Based on a unique capacitive cell, these relative humidity sensors are designed for high volume, cost sensitive applications such as air control, home appliances, and industrial process control systems also useful in all applications where humidity compensation is needed.
●High reliability and long term stability ●Patented solid polymer structure
●Suitable for linear voltage or frequency output circuitry ●Fast response time
●Individual marking for compliance to stringent traceability requirements
(1) soldering temperature profiles available on request
M AXIMUM RATINGS (Ta= 25°C unless otherwise noted)
C HARACTERISTICS
(Ta = 25°C, measurement frequency @ 10kHz unless otherwise noted)
TEMPERATURE IN °C
10075
50
25
R E L A T I V E H U M I D I T Y I N %
P E D I T I O N
S
HPC001 Rev. 7 June 2002
C HARACTERISTICS (CONT’D)
P ROPORTIONAL VOLTAGE OUTPUT CIRCUIT
Calibration data are traceable to NIST standards through CETIAT laboratory.Measurement frequency : 10kHz
Ta = 25°C
Polynomial response : C(pf)=C@55%*(1.2510-7RH 3-1.3610-5RH 2+2.1910-3RH+9.010-1)
Measurement frequency influence
In this data sheet, all capacitance measurements are @ 10kHz. However, the sensor can operate without restriction from
5kHz to 100kHz. To calculate the influence of frequency on capacitance measurements :
C@fkHz=C@10kHz(1.027-0.01185Ln(fkHz))
Polarization
In order to get a better reproducibility during measurements, always connect the case of the header (pin 2) to the ground of the circuit.
The case of the header is located on the opposite side of the tab.
Soldering instructions : see the Application Note HPC007
Internal Block Diagram
Typical Characteristics for Voltage Output Circuit
At V cc 5V - 25°C
V out =V cc *(0.00474*%RH+0.2354)
for 5 - 99% RH
Typical temperature coefficient :+0.1% RH/°C - From 10 to 60°C
DEMO BOARD AVAILABLE ON REQUEST (REF HM1510)
HPC001 Rev. 7 June 2002
RH in % RH
F REQUENCY O UTPUT C IRCUITS
HPC001 Rev. 7 June 2002
COMMENTS
This circuit is the typical astable design for 555. The HS1100/HS1101, used as varia-ble capacitor, is connected to the TRIG and THRES pin. Pin 7 is used as a short circuit pin for resistor R4.
The H S1100/H S1101 equivalent capacitor is charged through R2 and R4 to the threshold voltage (approximately 0.67Vcc) and discharged through R2 only to the trig-ger level (approximately 0.33Vcc) since R4 is shorten to ground by pin 7.
Since the charge and discharge of the sensor run through different resistors, R2 and R4, the duty cycle is determined by :
t high = C@%RH *(R2+R4)*ln2
t low = C@%RH *R2*ln2
F = 1/(t high +t low ) = 1/(C@%RH *(R4+2*R2)*ln2)Output duty cycle = t high *F = R2/(R4+2*R2)
To provide an output duty cycle close to 50%, R4 should be very low compared to R2but never under a minimum value.
Resistor R3 is a short circuit protection. 555 must be a CMOS version.
REMARK
R1 unbalances the internal temperature compensation scheme of the 555 in order to introduce a temperature coefficient that matches the HS1100/HS1101 temperature coefficient. In all cases, R1 should be a 1%resistor with a maximum of 100ppm coefficient temperature like all
other R-C timer resistors. Since 555 internal temperature compensation changes from one trademark to one other, R1 value should be adapted to the specific chip. To keep the nominal frequency of 6660Hz at 55%RH,R2 also needs slight adjustment as shown in the table.
For a frequency of 6660Hz at 55%RH
Typical Characteristics for Frequency Output Circuits
REFERENCE POINT AT 6660Hz FOR 55%RH / 25°C
Typical for a 555 Cmos type. TLC555 (RH : Relative Humidity in %, F : Frequency in Hz)
Polynomial response :
F mes(Hz)= F55(Hz)(1.1038-1.936810-3*RH+3.011410-6*RH 2-3.440310-8*RH 3)
Measurement Error
vs
Stray Capacitance
A special attention is required in order to minimize stray capacitance in the layout. The added capacitance will act as a parallel capacitance with the sensor and create a measurement error.
Stray capacitance (pF)
E r r o r i n %R H
●Q UALIFICATION PROCESS
- H S1100/H S1101 sensors have been qualified through a complete qualification process taking in account many of the requirements of the MIL STD750 including :
●Environmental and recycling information :- HS1100/HS1101 sensors are lead free components
- HS1100/HS1101 sensors are free of Cr (VI), Cd and Hg.
Solder heat and solderability
Wave soldering at 260°C + DI water clean at 45°C Mechanical shock - 1500 g, 5 blows, 3 directions
Vibration - Variable (F = 100 - 2000Hz), fixed (F = 35Hz)Constant acceleration Marking permanency
ESD - Electrostatic Discharge - H uman boby & Machine model
Salt Atmosphere MIL STD750/Method 1041/96 hours Temperature Cycling - 40°C / +85°C
High Temperature / Humidity Operating Life - 93%RH / 60°C for 1000 hours
Low humidity storage life - RH < 10%/23°C - 1000 hours Resistance to immersion in water at ambient temperature and 80°C - 160 hours
Resistance to acid vapors at 75000 ppm for nitric, sulfuric and chlorhydric acids
Resistance to many chemicals linked with home appliances/automotive or consumer applications.
