当前位置:首页 > 工业控制 > 工业控制
[导读]1 引 言在工农业生产、气象、环保、科研等部门,经常需要对环境湿度进行测量及控制,快速、准确地测量出环境湿度有着重要作用。电容式相对湿度传感器HS1100/1101是基于独特工艺设计的电容元件,具有可靠性高、稳定性

引 言

在工农业生产、气象、环保、科研等部门,经常需要对环境湿度进行测量及控制,快速、准确地测量出环境湿度有着重要作用。电容式相对湿度传感器HS1100/1101是基于独特工艺设计的电容元件,具有可靠性高、稳定性好、反应时间快等优点,可用于线性电压或频率输出回路当中。本设计采用HS1100/1101的频率输出特性,来实现对环境相对湿度的测量。

2 HS1100/1101的特点及输出特性

HS1100/1101采用具有专利权的固态聚合物结构,它具有全互换性,在标准环境下不需要校正,长时间饱和下快速脱湿,高可靠性等特点,可用于作业环境湿度自动化及工业控制系统,同时在需要湿度补偿的地方它也可以得到很大的应用。其输出电容与相对湿度特征曲线如图1所示,该曲线中的数据是在工作频率为10 kHz,工作温度为25℃下测定的数据。此曲线的方程如下:

式中,C0为工作频率等于10 kHz,相对湿度RH为55时HS1100/1101表现的电容值,C单位为pF。

由于该电容的测量是在10 kHz条件下测得的,而传感器HS1100/1101可工作于5~100 kHz范围内,并没有限制必须工作于10 kHz上,因此当工作于其他频率时,必须对该曲线进行校正,其校正公式如下所示:

式中C1为工作频率为10 kHz时传感器的典型电容值;f为电路工作频率,单位为kHz。在利用传感器进行测量时为了达到更好的互换性,回路中需要把传感器的第2脚接地。该脚已经标记在传感器头的背面的标签上。

 

3 电路设计

3.1 系统电路设计

电路系统主要由控制电路、湿度测量电路、接口电路、显示电路和键盘组成,如图2所示。其中,控制电路采用AT89C51单片机以及外围元件构成,主要完成定时、湿度频率数据采集、数据处理和结果显示等任务。湿度测量电路实现环境湿度与频率的转换,其输出信号的频率与湿度单值对应。接口电路主要完成输出频率信号的整形、电平匹配等,送入单片机的定时/计数器T1。T1工作于计数器方式,定时记录脉冲数并存入内存缓冲区。

 

为了使占空比接近50%,R4与R2相比,应该非常小,但是不能低于最小值,它受HS1100/1101起始充电电流的限制。一般要求起始充电电流不大于5 mA。当外界湿度变化时引起HS1100/1101电容值的改变,从而改变回路的输出频率值。其输出端Fout与51单片机的T1脚相连接。

555电路的非平衡电阻R1作为内部温度补偿用,应具有1%的精度,目的是为了引入温度效应,使它与HS1100/1101的温度效应相匹配。由于不同型号的555的内部温度补偿有所不同,所以R1的值必须与特定的芯片相匹配。此电路所用的电阻阻值及元件如图3所示。

 

基于图3所示电路参数,在温度为25℃,典型的环境湿度下测量其对应的频率值,通过多次反复实验,得到几种典型相对湿度值所对应的频率值,如表1所示。RH为百分比相对湿度;F为输出频率,单位是Hz。

 

根据表1所示的典型参数值,这里以温度25℃,频率F0=6 600 Hz,F单位为Hz,相对湿度RH=55为参考点,经过实验分析,绘制出所测相对湿度与输出频率之间的关系曲线,如图4所示。其曲线方程式如下:

 

4 数据处理

本文中数据处理的主要任务是确定测定的频率与相对湿度值之间的计算关系。文中将555振荡电路的输出端Fout与MCS-51单片机的T1脚相连,计数出1 s的脉冲个数,即振荡器的输出频率,然后进行频率与湿度之间的转换。但由于频率与相对湿度的关系曲线是非线性的,单片机对它的处理能力较差,为了使其处理过程简化,将RH-F曲线分段线性化处理。频率6 667 Hz(50%)与6 409 Hz(70%)将该曲线分为3段近似直线,使单片机在不同的频率范围内进行不同的线性转换。其频率-湿度对应的线性关系如下:

 

根据以上3种线性关系可编写出用51单片机显示所测湿度值的程序。

 

5 结 语

相对湿度传感器HS1100/1101应用广泛,利用它与555定时器构成非稳态电路可测出周围环境下的相对湿度,通过调试,该设计已应用于“林区温度湿度监测系统”中。此设计具有硬件电路相对简单、体积小、可靠性高、稳定性好、反应时间快等特点,但由于在实际操作过程中条件所限,所测的湿度值与真实值存在一定的误差,需做进一步完善

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭
关闭