基于湿敏电阻实现湿度测量电路的设计概要
湿敏传感器及其测量电路
精密仪器、半导体集成电路与元器件制造场所，气象预 报、医疗卫生、食品加工等行业都有广泛的应用。 湿度传感器依据使用材料分类： 电解质型：以氯化锂为例，它在绝缘基板上制作一对电 极，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生离子 导电，随湿度升高而电阻减小。 陶瓷型：一般以金属氧化物为原料，通过陶瓷工艺，制 成一种多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气 的敏感特性而制成。 高分子型：先在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极,通过浸 渍或涂覆,使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。有 机高分子的材料种类也很多,工作原理也各不相同。 单晶半导体型：所用材料主要是硅单晶，利用半导体工 艺制成。制成二极管湿敏器件和MOSFET湿度敏感器件 1 等。其特点是易于和半导体电路集成在一起。
14
1、结构
该湿度传感器的感湿体是MgCr2O4-TiO2系多孔陶瓷。这 种多孔陶瓷的气孔大部分为粒间气孔,气孔直径随TiO2 添加量的增加而增大。粒间气孔与颗粒大小无关, 相当 于一种开口毛细管,容易吸附水分。材料的主晶相是 MgCr2O4相,此外,还有TiO2相等,感湿体是一个多晶多 相的混合物。 氧化钌电极 加热器
108 107 R/Ω 20℃ 40℃
106
105 104 103 20
60℃
80℃
40
60
80 100 相对湿度/%
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MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的电阻—温度特性
（3）响应时间
响应时间特性如图。根据响应时间的规定，从图中 可知，响应时间小于10s。
%RH 100 80 60 40 1%RH 50%RH 94%RH 50%RH
108 107 106 R/Ω
105
104 103 20 40 60 80 100 相对湿度/%
电阻型湿度传感器的电路设计与分析
通讯作者 张雪娇,1983 年11月14日, 籍贯：辽宁省沈阳市, 研究方向：智能机器人， 东北大学硕士，大学教师，讲师。
Digital Space P.215
图 2 湿度传感器具体电路 5.DHT11 湿度模块硬件设计 要对当前环境湿度进行检测，最好是用传感器来检测环境湿度， 通过单片机进行数据处理后显示出来。传感器的选择需要精度高，而 且便于单片机控制。 本次设计使用 DHT11 湿度传感器。DHT11 湿度模块，是一款含 有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块 采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的 长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件， 并与一个高性能 8 位单片机相连接。因此该产品 具有品质卓越、超 快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个 DHT1l 传感器都在 极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准 系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极 低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，使其成为最为苛刻的应用 场合的最佳选则。 6. 系统软件流程 本系统最开始先进行液晶的初始化，接着就开始进行温湿度的 检测，然后判断读取到的温湿度是否在报警的范围之内，超出范围时， 则蜂鸣器鸣叫，且对应的指示灯亮。检测完温湿度数据后，就判断是 否有按键被按下 ( 第一个 )，有的话，则进入了报警范围设置界面，否 则进行一段时间的延时后，就进入下一个循环，重新检测温湿度数据。 7. 结语 本实验用了氯化锂的化学性质，使得将湿度程度转化为电信号， 又用了振荡器、传感器驱动电路、温补电路组合成的组合电路，使数 据呈线性化呈现出来。本实验采用了 DHT11 湿度传感器，让实验精 度更高，操作更方便。适合于湿度传感器生产及研制单位用来批量地 检测传感器的性能指标具有较高的实用价值。
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[毕业设计精品] 基于湿敏电阻的湿度检测【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）编号：传感器原理实训 (论文)说明书题目：基于湿敏电阻的湿度检测院〔系〕：应用科技学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：2021 年7 月9 日摘要随着科学研究、工业和家用电器等方面对测湿和湿度控制的需要，各种新型的利用湿度传感器的测湿电路不断被研制出来。
本系统是基于芯片ICL7107的室内温湿度检测和显示系统。
以硬件设计为主要内容，系统组成为信号采集电路，经过运放LM358放大送入芯片7107模数转换电路，LED显示电路和电源电路。
主要应用是采集环境的湿度，并显示出来。
