12 湿敏传感器及其应用

数字温湿度传感器DHT12产品手册产品特性●超小体积●超低功耗●超低电压工作●卓越的长期稳定性●标准I2C及单总线输出更多详情请登陆：一、产品概述DHT12数字式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型传感器，为DHT11的升级产品。

它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有较高的可靠性与卓越的长期稳定性。

DHT12具有单总线和标准I2C两种通讯，且单总线通讯方式完全兼容DHT11。

标准单总线接口，使系统集成变得简易快捷。

具有超小的体积、较低的功耗，适合多种多样的应用场合。

I2C通信方式采用标准的通信时序，用户可直接挂在I2C通信总线上，无需额外布线，使用简单。

两种通信方式可自由切换，用户可自由选择，使用方便，应该领域广泛。

产品为4引线，连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

二、应用范围暖通空调、除湿器、测试及检测设备、消费品、汽车、自动控制、数据记录器、气象站、家电、湿度调节、医疗、及其他相关湿度检测控制。

三、产品亮点完全互换、成本低、长期稳定、相对湿度和温度测量、超长的信号传输距离、数字信号输出、精确校准、功耗极低、标准单总线数字接口、标准I2C总线数字接口、通信方式可自由选择。

四、外形尺寸（单位：mm）图1DHT12外形尽寸外部接口:1:VDD2:SDA3:GND4:SCL五、传感器性能5.1相对湿度表1：DHT12相对湿度性能表参数条件mintypmax单位分辨率0.1%RH 量程范围2095%RH 精度160%RH ±4%RH 重复性±0.3%RH 互换性完全互换响应时间21/e(63%)<10S 迟滞±0.3%RH 漂移3典型值<0.5%RH/yr图2：25℃时DHT12的相对湿度最大误差图3：温度传感器的温度最大误差六、电气特性电气特性，如能耗，高、低电平，输入、输出电压等，都取决于电源。

表3详细说明了DHT12的电气特性，若没有标明，则表示供电电压为5V。

湿敏电容传感器的应用实验1.掌握电容传感器的基本测量电路；2.掌握湿敏电容的用法；3.熟悉传感器频率信号输出的用法。

1.分析电容传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测湿度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。

1.开放式传感器电路实验主板；2.湿敏电容湿度测量模块；3.万用表、湿度计、一个装有干燥剂圆形底座；4.跳线若干。

湿度是指空气中所含有的水蒸气量。

空气的潮湿程度，一般多用相对湿度概念，即在一定温度下，空气中实际水蒸气压与饱和水蒸气压的比值（用百分比表示)，称为相对湿度（用RH 表示）。

其单位为％RH。

湿敏传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿敏电容传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本实验采用的是电容式湿度传感器。

电容式湿度传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。

如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接收的信号，常用2种方法：一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集。

电容传感器与555定时器构成的非稳态振荡电路如图2-1所示，它是典型的555非稳态电路。

555必须为CMOS型定时器。

湿敏电容CT接在555的2脚(TRI)和6脚(THR)上，R3起输出短路保护作用。

引脚7连接于电阻R4与R2之间，这样充电支路为R4，R2，CT ，放电支路为CT ，R2。

图2-1 电容传感器简易测量电路当电源VCC 接通时，CT 两端的电压V c =0，定时电路处于置位状态，由VCC 通过R 2与R 4对变量电容CT 充电，当V c 达到门限电压(23⁄VCC ) 时，定时电路翻转为复位状态，CT 通过R 2向555内部的放电管放电，当V c 降低到触发电平(13⁄VCC )时，定时电路又翻转为置位状态，CT 开始充电，这样周而复始，形成振荡。

湿敏电容传感器的应用原理1. 什么是湿敏电容传感器？湿敏电容传感器，也称为湿度传感器，是一种用于测量空气中湿度水分含量的电子器件。

它通过测量电容值的变化来判断湿度的变化，并将湿度变化转化为电信号输出。

2. 湿敏电容传感器的工作原理湿敏电容传感器是基于电容原理的测湿器件，其工作原理如下：•电容的定义：电容是指电子设备或电子元件之间的存储电荷能力，一般用C来表示，单位为法拉（F）。

