濕度傳感器[1].精編版

1、 濕度傳感器濕度傳感器 濕度傳感器，分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品濕度傳感器，分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品 的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕 膜?？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾螅?。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)生變化，從而制成濕敏元的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生變化，從而制成濕敏元 件。件。 濕敏電阻濕敏電阻 濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層 用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水 蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻 率和電阻值都發(fā)生變化，

2、利用這一特率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特 性即可測(cè)量濕度。濕敏電阻的種類很性即可測(cè)量濕度。濕敏電阻的種類很 多，例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕多，例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕 敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。 濕敏電容濕敏電容 用高分子薄膜電容制成，常用的高分子材料有聚苯 乙烯、聚酰亞胺、醋酸纖維等。濕度改變時(shí)，介電 常數(shù)變化，電容量也變化，電容變化量與相對(duì)濕度 成正比。 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、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。 生產(chǎn)廠家Humirel公司、Philips公司、Siemens公司 等。以Humirel公司的SH1100型為例，其測(cè)量范圍

3、（1%99%）RH，在55%RH時(shí)的電容量為180pF （典型值）。當(dāng)相對(duì)濕度從0變化到100%時(shí)，電容 量的變化范圍是163pF202pF。溫度系數(shù)為0.04pF /，濕度滯后量為1.5%，響應(yīng)時(shí)間為5s。 1.1.氯化鋰濕敏元件氯化鋰濕敏元件 氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子 導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。 幾種濕敏元件幾種濕敏元件 2.2.半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件 材料主要是金屬氯化物，其電阻率隨濕度增加材料主要是金屬氯化物，其電阻率隨濕度增加 而下降而下降負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷。負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷。

4、FeFe3 3O O4 4半導(dǎo)瓷的電阻率隨著濕度的增加而增大半導(dǎo)瓷的電阻率隨著濕度的增加而增大 正特性濕敏半導(dǎo)瓷正特性濕敏半導(dǎo)瓷 3.3.熱敏電阻式濕敏元件熱敏電阻式濕敏元件 4.4.高分子膜濕敏元件高分子膜濕敏元件 隨高分子膜吸收或放出水份而引起電導(dǎo)率或電隨高分子膜吸收或放出水份而引起電導(dǎo)率或電 容變化實(shí)現(xiàn)測(cè)量環(huán)境相對(duì)濕度。容變化實(shí)現(xiàn)測(cè)量環(huán)境相對(duì)濕度。 5.5.金屬氧化物陶瓷濕敏元件金屬氧化物陶瓷濕敏元件 AlAl2 2O O3 3為主體濕敏體。為主體濕敏體。 集成濕度傳感器集成濕度傳感器 集成濕度傳感器的國(guó)外主要廠家集成濕度傳感器的國(guó)外主要廠家 Honeywell公司（HIH-3602、H

5、IH-3605、HIH- 3610型） Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、 HTF3223型） Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。 典型產(chǎn)線性電壓輸出式集成濕度傳感器線性電壓輸出式集成濕度傳感器 品有HIH3605/3610、HM1500/1520。主要特點(diǎn) 是采用恒壓供電，內(nèi)置放大電路，能輸出與相對(duì)濕度 呈比例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)，響應(yīng)速度快，重復(fù)性 好，抗污染能力強(qiáng)。 線性頻率輸出集成濕度傳感器線性頻率輸出集成濕度傳感器 典型產(chǎn)品為HF3223型。頻率輸出式集成濕度傳感器， 在55%RH時(shí)的輸出頻率為8750Hz，當(dāng)相對(duì)濕度從10% 變化到95%

6、時(shí)，輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz。 這種傳感器具有線性度好、抗干擾能力強(qiáng)、便于配數(shù) 字電路或單片機(jī)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。 頻率頻率/ /溫度輸出式集成濕度傳感器溫度輸出式集成濕度傳感器 典型產(chǎn)品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外， 還增加了溫度信號(hào)輸出端，利用熱敏電阻作為溫度傳 感器。配上二次儀表即可測(cè)量出溫度值。 智能化傳感器智能化傳感器SHT系列系列 Sensiron公司SHT1x測(cè)量時(shí)可對(duì)相對(duì)濕度自動(dòng)校準(zhǔn)。 相對(duì)溫度的范圍0100%，分辨力達(dá)0.03%RH，最高 精度為2%RH。測(cè)溫范圍是-40+123.8，分辨 力為0.01。產(chǎn)品響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，不需