数码管显示亮度等级，实现10个等级的亮度显示，10个等级的线性度较好，实现亮度等级到达100级，100个等级线性度良好，带有调光和检测功能。
关键词：湿敏电阻，ICL7107，LM358，LED数码管显示AbstractWith scientific research, industry and household appliances in aspects of moisture and humidity control, all kinds of new use of humidity sensors humidity measurement circuit has been developed.This system is based on the indoor temperature and humidity ICL7107 chip detection and display system. In the hardware design as the main content, system composition for signal acquisition circuit, through the op-amp LM358 amplifier into 7107 adc chip, LED display circuit and power circuit. Main applications are collecting environmental humidity, and displayed. Digital display displaybeleuchtung auf, tube 10 levels of brightness, 10 levels of good linearity and realize displaybeleuchtung auf achieves 100, 100 levels, with good linearity dimmer and function.Keywords: wet sensitive resistors, ICL7107，LM358, LED digital display目录引言 01 方案设计 (1)2 传感器简介 (1)2.1 传感器的定义与分类 (1)传感器的定义 (1)传感器的分类 (1)2.2 传感器的技术特点 (2)3湿敏电阻 (2)4 LM358芯片介绍 (3)4.1 LM358概述 (3)4.2 LM358特性 (3)5 ICL717简介 (3)5.1 3位双积分型A/D转换器ICL7107的根本特点 (3)1/25.2ICL7107引脚功能 (4)5.3 ICL7107的工作原理 (5)6 湿度检测电路原理及功能介绍 (8)6.1 根据设计思路，得出电路原理图 (8)6.2 结果显示 (9)7 实训心得体会 (9)谢辞 (11)参考文献 (12)引言在当今信息化时代开展的过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件——传感器，已经成为各个应用领域中不可缺少的重要技术工具。
湿度传感器测量电路设计与调试
湿度传感器应用项目训练
湿度传感器测量电路 设计与调试
1
任务描述
2
器材准备
3
设计过程
4
电路调试
湿度传感器应用项目训练
1任务描述
具体任务： 利用湿度传感器AM2001作为温度
测量传感器，设计制作一款数字式湿 度测量仪表。 任务要求：
测温范围为0~95% RH， 测量精度为±1%。
湿度传感器应用项目训练
3 设计过程
（2）设计思路
湿度传感器输出电压范围为0~3V，若将 传感器输出电压衰减3倍，可得到与湿度 的对应关系是 0.1V/10%RH。这样，采用 数字显示表头用0~1V的量程即可表示相 对湿度0~100%RH。
湿度传感器应用项目训练
3 设计过程
（3）AM2001湿度测量电路设计
电路组成：湿度传感器，电压衰减电路， 驱动电路，数字表头显示单元。
湿度传感器应用项目训练
4 电路调试
（1）电路制作 在电路板上按图示电路进行元件排版、焊接。 （2）电路调试
在当前环境湿度下，通过数字显示表读出 相对湿度值。改变AM2001传感器的环境湿 度，记录数字表头显示的相对湿度值，同 时用万用表测量并记录AM2001输出端的直 流电压与电压跟随器输出端的直流电压。
THE EDN
湿度传感器应用项目训练
2 器材准备
湿度传感器AM2001； 0~2.000V数字式电压表或数字表头 1 只； 电阻、电容若干； 集成运算放大器LMV358; 直流稳压电源一台。
湿度传感器应用项目练
3 设计过程
（1）AM2001的湿度特性
AM2001是一款湿敏电阻型湿度传感器， 传感器信号采用模拟电压输出方式，湿度 传感器湿度检测范围：0~99.9%RH，输 出电压范围：0~3V。
湿敏传感器——湿敏电阻实验
湿敏传感器——湿敏电阻实验
一、实验原理：
高分子湿敏电阻主要是使用高分子固体电解质材料作为感湿膜，由于膜中的可动离子产生导电性，随着湿度的增加，电离作用增强，可动离子的浓度增大，电极间电阻减小，反之，电极间的电阻增大，通过测量湿敏电阻值的变化，就可得到相应的湿度值。
实验所需部件：
湿敏电阻、公共实验模块（一）（二）、音频信号源、示波器、电压表
二、实验步骤：
1、连接主机与实验模块的电源和传感器接口，观察湿敏电阻结构，转换电
端接电压表。
路输出V
2、开启主机电源，按图（14）接好测试线路，音频信号1KHZ、幅度≦2V，低通滤波器输出端接电压表，示波器接相敏检波器③端。
3、调节电桥WD电位器及移相器，使电压表指示为零，差动放大器增益可根据系统输出大小调节。
4、轻轻用嘴对湿敏电阻吹气，观察相敏检波器③端波形及低通滤波器输出电压的变化。