The information in this sheet has been carefully reviewed and is believed to be accurate;however, no responsability is assumed for inaccuracies.Furthermore, this information does not convey to the purchaser of such devices any license under the patent rights to the manufacturer.Humirel reserves the right to make changes without further notice to any product herein.Humirel makes no warranty,representation or guarantee regarding the suitability of its product for any particular purpose, nor does Humirel assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit and specifically disclaims any and all liability, including without limitation consequential or incidental damages.? T ypical ? parameters can and do vary in different applications.All operating parameters, including ? T ypical ? must be validated for each customer applications by customer’s technical experts.Humirel does not convey any license under its patent rights nor the rights of others.Humirel products are not designed, intended, or authorized for use as components in systems intended for surgical implant into the body, or other application intended to support or sustain life, or for any application in which the failure of the Humirel product could create a situation where personal injury or death may occur.Should buyer purchase or use Humirel products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold Humirel and its officers, employees, subsidaries, affiliates and distributors harmless against all claims, costs, damages and expenses, and reasonable attorney fees arising out of, directly or indirectly, any claim of presonal injury or death associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges that Humirel was negligent regarding the design or manufacture of the part.Humirel is a registred trade mark of Humirel.
HPC001 Rev. 7 June 2002
ORDERING INFORMATION :
HS 1100 : HPP 800 A 001 (MULTIPLE PACKAGE QUANTITY OF 50 PIECES)HS 1101 : HPP 801 A 001 (MULTIPLE PACKAGE QUANTITY OF 48 PIECES)
CAPACITIVE RELATIVE HUMIDITY SENSOR.
SAMPLE KIT OF HS1100-HS1101
IS AVAILABLE THROUGH HUMIREL WEB SITE
All these tests are regularly performed on different lots from production. More information are available on request
基于SHT75温湿度传感器的设计与应用 Design and Application of Temperature and Humidity Sensors Based on SHT75 作者：刘锋王平付蔚重庆邮电大学网络控制技术与智能仪器仪表重点实验 室来源: 电子产品世界 摘要：系统基于SHT75温湿度传感器，利用EPA总线技术，实现有线网络的通信和对工业现场温度与湿度的监测，为用户提供一个适时性与便利性的远程监测系统。 关键词：EPA总线技术；网络通信；SHT75；温湿度传感器 *本项目得到了国家863项目（2006AA040301）资助。 2008年9月17日收到本文修改稿。 引言 在工业现场，特别是那些环境因素对生产过程影响比较大的车间，对现场环境因素的监测很重要，而随着工业自动化的迅速发展，工业以太网在工业中应用的普及，它能使用户对现场的一些环境因素实现一个远程的监测，突显其便利性和适时性。本系统就是基于SHT75温湿度传感器，利用工业以太网技术，实现对工业现场的温湿度的远程监测。 温湿度测量的系统设计
