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濕度傳感器HS1101在智能家居控制系統中的應用

作者: 時間:2013-05-15 來源:網絡 收藏

從特性曲線曲線圖上我們可以看出,HSll01具有極好的線性輸出??梢越瓶闯上鄬穸戎蹬c電容值成比例。因此在測量過程中,采集電容值即可。

2測量電路

2.1濕度定義

濕度指的是相對濕度。用%RH表示。即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣在相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓)的百分比。

2.2測量原理

HSll00是一種基于電容原理的,相對濕度的變化和電容值呈線性規律。在自動測試系統中,電容值隨著空氣濕度的變化而變化,因此將電容值的變化轉換成電壓或頻率的變化,才能進行有效地數據采集。用555集成電路組成振蕩電路,HSl 100充當振蕩電容,從而完成濕度到頻率的轉換。

2.3測量方法

HSll01濕敏傳感器是采用側面開放式封裝,只有兩個引腳,有線性電壓輸出和線性頻率輸出兩種電路。在使用時,將2腳接地,這里選用頻率輸出電路。該傳感器采用電容構成材料,不允許直流方式供電。所以我們使用555定時器電路組成單穩態電路。具體電路分析如下。

電源電壓工作范圍是UCC=+3.5~+12V。利用一片CMOS定時器TLC555.配上HSll01和電阻R2、R4構成單穩態電路,將相對濕度值變化轉換成頻率信號輸出。輸出頻率范圍是7351-6033Hz,所對應的相對濕度為0~100%。當RH=55%時,f=6660Hz。輸出的頻率信號可送至數字頻率計或控制系統,經整理后送顯示。R3為輸出端的限流電阻,起保護作用。通電后.電源沿著Uc→R4→R2→C對HSl 101充電。經過t1時間后濕敏電容的壓降Uc就被充電到TI~C555的高觸發電平(Uh=0.67Ucc),使內部比較器翻轉,OUT的輸出變成低電平。然后C開始放電,放電回路為C→R2→D→內部放電管地。經過t2時間后,Uc降到低觸發電平(Ul=0.33Ucc),內部比較器再次翻轉,使OUT端的輸出變成高電平。這樣周而復始的進行充、放電,形成了振蕩。充電、放電時間計算公式分別為:tl=C(R2+R4)ln2;t2=CR21n2;輸出波形的頻率(f)和占空比(D)的計算公式如下:f=1/T=1/(t1+t2)=1/C(2R2+R4)ln2;D=tl/T=t1/t1+t2=R2+R4/(2R2+R4);通常取R4《R2,使D≈50%,輸出接近于方波。例如,取人R2=567kQ,R4=49.9kΩ。

濕度傳感器只是保證傳感探頭的精度,在實際使用中,綜合精度除了與濕度傳感器本身元件有關,還與外圍電路的器件選擇相關。為了與HSll01溫度系數相匹配,Rl數值應取為1%精度,且最大溫漂不超過100ppm(ppm:百萬分之一,表示當溫度變化1℃,所對應的電阻相對變化量)。為了保證達到6660Hz/55%,R2與555電路選取參照如下表:

當RH=55%、TA=+25℃時,典型輸出方波頻率與相對濕度的數據對照見表3。

濕度傳感器HS1101在智能家居控制系統中的應用

濕度傳感器HS1101在智能家居控制系統中的應用

濕度傳感器HS1101在智能家居控制系統中的應用

2.4與微處理器IPC2132接口

LPC2132是一種支持實時仿真和跟蹤的16/32位基于ARM7TDMI-S內核的CPU,并帶有64KB嵌入的高速FLASH存儲器。LPC2132的實時仿真和跟蹤功能方便了代碼調試,降低了開發成本。并且I/O口能夠接受5V容限。整個濕度傳感器由于采用頻率輸出電路,接口簡單,可直接與LPC2132普通I/0對接,這里選用PO.6腳做為頻率測量接口。



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