5、近距离对传感器呵气，观察系统输出最大时相敏检波器③端的波形及恢复过程，由此大致判断传感器的吸湿和脱湿时间。
6、试将湿敏电阻接入湿敏电容模块做实验二十六内容，比较两种实验结果。
注意事项：
给传感器表面不能直接接触水分，不能用硬物碰擦，以免损伤感湿膜。
激励信号必须从音频180°端口接入，信号幅度严格限定≦VP-P2V。
避免用直流信号作为激励源，以免传感器极化。
基于湿敏电阻实现湿度测量电路的设计解读
中北大学课程设计说明书学生姓名：杨伟光学号：0805014125学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题目：基于湿敏电阻实现湿度测量电路的设计指导教师：程耀瑜职称: 教授李文强职称: 讲师2011 年 1 月 7 日中北大学课程设计任务书2010/2011 学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：杨伟光学号：0805014125 课程设计题目：基于湿敏电阻实现湿度测量电路的设计起迄日期：12月26日～1月7日课程设计地点：中北大学指导教师：程耀瑜，李文强系主任：程耀瑜下达任务书日期: 2010 年 12 月 26 日目录1 设计目的 (1)2 设计意义 (1)3 湿度的定义与测量方法 (1)3.1 湿度的定义 (1)3.2 湿度的测量方法 (1)4. CHR-01型湿敏电阻 (2)4.1 CHR-01型湿敏电阻的工作原理 (2)4.2 CHR-01型湿敏电阻的性能参数 (2)4.3 CHR-01湿敏电阻的外形尺寸及内部结构示意图 (3)4.4使用湿敏电阻注意的问题 (3)5. 实验所用芯片简介 (4)5.1 OP07AJ简介 (4)5.2 555定时器简介 (5)6. 湿度测量方案简介 (6)7. 电路工作原理 (6)7.1 由运算放大器构成的湿度检测电路工作原理 (6)7.2 由555定时器构成的湿度检测电路工作原理 (7)8. 湿度测量电路原理图与仿真结果 (9)8.1 由运算放大器构成的湿度检测电路原理图 (9)8.2 由运算放大器构成的湿度检测电路仿真结果 (10)8.3 由555定时器构成的湿度检测电路原理图 (11)8.4 由555定时器构成的湿度检测仿真结果 (12)9. 实验数据采集与分析 (13)10. 实验总结与感想 (14)附录一所需元器件清单 (16)附录二参考文献 (17)1.设计目的本次设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养在查阅资料的基础上，进行实用电路设计、计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。
电阻湿度传感器课程设计
电阻湿度传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电阻湿度传感器的基本工作原理，掌握其电路连接方式。
2. 学生能够描述电阻湿度传感器在农业、环境监测等领域的应用。
3. 学生能够解释电阻值与湿度之间的关系，并运用这一关系进行简单的数据分析和计算。
技能目标：1. 学生能够正确操作电阻湿度传感器，进行实验数据的采集。
2. 学生能够运用所学知识，设计简单的湿度监测电路。
3. 学生能够运用实验数据，运用数学方法进行数据分析，解决实际问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对物理学科的兴趣，认识到物理知识与现实生活的密切联系。
2. 学生能够增强环保意识，关注湿度对生态环境的影响。
3. 学生能够培养团队协作意识，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为物理学科实验课程，以实践操作为主，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：本课程针对初中生设计，学生具备基本的物理知识和实验技能，但对传感器等高科技产品的了解有限。
教学要求：教师需引导学生结合所学知识，进行实验操作和数据分析，注重培养学生的实际应用能力和解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成正确的价值观。
通过本课程的学习，将目标分解为具体的学习成果，便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 电阻湿度传感器原理：- 介绍电阻湿度传感器的工作原理，包括湿敏元件的特性、电阻与湿度之间的关系。
- 教材章节：传感器原理与应用。
2. 电阻湿度传感器的连接与使用：- 讲解传感器与电路的连接方法，演示如何正确操作传感器。
- 教材章节：传感器实验操作。
3. 实验数据采集与分析：- 安排实验，让学生亲自操作传感器，采集不同湿度下的电阻值数据。
- 教学大纲：实验操作步骤、数据记录表格。
- 教材章节：实验设计与数据分析。
4. 湿度监测电路设计：- 引导学生运用所学知识，设计简单的湿度监测电路。
- 教材章节：电路设计与应用。
5. 传感器在现实生活中的应用：- 介绍电阻湿度传感器在农业、环境监测等领域的实际应用案例。
湿度传感器的实际应用电路原理
湿度传感器的实际应用电路原理1. 湿度传感器简介湿度传感器是一种用于测量空气中湿度的设备。
它可以感知空气中水分的含量，并将其转换为电信号输出。
湿度传感器在很多领域都有广泛的应用，包括气象观测、农业、工业生产等。
本文将介绍湿度传感器的实际应用电路原理。
2. 湿度传感器的工作原理湿度传感器的工作原理基于湿度对电导率、电容、电阻或其他电学特性的影响。
其中，电阻式湿度传感器是最常见的一种。
