3种湿度传感器应用电路
湿敏元件主要分为两大类：水分子亲和力型湿敏元件和非水分子亲和力型湿敏元件。利用水分子有较大的偶极矩，易于附着并渗透入固体表面的特性制成的湿敏元件称为水分子亲和力型湿敏元件。例如电阻式湿敏元件、电容式湿敏元件和毛发湿度计。另一类非水分子亲和力型湿敏元件利用其与水分子接触产生的物理效应来测量湿度。例如热敏电阻式湿度传感器和红外线吸收式湿度传感器等。
&苍产蝉辫;下面介绍3种常用的湿度传感器应用电路。
1 直读式湿度计的应用电路 直读式湿度计电路如图1所示，其中RH为氯化锤湿敏电阻器，氯化锤是一种吸湿盐类，氯化锤湿敏电阻器是一种新型湿敏电阻器，属水分子亲和力型湿敏元件，它采用真空镀膜工艺在玻璃片上镀上一层梳状金电极，然后在电极上涂上一层由氯化锤和聚氯乙烯醇等配制的感湿膜。由于聚氯乙烯醇是一种粘合性很强的多孔性物质，它与氯化锤结合后，水分子会很容易在感湿膜中吸附或释放，从而使湿敏电阻器的电阻值发生迅速的变化。为了提高湿敏电阻器的抗污染能力，还在湿敏电阻表面涂敷一层多孔性保护膜。 对于一种配方的湿敏电阻，其测试湿度的范围相当狭窄。要求湿度测量范围较大时，需要将多个湿敏电阻器组合使用，其测量范围才能达到20%～80%RH。由VT1、VT2和T1等组成测湿电桥的电源，其振荡频率为250～1000Hz。电桥的输出信号经变压器T2、C3耦合到VT3，经VT3放大后的信号由VD1～VD4桥式整流后输入微安表，指示出由于相对湿度的变化而引起电流的改变。经标定并把湿度刻划在微安表表盘上，就成为一个简单而实用的直读式湿度计了。
2 电容型湿度传感器的应用电路 电容型湿度传感器是用高分子材料的湿敏元件作为敏感元件，它利用有机高分子材料的吸湿性能与膨润性能制成的，属水分子亲和力型湿敏元件，吸湿后，介电常数发生明显变化的高分子电介质，可做成电容式湿敏元件。常用的高分子材料是醋酸纤维素、尼龙和硝酸纤维素等。高分子湿敏元件的薄膜做得极薄，一般约5000埃，使元件易于很快的吸湿与脱湿，减少了滞后误差，响应速度快。这种湿敏元件的缺点是不宜用于含有机溶媒气体的环境，元件也不能耐80度以上的高温。电容型湿度传感器的应用电路图2所示。它由两个时基电路IC1、IC2组成，556为双时基电路即两个555多谐振荡器，IC1及外围元件组成多谐振荡器，主要产生触发IC2的脉冲，IC2和电容型湿敏元件及外围元件组成可调宽的脉冲发生器，其脉冲宽度将取决于湿敏元件的电容值的大小，而湿敏元件的电容值的大小决定于空气中的相对湿度，调宽脉冲从IC2的⑨脚输出，经R5、C3滤波后成为直流信号输出。输出电压的大小正比于空气的相对湿度，其灵敏度为2mV/%RH。
3 线性频率输出式湿度传感器的应用电路 线性频率输出式湿度传感器HS1100/1101是基于*工艺设计的电容元件，具有可靠性高、稳定性好、反应时间快等优点，可用于线性电压或频率输出回路当中。采用HS1100/1101的频率输出特性，实现对环境相对湿度的测量。线性频率输出式湿度传感器测量电路如图3所示，电源电压范围是UCC =+3.5~12V。利用一片CMOS定时器TLC555，配上HS1100/1101和电阻R2、R4构成单稳态电路，将相对湿度转换成频率信号。输出频率范围是7351~6033Hz，所对应的相对湿度为0%～100%。当RH=55%时，f =6660Hz。输出频率信号可送至数字频率计或单片机系统，测量并显示出相对湿度值。3R为输出端的限流电阻，起保护作用。555电路的非平衡电阻R1作为内部温度补偿用，应具有1%的精度，目的是为了引入温度效应，使它与HS1100/1101的温度效应相匹配。由于不同型号的555的内部温度补偿有所不同，所以R1的值必须与特定的芯片相匹配。R3为输出端的限流电阻，起保护作用
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