关于湿度传感器HS1101的设计

本课题的设计方案

本课题所设计的系统有三个原则：1、操作维护方便，为了利于系统的推广，在设计时应该充分采用操作内置或简化的方法，以尽量减少对操作人员专用知识的要求，也便于进行维修。2、可靠性，本系统所有的环节中，都应该有着可靠性的思想，从选用可靠性高的元器件；供电电源采用抗干扰措施；进行多向滤波等作为出发点。3、性价比，本课题所设计的系统的核心是单片机，它本身有着多个优势，要使得系统能够广泛地应用，在充分考虑可靠性的同时，尽可能降低成本，提高系统的性价比。

本文将从以下几个方面展开工作：一是确定测湿电路的设计方案；二是进行单片机核心电路的设计；三是对单片机及通信接口进行简单的概述；四是对所有的工作进行总结。

本次课题的设计系统的示意图如图1-1。

湿敏元件 HS1101 振荡电路 NE555 模数转换 ADC0809 个人PC电脑 终端 核心处理器 MCU-51

图1-1：系统示意图

湿度传感器HS1101是基于独特工艺设计的电容元件，这些相对湿度传感器可以大批量生产。可以应用于办公室自动化，车厢内空气质量控制，家电，工业控制系统等。它有以下几个显著的特点：

1. 全互换性，在标准环境下不需校正 2. 长时间饱和下快速脱湿

3. 可以自动化焊接，包括波峰或水浸 4. 高可靠性与长时间稳定性 5. 专利的固态聚合物结构

6. 可用于线性电压或频率输出回路

7. 快速反应时间

HS1101的简单物照图如图2-1[5]。

图2-1：HS1101实物照

相对湿度在0%～100%RH范围内；电容量由162pF变到200pF,其误差不大于?2%RH；响应时间小于5s；温度系统为0.04pF/℃。可见其精度是较高的。其湿度－电容响应曲线如图2-2：

200 190 180 170 F 电容

20 40 60 80 100 相对湿度%

图2-2：HS1101湿度－电容响应曲线

HS1101的一些常用参数如表2-1：

表2-1：HS1101常用参数

参数 工作温度 储存温度 供电电压 湿度范围 焊接时间@=260℃ 符号 Ta Tstg Vs RH t 参数值 -40～100 -40～125 10 0～100 10 单位 ℃ ℃ Vac %RH S a) 湿度测量电路

HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。涉及如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号时，常用两种方法:一是将HS1101置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号;另一种是将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集。

i. NE555时基电路

NE555是一个能产生精确定时脉冲的高稳度控制器，其输出驱动电流可达200mA.。在多谐振荡器工作方式时，其输出的脉冲占空比由两个外接电阻和一个外接电容确定；在单稳态工作方式时，其延时时间由一个外接电阻和一个外接电容确定，它可以延时数微秒到数小时。其工作电压范围为：4.5V?Vcc?16V。NE555的框图如图2-3所示[5]。