它基于可以吸湿的材料的电阻随湿度变化的特性来测量湿度。
一般电阻式湿度传感器由两个电极和一层吸湿材料组成。
这种吸湿材料对湿度非常敏感，并且其电阻随着湿度的变化而变化。
传感器通过测量这个电阻值，来推算出当前的湿度。
3. 湿度传感器的实际应用电路原理为了使用湿度传感器进行测量，我们需要设计一个电路来读取传感器输出的电信号。
下面是一个简单的湿度传感器应用电路原理的示意图：•湿度传感器的电阻输出连接到一个模拟输入引脚。
•为保证传感器的稳定工作，我们需要将传感器供电，一般使用3.3V 或5V DC电源。
•为了读取传感器的电阻值，我们需要使用一个模数转换器（ADC）将模拟电信号转换为数字信号。
•模数转换器的数字输出可以连接到一个微处理器或单片机，用于进一步处理和显示湿度数值。
这是一个基本的湿度传感器应用电路原理，但具体的实现方式可以根据不同的需求进行调整和优化。
4. 湿度传感器应用电路原理的注意事项在设计湿度传感器应用电路原理时，有一些注意事项需要考虑：•传感器供电稳定性：为了确保传感器的准确测量，传感器供电需要稳定，避免过高或过低的电压。
•EMC/EMI干扰：在电路设计中，需要考虑电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI），以避免传感器测量结果的干扰。
•温度补偿：湿度传感器的测量结果受温度的影响。
因此，在某些应用中，需要设计温度补偿电路来校正湿度测量结果。
•数据处理和显示：传感器信号的处理和显示可以使用微处理器或单片机来完成。
需要根据具体应用的要求，设计相应的数据处理和显示电路。
基于湿度传感器的测量电路设计
基于湿度传感器的测量电路设计1.实验目的:1.掌握传感器选择的一般设计方法；2.掌握测量电路的设计方法；3.掌握DXP绘图软件应用；4.培养综合应用所学知识来指导实践的能力;2.实验任务：1.制作湿度传感器；2.将输入湿度信号转换成电压输出；3．实验原理：3.1基本原理：3.1.1湿度传感器人类的生存和社会活动与湿度密切相关。
随着现代化的实现，很难找出一个与湿度无关的领域来。
由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。
和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。
除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100%RH)测量。
在当今的信息时代，传感器技术与计算机技术、自动控制技术紧密结合着。
测量的目的在于控制，测量范围与控制范围合称使用范围。
湿敏元件是最简单的湿度传感器。
湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。
当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。
湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。
本实验选用HS1101电容湿度传感器。
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。
几乎所有的传感器都存在时漂和温漂。
由于湿度传感器必须和大气中的水汽相接触，所以不能密封。
这就决定了它的稳定性和寿命是有限的。
一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期负责重新标定。
湿度传感器电路设计与湿度控制算法
湿度传感器电路设计与湿度控制算法湿度传感器电路设计与湿度控制算法是现代智能系统中广泛应用的关键技术。
本文将介绍湿度传感器电路设计和湿度控制算法的基本原理、设计要点和应用实例。
一、湿度传感器电路设计湿度传感器是通过测量空气中的湿度水分含量来判断湿度的设备。
其电路设计的主要目标是实现精确稳定的湿度测量和传输。
以下是湿度传感器电路设计的要点：1. 传感元件选择：常见的湿度传感器类型有电容型、电阻型和表面声波型等。
根据实际需求，选择合适的传感元件，并确保其具有较高的准确性和稳定性。
2. 信号放大与滤波：湿度传感器输出的信号较小，需要进行信号放大以达到适当的电平。
同时，采用合适的滤波技术可以有效减少噪声对信号的干扰，提高测量精度和稳定性。
3. 温度补偿：湿度传感器的输出受温度影响较大，为了消除温度对湿度测量的影响，通常需要进行温度补偿。
可以采用温度传感器并结合温度-湿度特性曲线进行计算，或者利用温度传感器的输出来校正湿度传感器的测量结果。
4. 数据转换与输出：将传感器测量结果转换为数字信号，并进行适当的调整和处理，以便于后续的数据分析和控制操作。
常见的转换方法包括模数转换器（ADC）和微处理器等。
二、湿度控制算法湿度控制算法是通过控制湿度传感器的测量值与目标值之间的差异来实现对湿度的精确控制。
以下是常见的湿度控制算法：1. 比例-积分-微分（PID）控制算法：PID算法是一种经典的控制方法，通过比例、积分和微分三个部分的组合来调节控制器的输出。
在湿度控制中，通过调节比例系数、积分时间和微分时间，实现对湿度的快速响应和稳定控制。
2. 模糊控制算法：模糊控制算法是一种基于模糊逻辑推理的控制方法，能够处理模糊和不确定性的问题。
在湿度控制中，通过建立湿度与控制量之间的模糊规则，根据当前湿度误差和变化率来调节输出量，实现对湿度的精确控制。
3. 自适应控制算法：自适应控制算法是一种具有自学习和自调整能力的控制方法，能够根据系统的动态特性和环境条件进行自主调整。
KC04060204-m06-电阻式湿敏传感器的检测电路学习辅导.