在工业现场中使用温湿度传感器，为了达到远程监测的目的，就少不了与工业以太网或其它工业现场总线网络相连，本系统就利用工业以太网技术，由传感器SHT75采集工业现场的温湿度，经过CPU处理，通过工业以太网进行通信，实现上位机对现场环境温湿度的数据采集、监测。 本温湿度测量系统包含了微处理器（C8051F120）、存储器、传感器模块、网络通信接口、串口通信等重要组成部分。在该设计中，电源使用了以太网供电设备，该设备除了用于网口通信，还提供设计中所需要的电源。该电源经过电平转换，为微处理器、存储器、传感器模块等提供所需的+5V和+3.3V电压。微处理器 C8051F120通过I/O口与传感器模块进行数据交换。温湿度测量系统的硬件框图如图1所示。 图1 温湿度测量系统框图 处理器C8051F120
光纤通信原理（论文） 文献综述 学院：电气工程学院 题目：光纤湿度传感器应用
光纤湿度传感器研究进展 文献综述 学院：电气工程学院专业：通信工程 摘要：光纤湿度传感器是传感器的重要组成部分，而光纤湿度传感器的使用敏感材料也很多，原理也各有异同，导致传感器结构不同、检测方式有差异和成本相差较大等问题,引起了研究者的广泛兴趣。本文比较了几种主要光纤湿度传感器的特点，并对光纤湿度传感技术目前存在的问题及发展趋势进行了讨论。 关键词：光纤湿度传感器；湿度；敏感材料 1.引言 光纤湿度传感器具有体积较小，响应速度较快，抗电磁干扰强，适应温度范围大，动态范围较大，灵敏度非常高的特点，在恶劣的环境中能发挥天然的优势。因而在国防科研、石油化工和电力等领域的湿度检测中有着广阔的应用前景[ 1]。 光学湿度传感器主要是利用光学材料在空气相对湿度发生变化后, 材料的物理和化学特性将发生变化，介质感受到相应的变化，从而引起波长光学参数，光波导和反射系数的变化进行的湿度测量[1]。 2.光纤湿度传感器的分类 按照不同的传感原理，光纤湿度传感器可分为两类：一类是光功率检测型[12]，即外界湿度变化引起传输光功率的变化，如基于锥形光纤[13-15] [16,17]、塑料包层石英光纤[18,19]等湿度传感器；另一类是波长检测型 [20,21]，即外界湿度变化引起涂敷在传感器表面的湿敏材料有效折射率发生变化，进而导致中心波长发生漂移，如基于布拉格光纤光栅[22-25]、长周期光纤光栅[26-29]、光纤Fabry-Perot腔[30-33]等湿度传感器。 1.3.1 2.1光功率检测型 2.1.1光纤传光式湿度传感器 光纤传光式湿度传感器的传感原理为：当湿敏材料薄膜与空气湿度相互接触后，湿敏材料发生化学反应导致其光学参数发生变化。因此，通过测量湿敏材料
智能绝对湿度传感器 使用说明书 绝对湿度传感器性能达到了国内外一流水平，是目前湿度环境测试的最理想产品之一。采用原装进口湿敏元件，配以先进的单片机电路和全量程温度补偿电路设计，保证了传感器在全量程输出具有线性好、精度高、稳定性能强、一致性好、使用寿命长、远距离传输不失真、响应速度快、抗干扰能力强等优点。温度测量精度±0.3℃、湿度测量精度±2%RH，绝对湿度精度±0.5g。 本产品可以根据用户的需要增加温湿度的上下限报警功能（开关量输出）。 应用场合： 广泛应用于图书、档案馆、超市、生产车间、工业自动化、HVAC 暖通空调、医药化工、通讯机房、环境监测、洁净厂房、智能楼宇、电信基站本品可配套计算机系统和二次仪表，使用方便，连接简单。 一、性能参数 1、供电：电流型：DC24V
电压型、网络型：DC24V（12V～24VDC） 2、测量精度：温度±0.3℃（10℃～50℃，其它段不高于±1.5℃）；湿度±2%RH(10%RH～90%RH，其它段不高于±4%RH)；绝对湿度精度±0.5g（10℃～50℃范围内，其它段不高于±1g） 3、量程： 网络型：温度-40℃～125℃，湿度：0%RH～100%RH 电流（电压型）：温度在-40℃～125℃范围内用户自定，湿度：0%RH～100%RH。 4、输出值 网络型：全量程输出温度、湿度、和绝对湿度 电流（电压）型：在0～200g范围内用户自定 5、显示分辨率0.1 6、电路工作条件：-40℃～75℃，5%RH～95%RH（非结露） 7、探头工作条件：-40℃～125℃，0%RH～100%RH（非结露），螺纹安装或者法兰安装时，被测气体内的压力不超过2MPa; 8、液晶同步显示：温度/湿度 温度/露点/绝对湿度 9、负载：电压输出阻抗250Ω，电流输出阻抗≤500Ω 10、绝缘强度＞500MΩ 11、传感器漂移：湿度≤1%RH/y，温度≤0.1℃/y 12、测量重复性：湿度≤1%RH，温度≤0.1℃ 13、安装方式：壁挂：葫芦孔挂装或螺丝固定墙面
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题目传感器电容式湿度传感器的应用 姓名 学号 系（院）_电子电气工程学院_ 班级 目录 前言 (3) 1. 绪论 (1) 1.1电容式传感器的工作原理 (1)
1.2电容式传感器的特点 . (4) 2. 系统设计 (6) 2.1硬件电路设计 (6) 2.2 湿敏电容器的特性 (8) 2.3 电容式传感器数据处理 (8) 2.4测试结果 (8) 结论 (10) 参考文献 (11) 淄博职业学院 前言 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。在电子科学技术日益发达的今天, 人类对自身的生活环境及工作环境要求越来越高。湿度的监测与控制在国民经济各个部门，如国防、科研、煤炭开采和井下监测以及人生活等诸多领域有着非常广泛的应用。众所周知, 湿度的测量较复杂，而对湿度进行控制更不易。人们熟知的毛发湿度计、干湿球湿度计等已不能满足现代工作条件和环境的要求。为此，人们研制了各种湿度传感器，其中电阻和电容型湿度传感器以其测量范围宽, 响应速度快, 测量精度高, 稳定性好, 体积小, 重量轻，制造工艺简单等显示出极大的优越性, 在实际中得到了广泛应用。由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同。其性能和技术指标有很大差异，因而价格也相差甚远。湿度是一个重要的物理量，航天航空，计量等许多环境中需要在高温下进行湿度的测量，很多行业中，如发电、纺织食品、医药、仓储、农业等，对温度、湿度参量的要求都非常严格，目前，在低温条件下，（通常是指100℃以下），湿度
