HS1100／HS1101电容式湿度传感器及其应用
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值。
表 Ｉ 空气湿度与电 压频率的典型值
湿 度
％ ＲＨ
０ １ ０
（） ４ 按键 部分
３个 Ｉｏ 口连 到 ３个 独 立按 键 起 ／
到设定 、 行 、 位等功 能 。 运 复
（） 出部分 ５输
频 率
Ｈｚ
６ ０ ６０
２个 ＩＯ 口经 光 耦 放大 接 到 ２个 ／
频 率
【 妻 】 绍 了一种新 型的 电容 式湿度传 感器 的 湿敏特性 及 其测 量 显示仪 表 的工 作 原理 、 摘 介 电路
组 成 与 优 良性 能 。
关键词 ： 湿度
测量
电路
中圉分 类号 ： ８ ７ ＴＨ ３
ｌ 引言
测量空气湿 度 的方 式很 多 ， 其原 理是 根据 某 种物
（） 量 精度 ： ． ％； ２测 ±２ ５
匿重 ） 巫
。 ｃ ２
圃
蠢 丽 Ｌ上
图 ４ 整机 电路 柑 成 框 图
（） ３ 报警设 定 ： ～１ ０ Ｈ； ０ ０ ％Ｒ （ ） 出接点 容量 ：２ ＶＡ ， ４输 ２０ Ｃ １ Ａ．
（） １ 主机 部 分 核 心 器件 选 用 了 内含 Ｆａｈ存 储 ｌ ｓ
质 从其周 围的空气 中吸收 水分后 引起 的物理 或化 学性 质 的变化 ． 间接 地获 得该 物 质 的 吸水 量及 周 围 空气 的 湿度 。电容式 、 电阻 式 和湿 涨式 湿 敏 元件 分别 是 根 据 其 高分 子材料 吸湿 后 的介 电常 数 、 电阻率 和体 积 随之 发 生 变 化 而 进 行 湿 度 测 量 的 。 下 面 介 绍 ＨＳ １ ｏ １ｏ ／ Ｈ １０ 湿度 传感 器及其应 用。 Ｓ １１
ｖ。 此时输 出引脚 ３端 又由低 电平跃 升 为高 电平。如 ， 此翻来覆 去 ． 形成 方波输 出。其 中 ， 充放 电时 间为
＝
冲频 率信号 ， 经滤 波 、 形 、 整 光耦 、 大等 信 号处 理 后 ， 放 送 入单 片机 的定 时／ 数器 Ｔ１Ｔ 计 ， １工作 于方 式 １为 １ ６ 位计数器 ， 定时记 录 脉 冲数 并 存入 内存缓 冲 区 （ Ｏ工 Ｔ 作 于方式 ２为 自动重装 方式 的定时 器 ） 。 （ ） 示部 分 ３显 ４位 Ｌ Ｄ数 码 管用 来 显示湿 度 的 Ｅ 实测值、 报警 值 、 定 值 及 标志 位等 ， 了节 省单 片机 设 为 的 ＩＯ 口资源，采用 串行方 式输 出数据 到 ４片 串 入并 ／ 出移位 寄存 器 ７ Ｌ １４ 直 接 驱 动 Ｌ Ｄ进 行静 态 显 ４ Ｓ６ ， Ｅ
流 水 线 上的 自动 插 件 和 自动 装 配 过 程 等 。
图ｌ 为湿 敏 电容工作 的温 、 湿度 范 围。 图 ２为 湿
圈 ２ Ｈ Ｉ × Ｘ赶 戢 电各 的 湿匿 一 电 窖 啊应 曲线 ＳＩ
度 一电容 响应 曲线 。
频 率输 出 的 ５ ５测量振 荡 电路 如 图 ３所示 。集成 ５ 定 时器 ５ ５ 片外接 电阻 Ｒ 、 与湿 敏 电容 ｃ， ５芯 Ｒ２ 构成 对 ｃ 的充 电回路。７端通过 芯 片 内部 的晶体管对 地 短路 又构成 了对 ｃ的放 电回路， 并将 引脚 ２ ６端相 连 、