•电容和间隙之间的关系：一对平行的导体板之间有一层绝缘物质时，形成一个电容。

电容的大小与导体板的面积、导体间距和绝缘材料的介电常数有关。

•湿敏电容传感器的结构：湿敏电容传感器通常由两个导电板组成，它们之间的间隙充满了吸湿材料。

当吸湿材料吸收水分时，会导致间隙的电容值发生变化。

3. 湿敏电容传感器的应用领域湿敏电容传感器在各个领域都有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：3.1 空调系统•监测空气中湿度的变化，以便调节空调温度和湿度，提供舒适的室内环境。

3.2 农业领域•用于测量土壤湿度，帮助农民合理浇水，提高农作物的产量和质量。

3.3 粮食储存•湿敏电容传感器可用于监测粮食仓库中的湿度，预防粮食受潮、发霉等问题。

3.4 医疗行业•应用于计算机化的患者监护设备中，用于测量患者的呼吸湿度，监测患者的呼吸情况。

3.5 工业控制•用于测量加工环境中的湿度，监控湿度变化并进行相应的调节，保证生产过程的稳定性和质量。

4. 湿敏电容传感器的优势和不足湿敏电容传感器具有许多优点，但也存在一些不足之处。

4.1 优势•灵敏度高：能够准确测量微小的湿度变化。

•快速响应：湿敏电容传感器的响应速度很快，能够迅速反应湿度的变化。

•成本低廉：相较于其他湿度传感器，湿敏电容传感器的制造成本较低。

•小巧便携：湿敏电容传感器体积小，重量轻，便于安装和携带。

•低功耗：湿敏电容传感器在工作时所需的电能较少，能够节省能源。

4.2 不足•数字输出需要进行模数转换：湿敏电容传感器一般输出模拟信号，如果需要数字输出，需要将模拟信号转换成数字信号。

摘要湿度传感器是指检测外界环境湿度的传感器，它将所测环境湿度转换为便于处理、显示、记录的电(频率)信号等。

它是一类重要的化学传感器，在仓贮、工业生产、过程控制、环境监测、家用电器、气象等方面有着广泛的应用。

本次设计的是湿度传感器，主要对湿度传感器的工作原理、组成结构加以论述，并对其测量原理图进行分析，进而使我们能够更深层的对湿度传感器进行理解；除此之外，在本次设计中也简要介绍了湿度传感器的相关特性以及参数如何选择，以便于用户能够正确选用相应的种类和型号。

另外，我又结合了实际案例对湿度传感器的应用技术和应用领域加以分析，并概括了其日后的发展趋势。

关键词：工作原理；组成结构；测量原理图；特性及参数选择；应用；发展趋势目录第一章引言 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 目的和意义 (2)第二章湿度及湿度传感器 (3)2.1 湿度及其表示方法 (3)2.1.1 绝对湿度 (3)2.1.2 相对湿度 (3)2.1.3 含湿量 (4)2.2 湿度传感器及其特性参数 (4)2.3 湿度传感器的分类 (6)第三章电解质型湿度传感器 (7)3.1 无机电解质湿度传感器 (7)3.1.1 氯化锂电阻湿度传感器的工作原理 (7)3.1.2 氯化锂电阻湿度传感器的结构 (7)3.1.3 氯化锂电阻湿度传感器的分类及相关特性 (8)第四章陶瓷湿度传感器 (9)4.1 组成结构 (9)4.2 工作原理及特点 (9)4.3 主要特性与性能 (10)第五章高分子湿度传感器 (12)5.1 电容式湿度传感器 (12)5.1.1 结构 (12)5.1.2 感湿机理与性能 (12)5.2 电阻式湿度传感器 (13)5.2.1 工作原理 (13)5.2.2结构 (14)5.2.2 主要特性 (14)第六章湿度传感器的测量电路 (16)6.1 电路的选择 (16)6.2 湿度传感器测量电路原理框图 (17)第七章湿度传感器的应用 (20)7.1 湿度传感器的选用 (20)7.2 湿度传感器的几种安装方式 (23)7.3 对湿度传感器性能作初步判断的几种方法 (25)7.4 湿度传感器的应用及实际案例分析 (25)7.4.1湿度传感器的应用 (25)7.4.2 实际案例分析 (28)7.5 对市场上湿度传感器产品的几点分析 (30)7.6 湿度传感器的发展趋势 (31)总结 (34)参考文献 (35)第一章引言1.1 背景介绍湿度是控制人类生活条件基本因素之一。

