湿度检测电路设计报告

湿度检测电路的设计报告一．设计要求

o的湿度值，精度约为 4.0%。

1.电路能检测（35%—85%）RH/C

2.用RH湿敏电阻H104R。

3.用热敏电阻RT进行补偿。

4.总体设计画出原理框图。

5.单元电路设计。

6.原理图设计并绘制原理图。

7.利用仿真软件进行电路仿真，列出原件明细表。

8.撰写电路说明书。

二．设计的作用及目的

1. 实践所掌握的电子制作技能。

2. 会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计。

3. 通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则。

4. 掌握模拟电路的安装、测量与调试的基本技能熟悉电子仪器。分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题。

5. 学会撰写课程设计报告。

6. 培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风。

7. 通过本课程设计的教学训练，使学生掌握电路原理图的设计方法，掌握电路板的绘制方法和技巧。培养学生的动手操作能力。

提高学生的专业技术水平。为学生将来就业于电子类技术岗位打下扎实的基础。巩固所学的相关理论知识。

三.设计的具体体现

1.系统概述

（1）湿敏电阻是最常见，价格也是最低的一种传感器之一。下面介绍利用湿敏电阻及相应的外围的设计而形成的相对湿度测量仪。本仪器采用温度补偿，非线性补偿和湿度校准等各项技术，实现了电路的优化设计。测量范围是在35%RH—85%RH,测量精度为 4%。该相对湿度测量仪点路况图如下图所示：

图1：湿度测试电路框图

（2）该电路的电源电压为±l2V，振荡电路的振荡频率为1KHz。传感器线性补偿由三个电阻的串并联网络组成而且对输入信号有很大的控制范围。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。它和后级的温度放大电路是同时取出相应的温度输出信号。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过合成后输出相应的湿度信号。采用这种电路能检测(35~85)%RH/℃ 的湿度值，精度约为±4.0%。电路中，10U 为输出的相应的湿度信号，02U 为输出的相应的温度信号。

（3）湿敏电阻只能在交流信号下工作，即采用正弦信号来驱动湿敏电阻。即选用频率为1000Hz 。电压为4.5V 的正弦信号。其其输出信号不包含直流分量。

(4) 解决负系数热敏电阻的热敏电阻的非线性采用了热敏电阻和温度系数很小的电阻并联构成电阻网路代替单个热敏电阻，其等效电阻与温度陈线性关系。等效电阻R=T

C T c R r R r ，可知R 与T 的关系曲线比较平坦，因此可以在某一温度范围内得到线性的输出特性。

（5）利用湿度校准电路和温度补偿电路对35%RH 、85%RH 俩点进行校准。

（6）对电路整体进行调试：①调节电位器5R ，使1A 的振荡电压为4.5V;②用2Ok Ω假电阻替换热敏电阻RT;③用68k Ω假电阻替换湿度传感器H1O4R ，调节电位器26R ，使10U 输出为4.0V;④将68k Ω假电阻换成7.Ok Ω假电阻，调节电位器18R ，使湿度输出10U 为8.0V;⑤重复③、④步骤2-3次，将电位器固定，湿度输出10U 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26R ，使

10U 为4.0V ，再将传感器置于80%RH 大气中15min ，凋节18R ，使10U 为8.0V ，反复调节2一3次即可。

2.单元电路设计、仿真与分析

（1）直流稳压电源

单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。电路图2所示。

图2：直流稳压电源电路图

工作原理：

a 电源变压器可通过降压变压器实现。

b 整流部分采用桥式整流，可采用4个整流二极管接成桥式，也可采用二极管整流桥堆。

c 滤波电路在电流输出不大的情况下一般选用电容滤波即可。

d 三端集成稳压器有固定输出和可调输出两种。由于课题要求的输出电源都是固定的，所以稳压部分选用输出电压固定的三端集成稳压器。

元件参数的选择：

整流部分二极管的选择：在单项桥式整流中。设负边电压为

2u wt sin U 22= （1-1） 2U 为其有效值12V 。由整流的特点可知：输出电压平均值

)(sin U 21U 02AV O wt wtd ⎰=

ππ）（ （1-2） 可得:

22AV O U 9.0U 22U ≈=π）（ （1-3） 输出电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值）:

L

L AV O AV O R U R U 2)

()(9.0I ≈= （1-4） 在整流二极管的选择中，二极管承受的最大反向电压

2max R 2U U = （1-5） 考虑到电网电压的波动范围为±10%，在实际选用二极管时，应至少有10%的余量，选择最大整流电流F I 和最高反向工作电压RM U 分别为

L

AV O R U I π2)

(F 21.121.1I =≥ （1-6） 221.1U U RM ≥ （1-7）

滤波部分的电容的选择：由热敏电阻的补偿电路特点可知负载电流的平均值为=)(AV L I 100mA 、输出平均电压为)(AV O U =12V 。C 的取值满足 2

T )5~3(=C R L （1-8）

的条件。

Ω=Ω⨯==-12010

100123)()

(AV L AV O L I U R （1-9） 电容的电容量为

F F C μ417~250120

121020)5~3(3≈⨯=- （1-10） 电容的耐压值为

V U U 7.181221.121.12≈⨯=≥ （1-11） 实际可选电容容量为470F μ、耐压为25V 的电容为本电路的滤波电容。

集成稳压器的选择：

表一：三端稳压器性能指标