测量已经相对成熟，有商品化产品，并广泛应用于各种行业，另外有许多以行业需要在高温环境下测量湿度，如航天航空、机车舰船、发电变电、冶金矿山、计量科研、电厂、陶瓷、工业管道、发酵环境实验箱、高炉等场合，这时，湿度测量结果往往不如低温环境下的测量结果理想，另外，在恶劣的环境下工作，例如气流速度、温度、湿度变化非常剧烈或测量污染严重的工业化气体时，将使精度大大下降。然而，随着科技的进步，人们对湿度的测量设备进行了越来越深层的研究，本文就以电容型湿度传感器进行阐述。 1. 绪论 1.1电容式传感器的工作原理 电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，它本身就是一种可变电容器。由于这种传感器具有结构简单，体积小，动态响应好，灵敏度高，分辨率高，能实现非接触测量等特点，因而被广泛应用于位移、加速度、振动、压力、压差、液位、等分含量等检测领域。 这里主要介绍电容式传感器的原理、结构类型、测量电路及其工程应用。当被测量的变化使S 、d 或ε任意一个参数发生变化时，电容量也随之而变，从而完成了由被测量到电容量的转换。当式中的三个参数中两个固定，一个可变，使得电容式传感器有三种基本类型：变极距型电容传感器、变面积型电容传感器和变介电常数型电容传感器。电容式传感器的测量电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。因此，常用的测量电路主要有桥式电路、调频电路、脉冲宽度制电路、运算放大器电路、二极管双T 形交流电桥和环行二极管充放电法等。调频电路实际是把电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分, 当输入量导致电容量发生变化时，振荡器的振荡频率就发生变化。虽然可将频率作为测量系统的输出量，用以判断被测非电量的大小，但此时系统是非线性的，不易校正，因此必须加入鉴频器，将频率的变化转换为电压振幅的变化，经过放大就可以用仪器指示或记录仪记录下来。
扬州大学能源与动力工程学院 课程设计报告 题目：基于湿度传感器的测量电路设计 课程：传感器与测控电路课程实习 专业：测控技术与仪器 班级: 测控0802 姓名: 学号: 指导老师:
总目录第一部分：任务书 第二部分：课程设计报告 第三部分：设计电路图 第四部分：实习报告
《传感器与测控电路课程实习》课程设计任务书 课题：基于湿度传感器的测量电路设计 一个电子产品的设计、制作过程所涉及的知识面很广；加上电子技术的发展异常迅 速，新的电子器 件的功能在不断提升，新的设计方法不断发展，新的工艺手段层出不穷， 它们对传统的设计、制作方法提岀了新的挑战。但对于初次涉足电子产品的设计、制作 来说，了解并实践一下传感器选择与测控电路的设计、制作的基本过程是很有必要的。 由于所涉及的知识面很广，相应的具体内容请参考本文中提示的《传感器原理及应用》， 《测控电路》,《模拟电子技术基础实验与课程设计》，《电子技术实验》等书的有关章节。 一、 基于湿度传感器的测量电路设计简介 应用IH3605型温度传感器与集成运放设计测量湿度的电路，测量相对湿度(RH)的 范围为0%、 100%,电路输岀电压为O'lOV 。要求测量电路具有调零功能和温度补偿功能。 使用环境温度为0°C ?85°C 。 二、 基于湿度传感器的测量电路设计的工作原理：IH3605型湿度传感器 本课题中测量电路组成框图如下所示： 测量电路由湿度传感器，差动放大器，同相加法放大器等主电路组成；为了实现温 度补偿功能，选 择钳电阻温度传感器采集坏境温度，通过转换电桥和差动放大，输入同 相加法器实现加法运算，补偿坏境温度对湿度传感器的影响，其中转换电桥工作电压由 差动放大器输出电压通过电压跟随器提供。 三、设计目的 湿 度 ！ I 传 感 器
湿度传感器原理与应用知识 随着时代的发展，科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门，越来越需要采用湿度传感器，对产品质量的要求越业越高，对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。如何使用好湿度传感器，如何判断湿度传感器的性能，这对一般用户来讲，仍是一件较为复杂的技术问题。 一、湿度传感器的分类 湿度传感器，基本形式都为利用湿敏材料对水分子的吸附能力或对水分子产生物理效应的方法测量湿度。有关湿度测量，早在16世纪就有记载。许多古老的测量方法，如干湿球温度计、毛发湿度计和露点计等至今仍被广泛采用。现代工业技术要求高精度、高可靠和连续地测量湿度，因而陆续出现了种类繁多的湿敏元件。 湿敏元件主要分为二大类：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，利用水分子附着或浸入某些物质后，其电气性能（电阻值、介电常数等）发生变化的特性可制成电阻式湿敏元件、电容式湿敏元件；利用水分子附着后引起材料长度变化，可制成尺寸变化式湿敏元件，如毛发湿度计。金属氧化物是离子型结合物质，有较强的吸水性能，不仅有物理吸附，而且有化学吸附，可制成金属氧化物湿敏元件。这类元件在应用时附着或浸入被测的水蒸气分子，与材料发生化学反应生成氢氧化物，或一经浸入就有一部分残留在元件上而难以全部脱出，使重复使用时元件的特性不稳定，测量时有较大的滞后误差和较慢的反应速度。目前应用较多的均属于这类湿敏元件。另一类非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，利用热力学方法测量的热敏电阻式湿度传感器，利用水蒸气能吸收某波长段的红外线的特性制成的红外线吸收式湿度传感器等。 1、电解质湿敏元件 利用潮解性盐类受潮后电阻发生变化制成的湿敏元件。最常用的是电解质氯化锂（LiCl）。从1938年顿蒙发明这种元件以来，在较长的使用实践