器， 可直接驱动Ｌ Ｄ 且与８ ５ 系列软硬件兼容的高 Ｅ ， ０１
下 期 要 目 预 告
＊Ｃ Ｓ集成 电容 绝对压力 传感器 ＭＯ ＊高精度 转速表设 计
＊电容式压力 传感器 的厚膜 集成化研 究 ＊湿度传感器复 阻抗 测量方 法的研 究
＊一个用 于化学热 泵的分布 式测 控系统 ＊ 一种新型微 型空速 计的研 制
引入到 片 内 比较器 ， 便成为一个 典型 的多谐 振荡器 。 即
方波发 生器 。另外 ． 是 防止 输 出短 路 的保 护 电阻 ， Ｒ
度／ ℃
Ｒ 用于平 衡温 度系数 。
图 １ ＨＳ １ Ｉ ××湿敏 电容 工 作 的 温湿 度 范围
相对 湿 度 在 ０ ～ １ ０ ％ ０ ％Ｒ 范 围 内 ； 容 量 由 Ｈ 电 １２ｐ ６ Ｆ变到 ２ ０ Ｆ 其误差 不大 于 ±２ ０ｐ， ％ＲＨ； 应 时间 响 小于 ５ ； 度 系 数 为 ０ ０ Ｆ ℃。 可 见 精度 是 较 高 温 ｓ ． ４ｐ ／
Ｈｚ
７ １ ３５ ７ ２ ２ ４
湿 度
％ＲＨ
６ ０ ７ ０
继 电器产 生超 限时的报警 接点 输 出。 （ ） ２ ０ ５接 口 美 国 Ｘ ｃｒ 司 的 Ｘ ５ ４ ６ Ｘ ５４ ｉ 公 ｏ ２ ０ ５芯 片集 Ｗａｃｄ ｇ 电压 监 控 和 Ｅ Ｐ Ｍ 三种 功 能 为 一 ｔｈ ｏ 、 Ｅ ＲＯ 体 ， 占用单 片机 ４个 ＩＯ 口， 可起 到 可 编 程 看 门 只 ／ 便
４ ５
源 Ｖ 过 Ｒ４ Ｒ２ Ｃ充 电， 通 、 向 经 充 电时 问后， 达 到 ｕ 芯 片 内比较 器 的高触发 电平 ， ０ ６ 此 时 输 出引 约 ．７Ｖ ，
湿 敏 电容 经振 荡 电路 变换 后 的脉
脚 ３端 由高 电平 突降为低 电平 ， 后通 过 Ｒ 然 ２放 电， 经 馥 时间后 ， 下 降到 比较 器的低 触发 电平 ， ０ ３ ｕ 约 ．３
＊基于 Ｃ ＡＮ总 线的仓 储粮情 测控 系统
＊光 电旋 转编 码器的研 究与 应用 ＊一种 适于微 功耗智 能仪 表的 Ａ Ｄ接 口设 计 ／
＊提 高 Ｐ Ｃ在 生产线应 用 中的安全 可靠性 Ｌ
＊工业 过程 电容 层析 成象 系统的硬 件设计
＊汽车测速 系统 中的相位基 准信号 及校 正方法
1主机部分核心器件选用了内含flash存储器可直接驱动led且与8051系列软硬件兼容的高下期要目预告cmos集成电容绝对压?传感器高精度转速表设计电容式压?传感器的厚膜集成化研究湿度传感器复阻抗测?方法的研究一个用于化学热泵的分布式测控系统一种新型微型空速计的研制基于can总线的仓储粮情测控系统光电旋转编码器的研究与应用一种适于微功耗智能仪表的ad接口设计提高plc在生产线应用中的安全可靠性工业过程电容层析成象系统的硬件设计汽车测速系统中的相位基准信号及校正方法
４ ０ ５ ０
６５ ８３ ６２ ７８
１０ ０
６ ３ ０３
３ 整机 电 路 构成
整机 电路构 成框 图如图 ４ 示 。 所
ｌ 墼皇 堡 查Ｈ 堡 堕Ｈ 笪 竖Ｈ 蔓皇 △皇
ｒ 坚 重ｌ 望
低、 测量精 度 高、 应 时 间快 、 能 稳 定 的优 点。其 主 响 性