电阻式湿敏传感器的检测电路由电容测量电路和89C51单片机控制系统结合组成118 路高分子电容式湿敏元件自动测量仪, 通过对电路采取多路电容公共连接点接大地、温度补偿和提高振荡频率等措施后, 测量绝对精度可达±0. 04pF.高分子电容式湿敏元件( 以下简称湿敏电容) 是当今国内外湿敏元件领域研究的热点之一, 但湿敏电容湿度校正、标定要比温度敏感元件温度校正、标定困难得多, 这是因为厂家所提供的湿敏电容一致性较差, 主要表现在: ①电容量分散性大, 在25 ℃下, 容量分布在30～70 pF 之间; ②相对湿度变化引起电容变化量不等, 不同电容变化量从0. 04 ～0. 12pF . 因此湿度测量电路的调试十分困难, 解决的办法是在标准的温湿度控制箱内对湿敏电容逐个进行标定, 以得到该传感器的响应特性曲线 . 由人工来完成这一工作是困难的。
针对该项目,我们研制了多路湿敏电容自动测量仪, 该仪器和PC 机配合可在13 s 内完成某一湿度下118 路湿敏电容的测量和记录。
测量电路1.电源检测物联网应用技术专业教学资源库第1页/共3页一切电阻式湿度传感器都必须使用交流电源，否则性能会劣化甚至失效。
电解质湿度传感器的电导是靠离子的移动实现的，在直流电源作用下，正、负离子必然向电源两极运动，产生电解作用，使感湿层变薄甚至被破坏；在电源作用下，正负离子往返运动，不会产生电解作用，感湿层不会被破坏。
交流电源的频率选择是，在不产生正、负离子定向积累情况下尽可能低一些。
在高频情况下，测试引线的容抗明显下降，会把湿敏电阻短路。
另外，湿敏膜在高频下也会产生集肤效应，阻值发生变化，影响到测湿灵敏度和准确性。
2.典型电路电阻式湿度传感器，其测量电路主要有两种形式：(1)电桥电路振荡器对电路提供交流电源。
电桥的一臂为湿度传感器由于湿度变化使湿度传感器的阻值发生变化，于是电桥失去平衡，产生信号输出，放大器可把不平衡信号加以放大，整流器将交流信号变成直流信号，有直流毫安表显示。
实验 湿敏电阻(RH实验汇总
实验湿敏电阻（RH）实验
实验目的：了解湿敏电阻（传感器）的原理与应用。
所需模块及仪器设备：
差动放大器、万用表、电桥模块、湿敏电阻（传感器）、直流恒压源和九孔板接口平台。
旋钮初始位置：
直流恒压源±2V 档、万用表20V 档，。
实验步骤：
（1）观察湿敏电阻结构，它是在一块特殊的绝缘基底上浅射了一层高分子薄膜而形成的，先将差动放大器调零，再按图1接线。
图 1
（2）取二种不同潮湿度的海绵或其它易吸潮的材料。
分别轻轻地与传感器接触，
观察万用表数字变化，此时万用表的示数变_____________，也就是R H 阻值在变
________________，说明R H检测到了湿度的变化，而且随着湿度的不同，阻值变化也不一样。
注意在实验时所取的湿材料不要太湿，有点潮就行了，否则会产生湿度饱和现象，延长脱湿时间。
（3）R H的通电稳定时间、脱湿时间与环境的湿度、温度都有一定的关系。
请实验者注意。
设计：
请你用RH 设计成一个湿度测量仪，并给出电路原理图和简要的文字说明。
湿度检测电路的设计报告
湿度检测电路的设计报告一．设计要求（1）分析各部分电路的原理，说明其作用。
（2）用仿真软件进行局部仿真，撰写设计说明书15页。
（3）用Protel软件画原理，A3图纸一张。
二．设计的作用、目的随着科学技术的不断发展和进步，工业生产也逐步走上自动化、智能化。
湿度作为工业生产和科研工作中的重要生产参数，在大多数的生产过程中都要求精确、可控。
传统的工业生产领域，往往需要生产工人靠长期的生产经验来估计实时的系统湿度。
现在可以利用此电路为一模型进一步发展到工业生产，此电路用于室内湿度、温度检测的电路。
三．设计的具体实现系统概述原理图是由H104R湿度传感器等构成的湿度检测电路。
该电路是将交流电压加到湿度传感器上，它由振荡电路、缓冲器、整流电路、温度补偿差分放大电路、湿度输出放大电路、温度检测电路、温度输出放大电路等组成。
该电路的电源电压为±l2V，振荡电路的振荡频率为1KHz。
传感器特性补偿由R6、R8、R13完成。
RH湿敏电阻H104R的温度系数为0.7%RH/℃。
常用热敏电阻RT为温度补偿电路。
丛用于温度检测，它和后级的温度放大电路氏同时取出相应的温度输出信号。
则可将湿度传感器取出的信号经也放大，并与热敏电阻的温度信号一起经也合成后输出相应的湿度信号。
采用这种电路能检测(35一85)%RH/℃的湿度值，精度约为±4.0%。
电路中，U1为输出的相应的湿度信号，U2为输出的相应的温度信号。
调整步骤:①调节电位器RP1，使Al的振荡电压为4.5V;②用2Ok Ω假电阻替换热敏电阻RT;③用68kΩ假电阻替换湿度传感器H1O4R，调节电位器RP3，使U1输出为4.0V;④将68kΩ假电阻换成7.OkΩ假电阻，调节电位器RP2，使湿度输出U1，为8.0V;⑤重复③、④步骤2一3次，将电位器固定，湿度输出U1为4·0V和8·0V，再将假电阻换成湿度传感器和热敏电阻进行以下调整;⑥将传感器置于40%RH大气中15min，调节RP3，使U1为4.0V，再将传感器置于80%RH大气中15min，凋节RP2，使U1为8.0V，反复调节2一3次即可。
湿度传感器电路的设计原理与应用
湿度传感器电路的设计原理与应用湿度传感器是一种能够测量环境空气中水分含量的重要设备。