电子器件 Chinese Journal of Electron Devices 第39卷第3期2016年6月 Vol 39 No.3 June 2016 Research on High Polymer Capacitive Humidity Sensor TANG Chen ，WAN Heng *，WANG Kaikai （School of Electrical and Electronic Engineering ，Shanghai Institute of Technology ，Shanghai 201418，China ） Abstract ：With the rapid development of industry ，the temperature sensing and controling are increasingly strin?gent.Temperature sensors are hard to keep up with people ’s needs.This article through the micropore surface struc?ture optimization design of the humidity sensor and the humidity sensitive material improves the humidity sensing properties.The measurement of humidity sensor circuit optimization is improved ，and finally verified by experi?ments measuring the effect of humidity sensor improved superior.Key words ：high polymer ；humidity sensitive capacitor ；moisture measurement ；humidity sensor EEACC ：7230；7320R doi ：10.3969/j.issn.1005-9490.2016.03.014 高分子电容型湿度传感器研制 汤 辰，万 衡*，王凯凯 （上海应用技术学院电气与电子工程学院，上海201418） 摘 要：随着工业的快速发展，对温度检测和控制日益严格，温度传感器已无法跟上人们的需求，通过优化湿度传感器的表 面结构和对感湿材料微孔设计提高了感湿特性，增强感湿材料的感湿特性，并对湿度传感器测量电路进行改进，提高微小电容测量，设计湿度测试系统。通过实验验证了改进后的湿度传感器测量效果更优越。 关键词：高分子；湿敏电容；湿度测量；湿度传感器中图分类号：TP253 文献标识码：A 文章编号：1005-9490（2016）03-0571-05 随着我国的经济快速发展，许多行业诸如电力、电子石化、冶金、医疗、航空航天等对湿度测量的精度要求越来越严格，湿度测量逐渐成为一门重要的研究领域。湿度传感器从简单化向集成化、多参数化、智能化方向迅速发展［1］。高分子湿敏电容作为第三代的湿度传感器迅速发展起来，但目前电容型湿度传感器在实际应用中常存在线性差、湿滞大、精度低、成品率低、性能不稳定等缺点，特别在低湿范围（0.2%RH~10%RH ）内电容量几乎上没有变化，易出现失灵现象。鉴于此，本文重点从湿敏电容结构设计和对湿度测量电路改进两个方面提高湿度传感器测量特性。 1 湿敏电容结构设计 1.1 微孔设计 根据Fick 扩散第二法则和Darcy 流动法则，水 分子在微孔中的扩散过程可用式（1）表示： M t /M sat =1-8π2∑m =0∞ 1(2m +1) 2exp é?ù?-π2D (2m +1)2t l （1） 式中：M t 为t 时的吸收量；M sat 为完全浸润时的吸收量；l 为厚度；m 为微孔的数量；D 为扩散系数，其 中D 与微孔的直径和体积的分布相关。 从上述公式可以看出水分子在感湿材料扩散，和感湿材料微孔的数量和大小有直接关系。同时再根据聚酰亚胺的感湿机理，发现当环境湿度改变以后，有效介电常数的变化由式（2）给出： Δεr ≈KPR H εH 2 o （2） 式中：K 为比例系数，R H 为相对湿度，P 为感湿膜的 气孔率。又因电容的变化与εr 有关，也就与相对湿度有关，可以给出当相对湿度改变时，电容发生的相对变化为： ΔC p =ε0Δεr A d =KPR H εH 2 O ε0A d （3） 感湿材料的微孔设计对湿度测量结果有直接 ————————————收稿日期：2015-07-15 修改日期：2015-08-14
基于单片机的湿度传感器设计 一系统方案 1.1系统功能 本文设计的湿度传感器应具备以下功能： （1）能够感受环境中的湿度变化。 （2）能够将环境中的湿度变化转化为电信号。 （3）系统能够对采集到的湿度信号进行分析处理。 （4）能够将环境中的湿度以相对湿度的形式显示出来便于观察记录。 （5）系统反应快、灵敏度高、稳定性好，具有一定的抗干扰能力。 （6）电路简单，操作方便、性价比高、实用性强。 根据系统功能要求，湿度传感器系统图包含以下模块： 信号采集模块信号处理存储模块信号显示模块 图1.1湿度传感器系统框图 1.2系统组成模块 1.2.1信号采集模块设计 本设计为智能式湿度传感器的设计，信号采集模块主要是用于测量环境中湿度变化，并将湿度变化转变成电信号的变化。因此，我们需要一个湿度传感器。和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。每提高—个百分点．对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。 生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低温段(0一80％RH)为±2％RH，而高湿段(80—100％RH)为±4％RH。而且此精度是在某一指定温度下(如25℃)的值。如在不同温度下使用湿度传感器．其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5％RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话，奢谈测湿精度将失去实际意义。所以控湿首先要控好温，这就是大量应用的往往是温湿度—体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5％RH的精度就足够了。因此在本次设计中选用DHT11温湿传感器作为本次设计湿度采集模块。 DHT11数字温湿度传感器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