要 技术 指标如 下 ： （） １ 测量 范围 ： ～１ ０ Ｈ； ０ ０ ％Ｒ
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仪 表技 术与 传 感器
２０ 正 ０１
Ｈ Ｉ Ｏ ／ ＩＯ 电 容 式湿 度传 感 器 及其 应 用 Ｓ Ｉ Ｏ ＨＳ Ｉ Ｉ
林
大连 轻 Ｉ 业 学 院
敏
于 忠得
《越利鲁
辽 宁 省 大连 市 Ｉ ６ ３ １０４
侯 秉涛
大连 Ｉ 业 学 校 辽 宁省 大 连 市 １ ６ ３ １０３
于接受 的信号 ， 常用 两种方 法 ： 一是 将该湿敏 电容 置于
运放与 阻容组 成的桥 式 振 荡 电路 中， 产 生的正 弦 波 所
非正常区
电压信 号经整 流 、 直流放 大 、 Ａ Ｄ转换 为数 字信 号 ； 再 ／
另一种是 将该 湿敏 电容 置 于 ５ ５振荡 电路 中， 电容 ５ 将 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 。
的。
３ 湿度测量 电路
Ｈ １０ ／ １ ０ Ｓ ｌ０ Ｈｓ １ １电容传感 器 ， 电路 构 成 中等 效 在 于一 个 电容 器件 ， 电容 量 随着 所 测 空气 湿度 的增 大 其
图 ３ 援 率 输 出的 ５ ５振 荡 电路 ５
而增 大 。如何将 电容 的变 化量 准确地 转变为计 算机 易
收 稿 日期 ：０ １０ ，８ 修改 祷 １期 ：０ １ ５１ ２０ ３０ ３ ２ ０ ． ４ ０
该振荡 电路 两 个 暂稳 态 的 交替过 程 如 下 ： 首先 电
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第 １ 期 ０
・ 经验与交流・
性 能低价 位 的 Ａ ８ Ｃ ０ １单片机 。 Ｔ ９ ２５ （） ２ 输入部 分
６ ６ ４８
狗 、 电后 保存数据 、 电掉 电时 自动复 位等功 能 。 断 上
２ ０
３ ０
７１ ０ ０
６９ ６ ７
８ ０
９ ０
６ ３ ３０
６１ ６ ８
４ 整 机 性 能 指 标
由于采用 了性 能 优 良的 Ｈ １０ ／ Ｓ １１电容 式 Ｓ １０ Ｈ １０
湿度 传感器及 其振 荡测 量 电路 ， 获得 了频 率 信号 与 湿 度值 的近似 线性关 系 ， 过软 件的 分段 线性 与查 表 计 通 算等 数据 处理， 以校准 补偿频 率 、 移 以及 元器 件的 可 漂 误差 ， 因而 所构 成 的湿 度 测 量 仪 具 有 结构 简 单 、 本 成
２ 特 点
不需校准 的完全 互换性 ， 高可靠性 和长期 稳定性 ， 快速 响应时 间， 专利设计 的 固态聚合物 结构 ， 有顶端 接 触（ Ｓ １０ 和侧 面 接 触 （ Ｓ １ １ 两 种 封 装 产 品． Ｈ １０ ） Ｈ １０ ） 适 用于线性 电压输 出和 频 率输 出 两 种 电路 ， 宜 于 制 造 适
示。
Ｃ（ ４＋ Ｒ２ Ｉ２ Ｒ ）ｎ
＝
ＣＲ ２ｎ Ｉ２
因而 ， 出的方 波频率 为 输
ｆ＝ １（充电＋ 电 ／ 放 ）＝ １［ Ｒ４ Ｒ２Ｉ２ ］ ／ Ｃ（ ＋２ ） ） ｎ