它常被广泛应用于气象观测、农业灌溉、室内空气质量监测等领域。
本文将介绍湿度传感器的设计原理和应用，并探讨其在实际工程中的一些特点和技术要求。
一、湿度传感器的设计原理湿度传感器的设计原理通常基于两种主要的测量方法：电阻式和电容式。
1. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器根据一定的电阻材料在不同湿度下的电阻值变化来测量湿度。
常见的电阻式湿度传感器有薄膜传感器和热电阻式传感器。
薄膜传感器是将敏感层的薄膜材料覆盖在一个导电性基底上，在湿度变化下薄膜材料吸湿或排湿引起电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以推导出环境湿度的数值。
热电阻式传感器利用一根特殊的热电阻丝来测量湿度。
当湿度增加时，周围空气中的水分会通过热传导的方式影响热电阻丝的温度，从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以确定环境湿度的数值。
2. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器根据介电常数的变化来测量湿度。
介电常数是材料对电场的响应能力，它与材料的湿度紧密相关。
电容式湿度传感器一般由两个电极和介电材料组成，介电材料的湿度变化会导致电容值的变化。
电容式湿度传感器的测量原理可分为电容等效电路法和矩阵感应法。
其中，电容等效电路法通过测量电容值的变化来推导湿度值。
矩阵感应法采用一定的频率扫描电磁场，测量湿度对电容值的影响。
这两种方法都能够准确测量湿度，并在温度变化时进行补偿。
二、湿度传感器的应用湿度传感器在许多领域都有广泛的应用。
1. 气象观测湿度是气象观测中的重要参数之一。
湿度传感器被广泛应用于气象观测设备中，用于测量大气中的相对湿度。
准确测量大气湿度对于天气预报、气象研究等都具有重要意义。
2. 农业灌溉湿度传感器在农业灌溉领域起到了关键作用。
它能够实时测量土壤的湿度，根据测量结果控制灌溉系统的开关，实现灌溉自动化。
这不仅可以提高灌溉效率，还可以避免过度或不足的灌溉，减少水资源的浪费。
自动检测技术湿敏电阻
南京工程学院课程设计说明书(论文)题目基于湿敏电阻的湿度检测系统设计课程名称自动检测技术院系电力工程学院专业班级南京工程学院课程设计任务书课程名称自动检测技术院（系、部、中心）电力工程学院专业4．主要参考文献1、李现明，吴皓编著.自动检测技术.北京：机械工业出版社，20092、徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京：机械工业出版社.20013、陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京：人民邮电出版社.20005．课程设计进度安排起止日期工作内容第1天布置设计任务，熟悉课题，查找资料；第2天结合测控对象，选择合适的传感器，理解传感器性能；第3天选择合适的单片机，设计其外围电路；第4天设计电路参数，有条件情况下，在实验室进行实验，进一步理解测量电路输入输出关系；第5天设计答辩6．成绩考核办法平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%.教研室审查意见：教研室主任签字：年月日目录一．总体方案 (6)二．各部分模块说明及接线 (7)1. A/D0809转换器的原理 (7)2.AT89S52单片机的简介与接线 (7)3.湿度检测电路 (9)4.输入电路设计···················································95.显示电路设计 (10)6.湿度传感器选型及原理图 (10)三．系统设计原理与设计 (11)四．部分源程序 (12)五．小结 (13)六．参考文献 (14)一：总体方案湿度作为环境中的一项重要参数，在很多方面都起着重要的作用。
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中北大学课程设计说明书学生姓名：杨伟光学号：**********学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题目：基于湿敏电阻实现湿度测量电路的设计指导教师：程耀瑜职称: 教授李文强职称: 讲师2011 年 1 月 7 日中北大学课程设计任务书2010/2011 学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：杨伟光学号：0805014125 课程设计题目：基于湿敏电阻实现湿度测量电路的设计起迄日期：12月26日～1月7日课程设计地点：中北大学指导教师：程耀瑜，李文强系主任：程耀瑜下达任务书日期: 2010 年 12 月 26 日目录1 设计目的 (1)2 设计意义 (1)3 湿度的定义与测量方法 (1)3.1 湿度的定义 (1)3.2 湿度的测量方法 (1)4. CHR-01型湿敏电阻 (2)4.1 CHR-01型湿敏电阻的工作原理 (2)4.2 CHR-01型湿敏电阻的性能参数 (2)4.3 CHR-01湿敏电阻的外形尺寸及内部结构示意图 (3)4.4使用湿敏电阻注意的问题 (3)5. 