湿度传感器工作原理及应用 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。从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同．其性能和技术指标有很大差异，因而价格也相差甚远。对使用者来说，选择湿度传感器时，首先要搞清楚需要什么样的传感器；自己的财力允许选购什么档次的产品，权衡好“需要与可能”的关系，不致于盲目行事。我们从与用户的来往中，觉得有以下几个问题值得注意。 1．选择测量范围 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、自动控制拄术紧密结合着。测量的目的在于控制，测量范围与控制范围合称使用范围。当然，对不需要搞测控系统的应用者来说，直接选择通用型湿度仪就可以了。下面列举一些应用领域对湿度传感器使用温度、湿度的不同要求，供使用者参考(见表1)。用户根据需要向传感器生产厂提出测量范围，生产厂优先保证用户在使用范围内传感器的性能稳定一致，求得合理的性能价格比，对双方来讲是一件相得益彰的事情。2、选择测量精度 和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。每提高—个百分点．对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元，而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。 生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低温段(0一80％RH)为±2％RH，而高湿段(80—100％RH)为±4％RH。而且此精度是在某一指定温度下(如25℃)的值。如在不同温度下使用湿度传感器．其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5％RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话，奢谈测湿精度将失去实际意义。所以控湿首先要控好温，这就是大量应用的往往是温湿度—体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。 多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5％RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用±3％ RH 以上精度的湿度传感器。与此相对应的温度传感器．其测温精度须足±0.3℃以上，起码是±0.5℃的。而精度高于±2％RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。国家标准物质研究中心湿度室的文章认为：“相对湿度测量仪表，即使在20—25℃下，要达到2％RH的准确度仍是很困难的。” 3、考虑时漂和温漂 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。请使用者在选择传感器时考虑好日后重新标定的渠道，不要贪图便宜或迷信洋货而忽略了售后服务问属。 温漂在上1节已经提到。选择湿度传感器要考虑应用场合的温度变化范围，看所选传感器在指定温度下能否正常工作，温漂是否超出设计指标。要提醒使用者注意的是：电容式湿度传感器的温度系数α是个变量，它随使用温度、湿度范围而异。这是因为水和高分子聚合物的介电系数随温度的改变是不同步的，而温度系数α又主要取决于水和感湿材料的介电系数，所以电容式湿敏元件的温度系数并非常数。电容式湿度传感器在常温、中湿段的温度系数最小，5-25℃时，中低湿段的温漂可忽略不计。但在高温高湿区或负温高湿区使用时，就一定要考虑温漂的影响，进行必要的补偿或订正。
CHR-01阻抗型高分子湿度传感器 （湿敏电阻）产品规格书 一.应用范围： 本资料适用于阻抗型高分子湿度传感器,型号CHR-01 二.外型尺寸及内部结构示意图: 1—外壳(ABS) 2—基片(AL2O3) 3—电极4—感湿材料5—引脚 三.电性能参数表1 工作电压1V AC（50Hz ～ 2 K Hz） 检测范围20%～ 90% RH 检测精度±5% 工作温度范围最高使用温度0℃～＋85℃120℃ * 特征阻抗范围30 (21 ～ 40.5) KΩ ( 60%RH, 25℃) 响应时间≤12 s (20%～ 90%) 湿度飘移（/年）≤±2% RH 湿滞≤ 1.5%RH * 元件使用在(85 - 120℃)时,需在高温下标定,器件外壳需另制 ** 25℃标准曲线见图2 *** 0-60℃阻抗特性数据见表2及图3
表2：0~60℃湿度阻抗特性数据 单位: KΩ * 所有数据均由LCR数字电桥在1VAC/1KHZ测试所得。 四、应用电路建议 1、如使用模拟电路，建议将湿度信号变为电压信号输出，请向厂家索取。 2、可采用555时基或RC振荡电路，将湿度传感器等效为阻抗值，测量振荡频率输出，振荡频率在1K Hz左右，（在60%RH，25℃）（建议串联电容采用温度系数低，精度在±5% J级有机聚合物电容，例如涤纶或聚丙烯类电容） 3、对于采用单片机电路采集信号，可参考厂家提供的《湿度传感器单片机应用指南》 五.引用标准 GB/T15768-95 电容式湿敏元件及湿度传感器总规范 SJ/T10431-93 湿敏元件用湿度发生器和湿度测试方法 SJ20760-99 高分子湿度传感器总规范 六.注意事项 1.不要对元件使用直流电源，检测时请使用电桥阻抗（LCR）测试设备 2.避免硬物或手指直接接触元件表面，以免划伤或污染敏感膜 3.焊接时温度不能过高（<180℃，2S 膜表面），使用低温烙铁或用镊子保护 4.尽量避免在以下环境中直接使用：盐雾，腐蚀性气体：强酸（硫酸，盐酸）， 强碱，有机溶剂（酒精，丙酮等）