可见 ． 空气湿度通 过 ５ ５ 量 振 荡 电路 就 转变 为 与之 ５测
呈反 比的频率 信号
表 Ｉ 空气湿度与电 压频率的典型值
湿 度
％ ＲＨ
０ １ ０
（） ４ 按键 部分
３个 Ｉｏ 口连 到 ３个 独 立按 键 起 ／
到设定 、 行 、 位等功 能 。 运 复
（） 出部分 ５输
频 率
Ｈｚ
６ ０ ６０
２个 ＩＯ 口经 光 耦 放大 接 到 ２个 ／
频 率
【 妻 】 绍 了一种新 型的 电容 式湿度传 感器 的 湿敏特性 及 其测 量 显示仪 表 的工 作 原理 、 摘 介 电路
组 成 与 优 良性 能 。
关键词 ： 湿度
测量
电路
中圉分 类号 ： ８ ７ ＴＨ ３
ｌ 引言
测量空气湿 度 的方 式很 多 ， 其原 理是 根据 某 种物
（） 量 精度 ： ． ％； ２测 ±２ ５
匿重 ） 巫
。 ｃ ２
圃
蠢 丽 Ｌ上
图 ４ 整机 电路 柑 成 框 图
（） ３ 报警设 定 ： ～１ ０ Ｈ； ０ ０ ％Ｒ （ ） 出接点 容量 ：２ ＶＡ ， ４输 ２０ Ｃ １ Ａ．
（） １ 主机 部 分 核 心 器件 选 用 了 内含 Ｆａｈ存 储 ｌ ｓ
质 从其周 围的空气 中吸收 水分后 引起 的物理 或化 学性 质 的变化 ． 间接 地获 得该 物 质 的 吸水 量及 周 围 空气 的 湿度 。电容式 、 电阻 式 和湿 涨式 湿 敏 元件 分别 是 根 据 其 高分 子材料 吸湿 后 的介 电常 数 、 电阻率 和体 积 随之 发 生 变 化 而 进 行 湿 度 测 量 的 。 下 面 介 绍 ＨＳ １ ｏ １ｏ ／ Ｈ １０ 湿度 传感 器及其应 用。 Ｓ １１
ｖ。 此时输 出引脚 ３端 又由低 电平跃 升 为高 电平。如 ， 此翻来覆 去 ． 形成 方波输 出。其 中 ， 充放 电时 间为
＝
冲频 率信号 ， 经滤 波 、 形 、 整 光耦 、 大等 信 号处 理 后 ， 放 送 入单 片机 的定 时／ 数器 Ｔ１Ｔ 计 ， １工作 于方 式 １为 １ ６ 位计数器 ， 定时记 录 脉 冲数 并 存入 内存缓 冲 区 （ Ｏ工 Ｔ 作 于方式 ２为 自动重装 方式 的定时 器 ） 。 （ ） 示部 分 ３显 ４位 Ｌ Ｄ数 码 管用 来 显示湿 度 的 Ｅ 实测值、 报警 值 、 定 值 及 标志 位等 ， 了节 省单 片机 设 为 的 ＩＯ 口资源，采用 串行方 式输 出数据 到 ４片 串 入并 ／ 出移位 寄存 器 ７ Ｌ １４ 直 接 驱 动 Ｌ Ｄ进 行静 态 显 ４ Ｓ６ ， Ｅ
流 水 线 上的 自动 插 件 和 自动 装 配 过 程 等 。
图ｌ 为湿 敏 电容工作 的温 、 湿度 范 围。 图 ２为 湿
圈 ２ Ｈ Ｉ × Ｘ赶 戢 电各 的 湿匿 一 电 窖 啊应 曲线 ＳＩ
度 一电容 响应 曲线 。
频 率输 出 的 ５ ５测量振 荡 电路 如 图 ３所示 。集成 ５ 定 时器 ５ ５ 片外接 电阻 Ｒ 、 与湿 敏 电容 ｃ， ５芯 Ｒ２ 构成 对 ｃ 的充 电回路。７端通过 芯 片 内部 的晶体管对 地 短路 又构成 了对 ｃ的放 电回路， 并将 引脚 ２ ６端相 连 、
