言号与处
理
《传感器世界》
月
刊
今
电容式湿敏元件的转换电路
郝
光宗张汉
杰
口
摘要本文介绍了一种电容式湿敏元件转
换
电路的工作原理和组成分析了误差原因
并采取了相
应
措
施
关键词电容
式湿敏元件转换电路误
差
原因
将调宽脉冲信号滤波便可按式将
相对湿度转换为与之对应的输出电压
。
川
—
高分子薄膜湿敏元件实际上是以介电
常数随环境相对湿度变化的高分子聚合物
为介质构成的电容器元件的电容与环境
相对湿度有一一对应的关系只要能测出
其
值便可检测环境相对湿度
目前电容式湿敏元件产品
的制作工
艺
已
逐渐完善使元件性能指标令人满意其
应用越来越广泛
式中一脉冲信号幅
值
一
脉冲信号周期
一受湿敏电容调制的脉冲宽度
电路组成框图如图所示
多谐振
荡
电
路脉宪检
出
滤
波
电路电
路
一电路的工作原理和组成
由于湿敏元件的电容较小为了减小
潜
布电容的影响湿敏元件应与转换电路尽量
短距离连接这样就需要将转换电路与
湿敏元件组合在一起构成湿度传感器
电容式湿敏元件是一种吸附性元件在
不同相对湿度时的响应有所不同相对湿
度
越大其响应越慢电容式湿敏元件通
常工
作在
恒定频率的振荡回路中通过湿敏电
容
调制振荡电路脉冲信号的宽度最后
图电路组成框图
按此原理组成的电路如图所示
其中
,
为多谐振荡电路为单稳态触发
器
为湿敏电容。是由单稳电路构成的基
值消除电路将其输出信号的脉冲宽
度
设定为相当于相对湿度为的对应值用
来产生测试零点在用输出的脉冲信号
同时触发和的情况下将单稳电路
输出的脉冲信号
和输入到异或门
一九九七
年
第
四
期
今
便可检测出对应于从相对湿度为
开
始变化的脉冲调宽信号其脉冲波形如
图所示
最后经滤波电路便可按
式
得到平均电压输出信号
图中的电位器用来调节零点电
位器用来调节满度值这样当相对湿
度为时可对应输出电压信号为
日
八
图传感器电路图
二关于电路的
精度
由式可见电路输出
信号与
和
有关其中
一
为系数显然想要提高电路检测精度首
先需要多谐振荡器的振荡周期和脉冲信号
幅度稳定而多谐振荡器的工作是基于
回路的动态电压与闽值电压的比较
如图所示由图可见充放电指数曲
线越接近比较闽值其变化就越缓慢
由
于受环境温度变化的影响使得比较闭值
即使稍有变化也会使电路的转换时刻发生
比较明显的改变即信号周
期发生变化
使输出信号产生误差此外脉冲幅
值
一
其中为脉冲信号最高
图脉冲波
形
图
图动态电压与闲值电压比较图
我公司专业生产制造
计算机无线测控系统遥
测
遥信遥调遥
控及压力温度电流
电
压液位变送器产品广泛应用在石油天然气
管道供水供电水文气象等领域
羲囊雍靡颤
霎薰霆羹夔藐羹鑫囊襄鑫
专利号念单价元
应用如普通压力表现场指针显示并具
有
标准信号
输
出
供
压力真空型和
氨
用
型
通讯地址陕西省宝鸡市号
信箱
邮编联系人孙艳芳
电话一传
真
一
开户行工
商行渭滨办事处帐
号
纳
税人识
别号
值为脉冲信号最低值对于半导体
元器
件尤其是器件当温度
升高时
会稍许下降会有所上升从而使
下
降也会使输出信号产生误差为此应对
脉冲信号源采取稳频稳幅措施在实用中
若采用电路构成多谐振荡器则性能
会比电路好这时和的稳定性
基本上取决于电源电压只要对电
源提
出稳定性要求就能基本保证需要必
要时
也可以采用石英晶体多谐振荡电
路
其性能会更佳为简化电路在此只采用
多谐振荡电路
信号
与处理
《传感器世界》
月
刊
今
此外电容式湿敏元件的湿敏特性通
常都具有非线性和温度系数一般来讲特
性如图所示由此可知想要提高检测
精度还要进行非线性校正并采取温度补
偿措施对此要进行得彻底一些电路上就
稍显复杂为了简化电路结构
以
减少传感
器线路板空间只在图的单元中与
湿
敏
电容串联一电容则等效电容为
丛
止
二
泣
用以改善湿敏特性的线性度而在
、之
单元中并联一湿敏电阻,其等效电
阻
为
十
用以对温度变化产生一定的
补偿作用
℃
℃
一
。
℃
力夕另卜甲了付一夕少巾了
一
,
巾夕一卜电子式湿
度
冲夕廿
原理
己
应
用
电
子
技
术第卷第号
张端主编实用电子电路手册
高等
教
育
出
版社
周维新电容式湿度传感器转
换
电路的
研
究第四届全国湿度与水分学术交流
会
论
文
集
一
’
唯
任多
乡
一
一
图元件温度特性曲线
三结束语
本文介绍的电路结构简
单实用在
实际使用过程中精度比较令人满意采用
简单模
拟技术进行校正和补偿对批量性生
产会稍显不利因为会带来一定的校准
工
作
量若配合二次转换电路进一步采取
非线
性校正和温度补偿措施其性能指标还会得
到明显改善
作者简
介
都
光宗张汉杰哈尔滨建筑大学信
箱
读者服务卡编号
口
参考
文献
郝光宗修德
斌电容
式湿度传感器的
线路设计原理及传感器的应用第三届全
国
湿
度与水分学术交流会论
文
集
一
航天总公司第研究院第研
究
所
惯性元件捷联平台惯导
系
统
有线随钻连续测料
系列石英挠性加速度计系列测
斜仪仪
地址北京市信箱经营计划处市
场
部
电话
联系人岳
步江谭俊峰峰
一九九七年第四期