实验所用芯片简介 (4)5.1 OP07AJ简介 (4)5.2 555定时器简介 (5)6. 湿度测量方案简介 (6)7. 电路工作原理 (6)7.1 由运算放大器构成的湿度检测电路工作原理 (6)7.2 由555定时器构成的湿度检测电路工作原理 (7)8. 湿度测量电路原理图与仿真结果 (9)8.1 由运算放大器构成的湿度检测电路原理图 (9)8.2 由运算放大器构成的湿度检测电路仿真结果 (10)8.3 由555定时器构成的湿度检测电路原理图 (11)8.4 由555定时器构成的湿度检测仿真结果 (12)9. 实验数据采集与分析 (13)10. 实验总结与感想 (14)附录一所需元器件清单 (16)附录二参考文献 (17)1.设计目的本次设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养在查阅资料的基础上，进行实用电路设计、计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。
另外还培养用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
2.设计意义在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境湿度进行测量及控制。
对环境温、湿度的控制以及对工业材料水分值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一,但在常规的环境参数中，湿度是比较难准确测量的一个参数。
这是因为测量湿度要比测量温度复杂得多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素(大气压强、温度)的影响。
此外，湿度的校准也是一个难题。
随着科学技术的不断发展，湿度的测量越来越智能化，近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。
湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。
基于湿度测量的准确性难以保证及校准的问题,本次设计力图用所学的相关知识,尽可能用最简单的方法设设计一个湿度检测电路,并且能够较准确的实现湿度测量。
3.湿度的定义与测量方法3.1湿度的定义在计量法中规定,湿度定义为“物象状态的量”。
日常生活中所指的湿度为相对湿度，用RH%表示。
总言之，即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与其空气相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。
湿度很久以前就与生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。
对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。
3.2 湿度的测量方法常见的湿度测量方法有：动态法（双压法、双温法、分流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干湿球法和电子式传感器法。
①双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。
由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达±2%RH以上。
②静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。
但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较高。
用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。
特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6~8小时。
③露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结果，准确度高，测量范围宽。
计量用的精密露点仪准确度可达±0.2℃甚至更高。
但用现代光电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。
④干湿球法，这是18世纪就发明的测湿方法。
历史悠久，使用最普遍。
干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上。
普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有5~7%RH,干湿球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。
⑤电子式湿度传感器法，电子式湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业, 近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。
湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。
4.CHR-01型湿敏电阻4.1 CHR-01湿敏电阻的工作原理采用功能高分子膜涂敷在带有导电电极陶瓷衬底上,形成阻抗随相对湿度变化成对数变化的敏感部件,导电机理为水分子的存在影响高分子膜内部导电离子的迁移率。
4.2 CHR-01湿敏电阻的性能参数(1）特点：具有感湿范围宽，精度高、响应速度快，抗污染能力强，耐水性好，性能稳定可靠，一致性好，信号输出为通用型，使用便利，替代进口产品等特点。
(2) 特性参数：①湿度敏感元件：高分子湿敏电阻“CHR-01”；②供电电压：DC5V±5%；③耗电电流：2mA；④使用温度范围：0～60℃；⑤湿度检测范围：20～90%RH；⑥储存温度范围：－20～70℃；⑦储存湿度范围：95%RH以下（非凝露）；⑧湿度检测精度：±5%RH（温度25℃）。
(3) 适用范围：电子、纺织、仓储、烟草、制药、气象等行业；温湿度表、加湿器、除湿机、空调、微波炉等产品[8]。
4.3 CHR-01湿敏电阻的外形尺寸及内部结构示意图图4.1 CHR-01湿敏电阻的外形尺寸及内部结构示意图4.4 使用湿敏电阻注意的问题湿敏电阻存在非线性特征，为了提高它的精度，如何改善它的非线性就成为迫切需要解决的问题。
实际应用中最常用的方法之一是分段线性插值法，即每一定的间隔为一段，分别求出相应的插值公式。
在实际测湿度时，根据频率的大小用相应的插值公式求取相应的湿度值。
由于现有的湿度值标定只能精确到 1 % RH，没有小数位，并且通常标定五个点，所以在数据处理上较本系统中的温度处理容易一些，处理过程中可以完全调用温度值处理的一些子程序。
湿敏电阻的输出值有随温度而漂移的特性，这也是湿敏电阻普遍存在的另一个问题。
它典型温度漂移系数为+0.1%RH/0C。
为了保证湿度测量的精度，采用相应的温度补偿措施是必要的。
方法是在湿敏电阻标定时，把标定时的环境温度值记录下来，在向存储器存入标定数据时，同时将这个标定温度值存入。
当程序实际运行时，每次把测得的温度值和这个标定的环境温度值比较，求出差值，再将这个差值转换为湿度值的偏差值，就可以求出真实的湿度值。
5.实验所用芯片简介5.1 OP07AJ简介输入失调电压：10mv输入失调电压失调系数：0.2uF\℃偏执电流:0.7nA增益带宽积GB:0.6MHz转换速率:0.3V\us消耗电流:22mA电源电压:±22V5.2 555定时器简介555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 1 和图2 所示。
它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3555 定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。
若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。
如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。
6.湿度测量方案简介湿敏电阻是一种对环境湿度敏感的元件，它的电阻值能随着环境的相对湿度变化而变化。
根据此原理,可将湿敏电阻连入电路中,测量它的电压值或者电流值可间接测量和反映湿度的大小,或者将湿敏电阻连入方波发生电路，测量方波的周期来间接测量和反映湿度的大小。
本文主要是用运算放大器或者555定时器设计一个方波发生电路，通过测量方波的周期来实现对湿度大小的测量。
7.电路工作原理7.1由运算放大器构成的湿度检测电路工作原理 （1）工作原理当电路接通时，u +>u _ ,由于运放开环增益很大，又具有正反馈，因此输出电压U O 将迅速上升为+U Z ，则553()Z PR u U R R +=++ （1）与此同时，U O 将通过R 1使C 12充电，U C 由零向正方向逐渐上升。
在u _< u +之前，U O = +U Z 保持不变。
只要u _ 上升到略大于u + 时，正反馈将使U O 迅速变为-U Z ，则553()Z PR u U R R +=-+ （2）此后，在U O = -U Z 的作用下，电容C 12通过R 1放电，u _ 向负方向下降。
在u _> u + 期间，U O = -U Z 保持不变。
只要u _下降到略小于u + 时，又出现正反馈过程，最终导致U O = +U Z 。
如此周而复始，在输出端U O 将产生方波信号，方波的幅值为±U Z 。
利用单片机对U O 处的信号采集，就可得到方波的周期。
（2） 方波周期计算方波的周期可以由电容充、放电规律和波形发生器工作原理求得。
电容两端电压的变化规律为：[]()()(0)()tC C C C u t U U U e τ-=∞+-∞ （3）其中，U C (0)为在选定时起点时电容C 12上的电压值，即553(0)()C Z PR U U R R =++ （4）U C (∞) 是t=∞时，电容电压的终值()C Z U U ∞=- （5）τ是电容充电、放电时间常数112R C τ= （6）将这些值代入式（3），得112553()()tR C C Z Z Z P R u U U U e R R ∆⎡⎤=-++--⎢⎥+⎣⎦（7）式中，△t = t - t 1, 且t 1 ≤ t ≤ t 2 。