器， 可直接驱动Ｌ Ｄ 且与８ ５ 系列软硬件兼容的高 Ｅ ， ０１
下 期 要 目 预 告
＊Ｃ Ｓ集成 电容 绝对压力 传感器 ＭＯ ＊高精度 转速表设 计
＊电容式压力 传感器 的厚膜 集成化研 究 ＊湿度传感器复 阻抗 测量方 法的研 究
＊一个用 于化学热 泵的分布 式测 控系统 ＊ 一种新型微 型空速 计的研 制
引入到 片 内 比较器 ， 便成为一个 典型 的多谐 振荡器 。 即
方波发 生器 。另外 ． 是 防止 输 出短 路 的保 护 电阻 ， Ｒ
度／ ℃
Ｒ 用于平 衡温 度系数 。
图 １ ＨＳ １ Ｉ ××湿敏 电容 工 作 的 温湿 度 范围
相对 湿 度 在 ０ ～ １ ０ ％ ０ ％Ｒ 范 围 内 ； 容 量 由 Ｈ 电 １２ｐ ６ Ｆ变到 ２ ０ Ｆ 其误差 不大 于 ±２ ０ｐ， ％ＲＨ； 应 时间 响 小于 ５ ； 度 系 数 为 ０ ０ Ｆ ℃。 可 见 精度 是 较 高 温 ｓ ． ４ｐ ／
Ｈｚ
７ １ ３５ ７ ２ ２ ４
湿 度
％ＲＨ
６ ０ ７ ０
继 电器产 生超 限时的报警 接点 输 出。 （ ） ２ ０ ５接 口 美 国 Ｘ ｃｒ 司 的 Ｘ ５ ４ ６ Ｘ ５４ ｉ 公 ｏ ２ ０ ５芯 片集 Ｗａｃｄ ｇ 电压 监 控 和 Ｅ Ｐ Ｍ 三种 功 能 为 一 ｔｈ ｏ 、 Ｅ ＲＯ 体 ， 占用单 片机 ４个 ＩＯ 口， 可起 到 可 编 程 看 门 只 ／ 便
４ ５
源 Ｖ 过 Ｒ４ Ｒ２ Ｃ充 电， 通 、 向 经 充 电时 问后， 达 到 ｕ 芯 片 内比较 器 的高触发 电平 ， ０ ６ 此 时 输 出引 约 ．７Ｖ ，
湿 敏 电容 经振 荡 电路 变换 后 的脉
脚 ３端 由高 电平 突降为低 电平 ， 后通 过 Ｒ 然 ２放 电， 经 馥 时间后 ， 下 降到 比较 器的低 触发 电平 ， ０ ３ ｕ 约 ．３
＊基于 Ｃ ＡＮ总 线的仓 储粮情 测控 系统
＊光 电旋 转编 码器的研 究与 应用 ＊一种 适于微 功耗智 能仪 表的 Ａ Ｄ接 口设 计 ／
＊提 高 Ｐ Ｃ在 生产线应 用 中的安全 可靠性 Ｌ
＊工业 过程 电容 层析 成象 系统的硬 件设计
＊汽车测速 系统 中的相位基 准信号 及校 正方法
1主机部分核心器件选用了内含flash存储器可直接驱动led且与8051系列软硬件兼容的高下期要目预告cmos集成电容绝对压?传感器高精度转速表设计电容式压?传感器的厚膜集成化研究湿度传感器复阻抗测?方法的研究一个用于化学热泵的分布式测控系统一种新型微型空速计的研制基于can总线的仓储粮情测控系统光电旋转编码器的研究与应用一种适于微功耗智能仪表的ad接口设计提高plc在生产线应用中的安全可靠性工业过程电容层析成象系统的硬件设计汽车测速系统中的相位基准信号及校正方法
４ ０ ５ ０
６５ ８３ ６２ ７８
１０ ０
６ ３ ０３
３ 整机 电 路 构成
整机 电路构 成框 图如图 ４ 示 。 所
ｌ 墼皇 堡 查Ｈ 堡 堕Ｈ 笪 竖Ｈ 蔓皇 △皇
ｒ 坚 重ｌ 望
低、 测量精 度 高、 应 时 间快 、 能 稳 定 的优 点。其 主 响 性
要 技术 指标如 下 ： （） １ 测量 范围 ： ～１ ０ Ｈ； ０ ０ ％Ｒ