湿度传感器的原理及其应用 随着时代的发展，科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门，越来越需要采用湿度传感器，对产品质量的要求越业越高，对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。如何使用好湿度传感器，如何判断湿度传感器的性能，这对一般用户来讲，仍是一件较为复杂的技术问题。 一、湿度传感器的分类及感湿特点 湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。 国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。湿度传感器具有如下特点： 1、精度和长期稳定性 湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到±2%~±3%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。 2、湿度传感器的温度系数 湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般 0.2~0.8%RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。 3、湿度传感器的供电 金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。 4、互换性 目前，湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，（但互换性仍很差）取得了较好效果。 5、湿度校正 校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。 二、对湿度传感器性能作初步判断的几种方法 在湿度传感器实际标定困难的情况下，可以通过一些简便的方法进行湿度传感器性能判断与检查。
室内温湿度传感器 一、概述 PRT-THS-EXX精密型温湿度传感器是采用最新专利技术的半导体敏感器件设计方案，用于测量室内环境的温度、湿度的一体化智能监控模块。产品不仅具有显示直观、精度高、成本低、外形美观、安装方便等特点，而且特别具有专利技术的自恢复自校准功能，因此，产品测量精度高、长期稳定性好。本公司提供有RS485接口、干节点输出接口、4-20mA模拟输出等多种型号产品，为用户提供全系列温湿度监控解决方案，已经广泛应用于通讯机房、IDC数据机房、空调室、实验室、图书馆、办公室等室内场所的温湿度测量。 二、主要功能 (1)采用最新专利技术设计方案，具有自恢复自校正功能，精度高，一致性好。 (2)大屏幕高亮度LCD显示，观察直观、操作简便。 (3)具有温度单位选择：摄氏度(℃)、华氏度(℉)可设置，可在全球范围使用。 (4)具有温度、湿度误差校正设置，方便进行定期校验。 (5)具有RS485接口，采用标准MODBUS协议，便于远程监控系统集成。（PRT-THS- E10）。 (6)具有温度、湿度测量范围设置，提供4～20mA信号输出，用于传统数据采集应用。 （PRT-THS-E20） (7)具有温度、湿度告警范围设置，提供干接点告警信号输出，实现本地告警功能。 （PRT-THS-E30） (8)外接端口具有抗电磁干扰设计，可靠性高。 (9)电源输入具有防反功能，电源输入正负反接不损坏设备。 (10)模块化结构，安装、维护方便。 三、产品型号及主要技术参数 型号PRT-THS-E10PRT-THS-E20PRT-THS-E30 输出方式 RS485接口4～20mA输出光继电器输出MODBUS-RTU协议 负载能力： 12V电源：100Ω(推 荐) 24V电源：250Ω(推 荐) 触点电压：<40V 触点电流：<100mA 输出电阻：<50Ω 输入电源范围额定：12VDC 额定：12V/24VDC 额定：12VDC
CHR02型 高分子湿度传感器规格书 HUMIDITY SENSOR SPECIFICATIONS 一.原理 阻抗型高分子湿度传感器(湿敏电阻, 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。 二、应用 适合电子温湿度计,加湿机,除湿机,空调以及其他需湿度测量的场所 三、特性 具有良好的敏感特性及防水性能,并具备优异的长期稳定性。可直接替代国内外各类其他同类产品。 四、型号命名 C HR 02 — XXX X X 公司代号湿敏电阻编号阻值尺寸外壳 233 (23 K Ω L 大 Y 带圆型外壳 313 (31K Ω S 小 F 带方型外壳 653 (65K Ω N 无外壳备注: 1、标称阻值指在温度为25℃,相对湿度为60%RH 下所测量阻抗值 2、尺寸 L:指引脚间距为5.08mm , S :引脚间距为2.54mm
3、外壳通常情况下L 型选大尺寸圆型外壳,S 型选方形小外壳具体尺寸见图 一、图二 4、本规格书所有参数均由LCR 数字电桥在(1K Hz ,1V 下所测阻抗 5、基本参数 温度为25℃,相对湿度为60%RH 型号 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 产品名称高分子湿敏电阻广州西博臣科技有限公司发行 日期 2005年2月 31日型号 CHR02 系列 批准: 版本1 2005年1月10日 审核: 版本2 编制: 版本3 CHR02-223 2200 660 180 64 23 9.8 4.3 2.2 CHR02-313 2300 680 230 78 31 14 6.7 3.6 CHR02-653 5000 1800 530 180 65 26 12 5.8 单位:K 五、电性能参数表1 工作电压1V AC(50Hz ~ 2 K Hz 检测范围20%~ 90% RH 检测精度±5% 工作温度范围最高使用温度0℃~+85℃120℃ *
基于51单片机SHT11温湿度传感器检测程序(含电路图) ? 下面是原理图： 下面是SHT11与MCU连接的典型电路： 下面是源代码： #include
