感器 品有HIH3605/3610、HM1500/1520。主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染

6、能力强。线性频率输出集成湿度传感器线性频率输出集成湿度传感器典型产品为HF3223型。频率输出式集成湿度传感器，在55%RH时的输出频率为8750Hz，当相对湿度从10%变化到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。频率频率/温度输出式集成湿度传感器温度输出式集成湿度传感器典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温度信号输出端，利用热敏电阻作为温度传感器。配上二次仪表即可测量出温度值。第14页，本讲稿共24页智能化传感器智能化传感器SHTSHT系列系列Sensiron公司SHT

7、1x测量时可对相对湿度自动校准。相对温度的范围0100%，分辨力达0.03%RH，最高精度为2%RH。测温范围是-40+123.8，分辨力为0.01。产品响应速度快，抗干扰能力强，不需要外部元件，适配各种单片机，广泛应用。第15页，本讲稿共24页芯片内有相对湿度传感器、温度传感器、放大器、芯片内有相对湿度传感器、温度传感器、放大器、A/DA/D、校、校准存储器（准存储器（E2PROME2PROM）、）、RAMRAM、状态寄存器、循环冗余校验码、状态寄存器、循环冗余校验码（CRCCRC）寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器等。）寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器等。测量原理：利用两只传感器

8、分别产生相对湿度、温度信号，然后测量原理：利用两只传感器分别产生相对湿度、温度信号，然后经过放大，分别送至经过放大，分别送至A/DA/D转换器进行模转换器进行模/数转换、校准和纠错，最数转换、校准和纠错，最后通过二线串行接口将相对湿度及温度数据送至后通过二线串行接口将相对湿度及温度数据送至CC。鉴于输出。鉴于输出相对湿度与被测相对湿度呈非线性关系，须进行补偿。此外环境相对湿度与被测相对湿度呈非线性关系，须进行补偿。此外环境温度温度+25+25时，需要温度补偿。时，需要温度补偿。加热器。将状态寄存器的第加热器。将状态寄存器的第2 2位置位置“1 1”时加热器接通电源，可时加热器接通电源，可使传感

9、器的温度大约升高使传感器的温度大约升高55，采用，采用+5V+5V电源。加热器实现电源。加热器实现三种功能：三种功能：通过比较加热前后测出的相对湿度值及温度通过比较加热前后测出的相对湿度值及温度值，可确定传感器是否正常工作；值，可确定传感器是否正常工作；在潮湿环境下使用加在潮湿环境下使用加热器，避免传感器凝露；热器，避免传感器凝露；测量露点时需要加热器。测量露点时需要加热器。第16页，本讲稿共24页SHTSHT传感器与单片机接口电路图传感器与单片机接口电路图第17页，本讲稿共24页第18页，本讲稿共24页SHTSHT命令命令第19页，本讲稿共24页时序第20页，本讲稿共24页第21页，本讲稿共

10、24页湿度传感器测量电路原理框图湿度传感器测量电路原理框图 第22页，本讲稿共24页带温度补偿的湿度测量电路带温度补偿的湿度测量电路实际应用中，需要同时对湿度传感器进行线性处理和温度实际应用中，需要同时对湿度传感器进行线性处理和温度补偿，常采用运算放大器构成湿度测量电路。补偿，常采用运算放大器构成湿度测量电路。Rt Rt是热敏是热敏电阻器电阻器(20k(20k，B=4100K)B=4100K)；RHRH为为H204CH204C湿度传感器，运算湿度传感器，运算放大器型号为放大器型号为LM2904LM2904。该电路的湿度电压特性及温度特性。该电路的湿度电压特性及温度特性表明：在表明：在(30(309090)RH)RH、15153535范围内，输出电压范围内，输出电压表示的湿度误差不超过表示的湿度误差不超过3 3RHRH。第23页，本讲稿共24页 End of Part II End of Part II第24页，本讲稿共24页