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２０ 正 ０１
Ｈ Ｉ Ｏ ／ ＩＯ 电 容 式湿 度传 感 器 及其 应 用 Ｓ Ｉ Ｏ ＨＳ Ｉ Ｉ
林
大连 轻 Ｉ 业 学 院
敏
于 忠得
《越利鲁
辽 宁 省 大连 市 Ｉ ６ ３ １０４
侯 秉涛
大连 Ｉ 业 学 校 辽 宁省 大 连 市 １ ６ ３ １０３
于接受 的信号 ， 常用 两种方 法 ： 一是 将该湿敏 电容 置于
运放与 阻容组 成的桥 式 振 荡 电路 中， 产 生的正 弦 波 所
非正常区
电压信 号经整 流 、 直流放 大 、 Ａ Ｄ转换 为数 字信 号 ； 再 ／
另一种是 将该 湿敏 电容 置 于 ５ ５振荡 电路 中， 电容 ５ 将 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 。
的。
３ 湿度测量 电路
Ｈ １０ ／ １ ０ Ｓ ｌ０ Ｈｓ １ １电容传感 器 ， 电路 构 成 中等 效 在 于一 个 电容 器件 ， 电容 量 随着 所 测 空气 湿度 的增 大 其
图 ３ 援 率 输 出的 ５ ５振 荡 电路 ５
而增 大 。如何将 电容 的变 化量 准确地 转变为计 算机 易
收 稿 日期 ：０ １０ ，８ 修改 祷 １期 ：０ １ ５１ ２０ ３０ ３ ２ ０ ． ４ ０
该振荡 电路 两 个 暂稳 态 的 交替过 程 如 下 ： 首先 电
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・ 经验与交流・
性 能低价 位 的 Ａ ８ Ｃ ０ １单片机 。 Ｔ ９ ２５ （） ２ 输入部 分
６ ６ ４８
狗 、 电后 保存数据 、 电掉 电时 自动复 位等功 能 。 断 上
２ ０
３ ０
７１ ０ ０
６９ ６ ７
８ ０
９ ０
６ ３ ３０
６１ ６ ８
４ 整 机 性 能 指 标
由于采用 了性 能 优 良的 Ｈ １０ ／ Ｓ １１电容 式 Ｓ １０ Ｈ １０
湿度 传感器及 其振 荡测 量 电路 ， 获得 了频 率 信号 与 湿 度值 的近似 线性关 系 ， 过软 件的 分段 线性 与查 表 计 通 算等 数据 处理， 以校准 补偿频 率 、 移 以及 元器 件的 可 漂 误差 ， 因而 所构 成 的湿 度 测 量 仪 具 有 结构 简 单 、 本 成
２ 特 点
不需校准 的完全 互换性 ， 高可靠性 和长期 稳定性 ， 快速 响应时 间， 专利设计 的 固态聚合物 结构 ， 有顶端 接 触（ Ｓ １０ 和侧 面 接 触 （ Ｓ １ １ 两 种 封 装 产 品． Ｈ １０ ） Ｈ １０ ） 适 用于线性 电压输 出和 频 率输 出 两 种 电路 ， 宜 于 制 造 适
示。
Ｃ（ ４＋ Ｒ２ Ｉ２ Ｒ ）ｎ
＝
ＣＲ ２ｎ Ｉ２
因而 ， 出的方 波频率 为 输
ｆ＝ １（充电＋ 电 ／ 放 ）＝ １［ Ｒ４ Ｒ２Ｉ２ ］ ／ Ｃ（ ＋２ ） ） ｎ
可见 ． 空气湿度通 过 ５ ５ 量 振 荡 电路 就 转变 为 与之 ５测
呈反 比的频率 信号