unsigned?int?i; float?f; } value; /******************************************************** ?位定义 ********************************************************/ sbit lcdrs=P2^0; sbit lcdrw=P2^1; sbit lcden=P2^2; sbit SCK = P1^0; sbit DATA = P1^1; /******************************************************** 变量定义 ********************************************************/ uchar table2[]="SHT11 温湿度检测"; uchar table3[]="温度为：℃"; uchar table4[]="湿度为："; uchar table5[]="."; uchar wendu[6]; uchar shidu[6]; /******************************************************** 1ms延时函数 ********************************************************/ void?delay(int?z) { int?x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=125;y>0;y--); } /******************************************************** 50us延时函数 ********************************************************/ void?delay_50us(uint t) { uint j; for(;t>0;t--) for(j=19;j>0;j--); } /******************************************************** 50ms延时函数 ********************************************************/ void?delay_50ms(uint t) { uint j;
基于HS1101 的湿度传感器及其变送器的设计1引言 湿度传感器是根据某种物质从其周围空气中吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，从而获得该物质的吸水量和周围空气的湿度。 湿度传感器分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，由于它具有灵敏度高、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。但电阻对温度的敏感因而限制了器件在较大温度范围内的应用，因而电容湿度传感器越来越受到重视。 2 湿敏元件及变送器芯片特性 目前，生产湿敏电容的主要厂家是法国Humirel 公司。它生产的HS1101 测 量范围是0%,100%RH，电容量由162PF 变到200PF，其误差不大于?2%RH;响应时间小于5S;湿度系数为0.34PF/?;年漂移量0.5%RH/年，长期稳定。图1 为HS1101 湿敏电容的湿度-电容响应曲线。 湿度变送器采用了美国 BB 公司生产的XTR105芯片，该变送器具有以下特点: a 工作范围宽; b 测量精度高; c 电路简单; d 可靠性好，使用寿命长; e 抗干扰能力强; f 工作温度范围宽(-40,+85?)
3 湿度测量电路 HS1101在电路中相当于一个电容器件，它的电容量随着所测空气湿度的增加而增大，为了能将电容的变化转换成电压的变化，我们设计了振荡电路、消除零点电容影响电路、整流电路、积分电路、电压—电流转换电路、放大电路等，其工作原理简图如图2 所示。 3.1 振荡电路 振荡电路的作用是将电容的变化量转化为频率可变的方波。由图3 可知，这是一个非对称多谐振荡器。或非门G1 工作在电压传输特性的转折区，把它的输出电压直接连接到或非门G2 的输入端。G2即可得到一个介于高低电平之间的静态偏置电压，从而使G2 的静态工作点也处于电压传输特性转折区上。反馈环路中电容使电路在两个暂稳态之间往复振荡。 由于电容充放电的时间T为2.2RC，所以输出的方波频率:
家庭当中常用的传感器主要有温度传感器、气体传感器、光传感器、超声波传感器以及红外线传感器等等。其中温湿度传感器在家电应用最为普遍，它不仅给生活带来极大的便利，还能使家庭内外的空气相平衡。 随着生活水平的提高，家具智能化的需求逐步显现，温度、湿度等数据采集的应用也开始显现出越来越大的市场潜力。通过温湿度传感器，C8051F985低功耗MCU，CP2403 LCD 驱动，和LCD显示器构建一个用于家庭等温度、湿度数据采集的系统，该系统主要用于方便、及时的获取室内、外的温度、湿度等数据(也可和其他传感器集成扩展数据采集应用范围)。家庭数据采集系统的工作原理 使用温湿度传感器，C8051F985低功耗处理器，CP2403 LCD驱动，都具有I C通信接口，可做成模块，只需要选用自己的LCD显示器即可。 典型应用如下：室内、室外各放置温湿度传感器(以下简称采集节点)一个，定时唤醒采集温度、湿度原始数据，经过温湿度传感器内部的AD转换器，和出厂校准的原始数据处理，转换成温、湿度最终数据，经由I C总线传递到低功耗处理器C8051F985处理。C8051F985低功耗处理器决定启用哪个采集节点，以此降低功耗，并控制CP2403 LCD驱动，将数据最终显示LCD显示器上。本文使用的Si7001温湿度传感器，C8051F985低功耗处理器，CP2403 LCD驱动，都具有I2C通信接口，可做成模块，只需要选用自己的LCD显示器即可。典型应用如下：室内、室外各放置2个Si7001温湿度传感器(以下简称采集节点)，定时唤醒采集温度、湿度原始数据，经过Si7001内部的AD转换器，和出厂校准的原始数据处理，转换成温、湿度最终数据，经由I2C总线传递到低功耗处理器C8051F985处理。C8051F985低功耗处理器决定启用哪个采集节点，以此降低功耗，并控制CP2403 LCD驱动，将数据最终显示LCD显示器上。 家庭数 据采集系统的性 能- 各节点 功耗① Si7001的功耗 Si7001湿度测量 周期内典型的电 流为240uA，温度 测量周期内典型 的电流为320uA， 睡眠电流0.2uA， 每分钟进行一次 温、湿度测量的平 均功耗仅为1uA。 ②C8051F985的功 耗C8051F985睡眠电流10nA，工作电流150uA/MHz ③CP2403的功耗。睡眠电流0.02μA，工作电流<3uA。以每分钟测量一次，工作频率4MHz进行计算，平均功耗为不超过15uA，非常适合电池供电