濕度傳感器，基本形式都為利用濕敏材料對水分子的吸附能力或?qū)λ肿赢a(chǎn)生物理效應(yīng)的方法測量濕度。有關(guān)濕度測量，早在16世紀(jì)就有記載。許多古老的測量方法，如干濕球溫度計、毛發(fā)濕度計和露點(diǎn)計等至今仍被廣泛采用?，F(xiàn)代工業(yè)技術(shù)要求高精度、高可靠和連續(xù)地測量濕度，因而陸續(xù)出現(xiàn)了種類繁多的濕敏元件。濕敏元件主要分為二大類：水分子親和力型濕敏元件和非水分子親和力型濕敏元件。利用水分子有較大的偶極矩，易于附著并滲透入固體表面的特性制成的濕敏元件稱為水分子親和力型濕敏元件。例如，利用水分子附著或浸入某些物質(zhì)后，其電氣性能（電阻值、介電常數(shù)等）發(fā)生變化的特性可制成電阻式濕敏元件、電容式濕敏元件；利用水分子附著后引起材料長度變化，可制成尺寸變化式濕敏元件，如毛發(fā)濕度計。金屬氧化物是離子型結(jié)合物質(zhì)，有較強(qiáng)的吸水性能，不僅有物理吸附，而且有化學(xué)吸附，可制成金屬氧化物濕敏元件。這類元件在應(yīng)用時附著或浸入被測的水蒸氣分子，與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氧化物，或一經(jīng)浸入就有一部分殘留在元件上而難以全部脫出，使重復(fù)使用時元件的特性不穩(wěn)定，測量時有較大的滯后誤差和較慢的反應(yīng)速度。目前應(yīng)用較多的均屬于這類濕敏元件。另一類非親和力型濕敏元件利用其與水分子接觸產(chǎn)生的物理效應(yīng)來測量濕度。例如，利用熱力學(xué)方法測量的熱敏電阻式濕度傳感器，利用水蒸氣能吸收某波長段的紅外線的特性制成的紅外線吸收式濕度傳感器等。測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣中吸收水分后引起的物理化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏元件分別是根據(jù)其高分子材料吸收后的介電常量、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測量的。濕度傳感器是由濕敏元件和轉(zhuǎn)換電路等組成，它是將環(huán)境濕度變換為電信號的裝置。濕度傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、氣象、醫(yī)療以及日常生活等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于濕度的檢測和控制越來越受到人們的重視并進(jìn)行了大量的研制工作。通常，理想的濕度傳感器的特性要求是，適合于在寬溫、濕范圍內(nèi)使用，測量精度要高；使用壽命長，穩(wěn)定性好；響應(yīng)速度快，濕滯回差小，重現(xiàn)性好；靈敏度高，線性好，溫度系數(shù)??；制造工藝簡單，易于批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)換電路簡單，成本低；抗腐蝕，耐低溫和高溫特性等。HS1101濕度傳感器處理電路分析HS1101基于其獨(dú)特工藝設(shè)計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰?yīng)用于辦公室自動化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補(bǔ)償?shù)膱龊弦部梢缘玫胶艽蟮膽?yīng)用。濕度測量電路HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。涉及如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C(jī)易于接受的信號時，常用兩種方法:一是將HS1101置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;另一種是將HS1101置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機(jī)所采集。NE555時基電路NE555是一個能產(chǎn)生精確定時脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動電流可達(dá)

200mA.。在多諧振蕩器工作方式時，其輸出的脈沖占空比由兩個外接電阻和一

個外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時，其延時時間由一個外接電阻和一個外接

電容確定，它可以延時數(shù)微秒到數(shù)小時。其工作電壓范圍為：4.5V<V<16V。ccNE555的框圖如圖2-3所示。U1NE555N

圖2-3：NE555框圖基于555振蕩電路的濕度測量電路設(shè)計VCCR3R2R3R2IPgRes2HS110：JwCl嚴(yán)KRSTVCCTHRCVOLTDISCHS110：JwCl嚴(yán)KRSTVCCTHRCVOLTDISCTRIGGNDOUTNE555N4二二C2CapR1Res2IKconnetto51圖2-4:測濕電路圖把HS1101和NE555同時接入電路中的電路設(shè)計原理圖如圖2-4所示。NE555電路功能的簡單概括為:當(dāng)6端和2端同時輸入為“1”時,3端輸出為“0”；當(dāng)6端和2端同時輸入為“0”時,3端輸出為“1”。在此電路中，555定時器正是根據(jù)這一功能用作多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出頻率信號的。當(dāng)電源接通時，由于6和2端的輸入為“0”,則定時器3腳輸出為“1”；又由于C1兩端電壓為0,故V通過R2和R3對C1充電，當(dāng)C1兩端電壓達(dá)到cc2V/3時,定時電路翻轉(zhuǎn)，輸出變?yōu)椤?”。此時555定時器內(nèi)部的放電BJT的基cc極電壓為“1”，放電BJT導(dǎo)通，從而使電容C1通過R3和內(nèi)部放電BJT進(jìn)行放

電，當(dāng)Cl兩端電壓降低到V/3時,定時器又翻轉(zhuǎn)，使輸出變?yōu)椤?”,內(nèi)部放電ccBJT截止,VCC又開始通過R2和R3對C1充電,如此周而復(fù)始，形成振蕩。其工

作循環(huán)中的充電時間為T=0.7(R2+R3)C1；放電時間為r=0.7R3*C1；輸出脈

h1沖占空比為q=(R2+R3)/(R2+2R3),為了使輸出脈沖占空比接近50%,R2應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R3。當(dāng)外界濕度變化時,HS1101兩端電容值發(fā)生改變，從而改變定時電路的輸出頻率。因此只要測出555的輸出頻率,并根據(jù)濕度與輸出頻率的關(guān)系,即可求得環(huán)境的濕度。HS1101特點(diǎn)1、全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正；2、長時間飽和下快速脫濕；3、可以自動化焊接，包括波峰焊或水焊；4、高可靠性與長時間穩(wěn)定性；5、專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)；6、可用于線性電壓或頻率輸出回爐；7、快速反應(yīng)時間。HS1101最大參數(shù)(Ta=25°C除非特別標(biāo)定)參數(shù)符號參數(shù)值單位工作溫度Ta-40?100C存儲溫度Tstg-40?125C供電電壓Vs10Vac溫濕范圍RH0?100%RH焊接時間@T=260Ct10S2.4.3特征參數(shù)(Ta=25C,10KHz,除非特別標(biāo)定)特征參數(shù)符號MinTypMax單位溫度測量范圍RH1995供電電壓Vs510V

標(biāo)稱電容x55%RHC177180183pF溫度效應(yīng)Tcc0.04pF/%RH平均靈敏度（33%?75%RH）△c/%rh0.34pF/%RH漏電流Ix1nA回復(fù)時間X1