7、要外部元件，適配各種單片機(jī)，廣泛應(yīng)用。 芯片內(nèi)有相對(duì)濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、芯片內(nèi)有相對(duì)濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、A/DA/D、 校準(zhǔn)存儲(chǔ)器（校準(zhǔn)存儲(chǔ)器（E2PROME2PROM）、）、RAMRAM、狀態(tài)寄存器、循環(huán)冗余、狀態(tài)寄存器、循環(huán)冗余 校驗(yàn)碼（校驗(yàn)碼（CRCCRC）寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱）寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱 器等。器等。 測(cè)量原理：利用兩只傳感器分別產(chǎn)生相對(duì)濕度、溫度信測(cè)量原理：利用兩只傳感器分別產(chǎn)生相對(duì)濕度、溫度信 號(hào)，然后經(jīng)過放大，分別送至號(hào)，然后經(jīng)過放大，分別送至A/DA/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)轉(zhuǎn)換、 校準(zhǔn)和糾錯(cuò)，

8、最后通過二線串行接口將相對(duì)濕度及溫度校準(zhǔn)和糾錯(cuò)，最后通過二線串行接口將相對(duì)濕度及溫度 數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)送至CC。鑒于輸出相對(duì)濕度與被測(cè)相對(duì)濕度呈非線。鑒于輸出相對(duì)濕度與被測(cè)相對(duì)濕度呈非線 性關(guān)系，須進(jìn)行補(bǔ)償。此外環(huán)境溫度性關(guān)系，須進(jìn)行補(bǔ)償。此外環(huán)境溫度+25+25時(shí)，需要溫時(shí)，需要溫 度補(bǔ)償。度補(bǔ)償。 加熱器。將狀態(tài)寄存器的第加熱器。將狀態(tài)寄存器的第2 2位置位置“1”1”時(shí)加熱器接通電時(shí)加熱器接通電 源，可使傳感器的溫度大約升高源，可使傳感器的溫度大約升高55，采用，采用+5V+5V電源。加電源。加 熱器實(shí)現(xiàn)三種功能：熱器實(shí)現(xiàn)三種功能：通過比較加熱前后測(cè)出的相對(duì)濕通過比較加熱前后測(cè)出的相對(duì)濕 度

9、值及溫度值，可確定傳感器是否正常工作；度值及溫度值，可確定傳感器是否正常工作；在潮濕在潮濕 環(huán)境下使用加熱器，避免傳感器凝露；環(huán)境下使用加熱器，避免傳感器凝露；測(cè)量露點(diǎn)時(shí)需測(cè)量露點(diǎn)時(shí)需 要加熱器。要加熱器。 SHTSHT傳感器與單片機(jī)接口電路圖傳感器與單片機(jī)接口電路圖 SHTSHT命令命令 時(shí)序 濕度傳感器測(cè)量電路原理框圖濕度傳感器測(cè)量電路原理框圖 帶溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量電路帶溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量電路 實(shí)際應(yīng)用中，需要同時(shí)對(duì)濕度傳感器進(jìn)行線性處理和實(shí)際應(yīng)用中，需要同時(shí)對(duì)濕度傳感器進(jìn)行線性處理和 溫度補(bǔ)償，常采用運(yùn)算放大器構(gòu)成濕度測(cè)量電路。溫度補(bǔ)償，常采用運(yùn)算放大器構(gòu)成濕度測(cè)量電路。 RtRt 是熱敏電阻器是熱敏電阻器(20k(20k，B=4100K)B=4100K)；RHRH為為H204CH204C濕度傳感濕度傳感 器，運(yùn)算放大器型號(hào)為器，運(yùn)算放大器型號(hào)為L(zhǎng)M2904LM2904。該電路