王洪涛-现代测试技术课程考核论文

《现代测试技术》

课程考核论文

班级 机自09—1BF 学号 [1**********] 姓名 王洪涛 序号 57

2012 年 6 月 5 日

野外环境湿度传感器设计

摘 要：

从湿度测量的原理出发,采用HM1500/HM1500LF湿度传感器设计了一种数字显示湿度计电路。该设计具有硬件电路相对简单、体积小、可靠性高、反应时间快,受环境影响小、容易读取、价格低廉等特点;该设计突出特点是:如果有必要提高该系统的精度的话,可以进行温度补偿或者用双输出提高。

关键词：环境监测 湿度传感器 温度计

引 言：

你在工农业生产、气象、环保等部门,经常要对环境湿度进行测量与控制,准确的测量对于人们的生活至关重要,因此对湿度的测量是工作中必须解决的问题。由于湿度受大气压强、温度等因素的影响,所以湿度是最难准确测量的一个参数。传统的湿度测量采用的是干湿球温度计查表算法,这种方法存在着误差大、操作使用不便等问题。随着湿度传感器朝着集成化、智能化、系统化的方向发展,湿度测量技术也在不断进步。该设计是采用湿度传感器为核心的一种数字显示湿度计。

湿度传感器的基本知识

1.1湿度测量原理

(1) 湿度定义。在计量法中规定, 湿度定义为“物象状态的量”。常

常用相对湿度、绝对湿度、露点来表示。日常生活中所指的湿度为相对湿度, 用RH%表示。即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量与其空气相同情况下饱和水蒸气量的百分比。简单的讲,在一定的气压和温度下当空气中的水蒸气多到不能再多时,水蒸气饱和,湿度为100%,当一点水蒸气都没有的时候,湿度为0%。

(2) 湿度测量方法。现代湿度测量的方法最主要的有两种:干湿球测湿法,电子式湿度传感器测湿法。干湿球测湿法是传统的测量方法,最简单的湿度计正是干湿型的,由两个温度计组成,一个测出空气温 度,另一个的球体部分包着微湿的棉布,湿度越低,棉布上的水分蒸发越快,与干球的温差越大。这样我们可以通过干湿球的温差及当时的温度,用速查表来知道相对湿度。其它湿度计一般也是采用干湿温差的原理。

（3）电子式湿度传感器是近几十年,特别是近20年才迅速发展起来的。在湿度的测量电路中,一般是将湿度传感器分为电容式和电阻式两类。但在实际测量中,对湿度传感器的电容值或电阻值进行直接测量并不方便,尤其对它的变化量的测量就显得更为困难,所以在实际的测量中一般不采用直接的测量方式,而是将电容或电阻信号转换为易于测量的电流、电压或频率信号。

1.2 数字显示湿度计的组成框图

方案需求分析

2.1虚拟环境：野外储粮仓库 民以食为天，粮食在其主。粮食在储藏期间,

由于受环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的霉烂、或发生虫害。那么针对粮食储藏的特殊性，选择了粮仓内的温度和湿度作为主要监测参数，把粮虫发生情况作为辅助参数。

2.2传感器选择指导方向

（1）应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。

（2）从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同．其性能和技术指标有很大差异，因而价格也相差甚远。

（3）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；自己的财力允许选购什么档次的产品，权衡好“需要与可能”的关系，不至于盲目行事。

（4）选择测量范围

和测量重量、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(0-100％RH)

测量。在当今的信息时代，传感器技术与计算机技术、自动控制拄术紧密结合着。测量的目的在于控制，测量范围与控制范围合称使用范围。 对野外粮仓这一特定的环境，应当选择全湿程（0—100%RH）。

（5）选择测量精度

和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。每提高—个百分点．对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元，而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百美元，相差近百倍。由于粮食因湿度变化会发霉或者虫害，因此其精度应选择5%RH。

需求分析结论

有关温湿度一体探头 湿度传感器HM1500/HM1500LF资料

产品名称:温湿度一体探头 湿度传感器HM1500/HM1500LF

产品型号:HM1500/HM1500LF

产品品牌:法国Humirel

所属分类:温湿度模块/探头

温湿度一体探头 湿度传感器HM1500/HM1500LF详细介绍：

湿度 传感器HM1500/HM1500LF

——电容式线性电压输出湿度模块

一、湿度 传感器HM1500/HM1500LF简介

基于HS1101/HS1101LF的电压输出湿度模块，高可靠性与长时间稳定性，在5VDC供电时，0~100%RH对应输出1~3.6VDC线性电压，温度依赖性非常低。

二、湿度 传感器HM1500/HM1500LF主要特性

（1）采用专利电容HS1101/HS1101LF设计制造，带防护棒式封装

（2）5VDC恒压供电，1-3.6VDC放大线形电压输出，便于客户使用

（3）宽量程：0~100%RH，工作温度范围 –30~60℃

（4）精度±3%RH（10~95%RH范围）

（5）抗静电，防灰尘，有效抵抗各种腐蚀性气体物质

三、 湿度 传感器HM1500/HM1500LF典型应用

温湿度仪表

动力环境监控

粮情监控

孵化机

传感器测量方案

3.1数据采集电路

数据采集电路由温度采集电路、湿度采集电路和粮虫检测电路构成。湿度检测采用湿度传感器HM1500/HM1500LF。该传感器具有精度高、响应快速、高稳定性、低温漂、抗化学腐蚀性能强及互换性好等优点。该传感器基于崎岖的HS1101LF电容式湿度传感器，湿度传感器HM1500LF是一间专门设计为OEM应用在可靠和准确的测量是必要的直接界面是可能的微控制器与模块的线性输出电压，在芯片内部集成了信号处理功能电路，可以完成将相对湿度值变换成电容值，再将电容传转换成线性的电压输出。因此它输出的模拟湿度信号，不能直接送单片机处理，必须经过A/D转换。

3.2显示电路

显示电路和微控制器的连接采用I2C总线，由于PIC16F874单片机内部没有集成I2C总线模块，故采用软件模拟的方法实现I2C通讯。显示驱动器采用具有I2C总线的器件SAA1064，可动态驱动4位8段LED显示器。它内部具有显存和自动刷新功能，可免去微控制器的频繁刷新任务，腾出大量时间做其他事情。

3.3电路原理图

3.4传感器安装方式

参考文献：

1 刘迎春.传感器原理、设计与应用.长沙：国防科技大学出版社，1992. 2 周生国.机械工程测试基础.北京：北京理工大学出版社，1993. 3 李良茂.张以民.常用测量仪表使用指南.北京：计量出版社，1998. 4 张福学.传感器电子学.北京：国防工业出版社，1991.