基于HS1101 的濕度傳感器及其變送器的設(shè)計(jì)

1引言

濕度傳感器是根據(jù)某種物質(zhì)從其周?chē)諝庵形账趾笠鸬奈锢砘蚧瘜W(xué)性質(zhì)的變化，從而獲得該物質(zhì)的吸水量和周?chē)諝獾?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/濕度">濕度。

濕度傳感器分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都是在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，由于它具有靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。但電阻對(duì)溫度的敏感因而限制了器件在較大溫度范圍內(nèi)的應(yīng)用，因而電容濕度傳感器越來(lái)越受到重視。

2 濕敏元件及變送器芯片特性

目前， 生產(chǎn)濕敏電容的主要廠家是法國(guó)Humirel 公司。它生產(chǎn)的HS1101 測(cè)量范圍是0%～100%RH，電容量由162PF 變到200PF，其誤差不大于±2%RH;響應(yīng)時(shí)間小于5S;濕度系數(shù)為0.34PF/℃;年漂移量0.5%RH/年，長(zhǎng)期穩(wěn)定。圖1 為HS1101 濕敏電容的濕度-電容響應(yīng)曲線。

濕度變送器采用了美國(guó) BB 公司生產(chǎn)的XTR105芯片，該變送器具有以下特點(diǎn)：

a 工作范圍寬;

b 測(cè)量精度高;

c 電路簡(jiǎn)單;

d 可靠性好，使用壽命長(zhǎng);

e 抗干擾能力強(qiáng);

f 工作溫度范圍寬(-40～+85℃)

3 濕度測(cè)量電路

HS1101在電路中相當(dāng)于一個(gè)電容器件，它的電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增加而增大，為了能將電容的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，我們設(shè)計(jì)了振蕩電路、消除零點(diǎn)電容影響電路、整流電路、積分電路、電壓—電流轉(zhuǎn)換電路、放大電路等，其工作原理簡(jiǎn)圖如圖2 所示。