1、 成績評定： 傳感器技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 題 目基于ICL7107濕敏電阻濕度檢測器 摘要近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)。用干濕球濕度計(jì)或毛發(fā)濕度計(jì)來測量濕度的方法，早已無法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。這是因?yàn)闇y量濕度要比測量溫度復(fù)雜的多，溫度是個獨(dú)立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強(qiáng)、溫度）的影響。此外，

2、濕度的標(biāo)準(zhǔn)也是一個難題。本論文主要介紹濕敏元件的特性，闡述濕度傳感器的性能特點(diǎn)及產(chǎn)品分類，重點(diǎn)敘述濕敏電阻傳感器在濕度檢測器中的應(yīng)用，最后給出相關(guān)濕敏傳感器典型產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵詞：傳感器；濕敏電阻；原理；ICL7107；LED顯示目 錄一 、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求12.1設(shè)計(jì)任務(wù)12.2設(shè)計(jì)要求1三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析23.1設(shè)計(jì)方法23.2設(shè)計(jì)步驟23.3設(shè)計(jì)原理分析2四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會5五、參考文獻(xiàn)5傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)目的當(dāng)前在濕敏元件的開發(fā)和研究中，電阻式濕度傳感器應(yīng)當(dāng)最適用于濕度控制領(lǐng)域，其代表產(chǎn)品氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長多項(xiàng)重要的優(yōu)點(diǎn)，氯

3、化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史，有著多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法，都應(yīng)用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點(diǎn)尤其是穩(wěn)定性最強(qiáng)。氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料，在眾多的感濕材料之中，首先被人們所注意并應(yīng)用于制造濕敏器件，氯化鋰電解質(zhì)感濕液依據(jù)當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液濃度的增加而下降。電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實(shí)現(xiàn)感濕。氯化鋰濕敏器件的襯底結(jié)構(gòu)分柱狀和梳妝，以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質(zhì)電極是氯化鋰濕敏器件的三個組成部分。多年來產(chǎn)品制作不斷改進(jìn)提高，產(chǎn)品性能不斷得到改善，氯化鋰感濕傳感器其特有的長期穩(wěn)定性是其它感濕材料不可替代的，也是濕度傳感器最重要的性能

4、。在產(chǎn)品制作過程中，經(jīng)過感濕混合液的配制和工藝上的嚴(yán)格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)鍵。本次的實(shí)訓(xùn)是采用濕敏電阻制作一個濕度檢測器，通過該課題設(shè)計(jì)深入理解濕敏元件的特性，將所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)際中。2、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2.1設(shè)計(jì)任務(wù) 利用濕敏傳感器來檢測空氣中的濕度的變化，然后經(jīng)過分壓電路將該變化量轉(zhuǎn)化為電壓，通過芯片ICL7107進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，用數(shù)碼管來顯示電壓值，這就是一個基于濕敏電阻的濕度檢測器。 2.2設(shè)計(jì)要求了解濕敏傳感器的工作原理、分類及應(yīng)用范圍；掌握常見的測濕方法；掌握濕敏器件的主要參數(shù)及其特性。3、 設(shè)計(jì)步驟及原理分析 3.1 設(shè)計(jì)方法 濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料

5、制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。3.2設(shè)計(jì)步驟選課題查資料繪制原理圖根據(jù)原理圖計(jì)算所需的原件參數(shù)制作實(shí)物總結(jié)實(shí)訓(xùn)寫實(shí)訓(xùn)課題報(bào)告。3.3設(shè)計(jì)原理分析 3.3.1濕敏電阻原理 濕敏電阻的阻值隨著空氣中的濕度的變化而變化。 3.3.2 ICL7107的工作原理雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107是一種間接A/D轉(zhuǎn)換器。它通過對輸入模擬電壓和參考電壓分別進(jìn)行兩次積分，將輸入電壓平均值變換成與之成正比的時間間隔，然后利用脈沖時間間隔，進(jìn)而得出相應(yīng)的數(shù)字性輸出。它包括積分器、比較器、計(jì)數(shù)器，控制邏輯和時鐘信號源。積分器是A/D轉(zhuǎn)換器的心臟

6、，在一個測量周期內(nèi)，積分器先后對輸入信號電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行兩次積分。比較器將積分器的輸出信號與零電平進(jìn)行比較，比較的結(jié)果作為數(shù)字電路的控制信一號。時鐘信號源的標(biāo)準(zhǔn)周期Tc作為測量時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)時間。它是由內(nèi)部的兩個反向器以及外部的RC組成的。下圖為ICL7107引腳圖圖1。圖1 ICL7107引腳圖 3.3.3 電位器原理 電位器的電阻體有兩個固定端，通過手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動觸點(diǎn)與任一個固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。當(dāng)電阻體的兩個固定觸電之間外加一個電壓時，通過轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個與動

7、觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。 3.3.4數(shù)碼管原理數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上

8、，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。其管腳圖如圖2下所示： 圖2 數(shù)碼管管腳圖 3.3.5濕敏檢測器的原理 整個電路主要由濕敏傳感器、分壓電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊構(gòu)成。該電路的工作原理是濕敏電阻的阻值R隨空氣的濕度變化而變化，導(dǎo)致電位器輸出的電壓也變化，輸出的電壓從ICL7107的31管腳輸入，并與ICL7107的基準(zhǔn)電壓相比較輸出，通過共陽七段數(shù)碼管直接顯示基本框圖如圖3。圖3 基本框圖4、 課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會本次傳感器實(shí)訓(xùn)，主要是利用濕敏傳感器來檢測空氣中的濕度的變化，然后經(jīng)過分壓電路將該變化量轉(zhuǎn)化為電壓，通過芯片ICL7107進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，用數(shù)碼管來顯示電壓值，這就是一個基于濕敏電阻的濕度檢測器。這次實(shí)訓(xùn)使我進(jìn)一步理解了傳感器的應(yīng)用以及運(yùn)用了老師所教的專業(yè)知識去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。鍛煉了我各方面的能力，同時也使我們認(rèn)識到專業(yè)知識的重要性。懂得做實(shí)訓(xùn)要基于一定的理論的基礎(chǔ)上，而不是盲目的去做，這次課程設(shè)計(jì)收獲最大的就是對傳感器的知識有了深刻的理解。5、 課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會1 唐賢遠(yuǎn)，劉歧山.傳感器原理及應(yīng)用【M】，成都：電子科技大學(xué)出版社，20002 李科杰.新編傳感器技術(shù)手冊【M】