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。

22DT-12..风管/浸入式温度传感器有源温度传感器（0~10V）可用于风管内气体温度的测量。

选择不锈钢或是黄铜材质的套管后可用于测量水管内水温。

防护等级：NEMA 4X / IP65型号概览型号温度有源输出信号探针长度探针直径22DT-12H 50 mm 6 mm 22DT-12L 100 mm 6 mm 22DT-12N 150 mm 6 mm 22DT-12P 200 mm 6 mm 22DT-12R 300 mm 6 mm 22DT-12T450 mm6 mm技术参数电气参数供电电源 DC 15...24 V, ±10%, 0.35 W 供电电源 AC 24 V, ±10%, 0.82 VA电气接线可拆卸弹簧加载端子排,最大2.5 mm²线缆连接Ø6...10mmPG11电缆戈兰头, 带Ø6...8mm 防拉扣功能参数 多量程是输出有源信号DC 0...5/10 V输出(通过跳线可调节)最大负载5000 Ω介质空气水DC 0...5 V DC 0...10 V DC 0...5 V DC 0...10 V DC 0...5 V DC 0...10 V DC 0...5 V DC 0...10 V DC 0...5 V DC 0...10 VDC 0...5 V DC 0...10 V22DT-12..测量数据测量值温度温度测量范围温度测量精度±1% 的测量范围 (在 21 °C)材质线缆接头PA6, 黑色外壳安全提示环境湿度85%相对湿度，无结露环境温度-35...50 °C [-30...122 °F]介质温度-50...160 °C [-58...320 °F]外壳表面温度最高70 °C [160 °F]IEC/EN防护等级低压防护等级（PELV）III NEMA/UL 防护等级UL Class 2EU联合CE标志IEC/EN认证IEC/EN 60730-1 和 IEC/EN 60730-2-9UL认证申请中IEC/EN防护等级IP65NEMA/UL 防护等级NEMA 4X 质量标准ISO 9001Safety notes只有经过专业培训的工作人员可以安装此产品及相应附件该产品只能用于规定的应用范围。

传感器课程设计题目：姓名：张虎学号：0705010611班级：测控07—6班Pt_TiO2 二极管湿敏传感器Pt常被用来在金属氧化物半导体上做肖特基接触. 在常温下,Pt_TiO2界面处的电子电导对Pt_TiO2肖特基势垒高度的变化非常敏感.本设计描述了利用该性质制造的湿敏传感器的性能,并讨论了因水在Pt_TiO2界面处的化学吸附,引起表面态费米能级改变, 影响Pt_TiO2肖特基势垒的高度,从而导致了I-V 曲线的变化的物理过程, 对器件制造过程中的工艺问题也有所论述.湿敏传感器已经广泛地用于工业制造、医疗卫生、林业和畜牧业等各个领域。

在家用电器中用于生活区的环境条件监控、食品烹调器具和干燥机的控制等等。

表一中列出了陶瓷湿敏传感器的主要应用领域，以及它们的工作温度和可测控的湿度范围。

陶瓷湿敏传感器的有潜力的应用对象是家用空调器、微波炉、防止视频录像机的受潮以及一些其他家用电器。

在种植业的暖房中，最佳的蔬菜生长条件不仅使植物的生长和成熟周期缩短了，而且通过湿度的调节可以防止有害病变的发生。

在许多工业领域中需要进行干燥处理，通过控制相对湿度的方法，可以保持最佳的干燥条件，因而可以在节约能耗的条件下，确保被干燥产品的质量一致性。

食品味道的改变在很大程度上与其中水份含量有关，控制水份含量就能保持所生产食品的质量。

在食品制造工业中，对生产线的在线过程全都需要对水份含量进行监测。

湿敏传感器同样也用于电子工业。

在生产工艺过程中必须对静电事故给予特别的关注。

静电电荷的数量与湿度有直接关系，出于这个原因，在电子工业中必须将湿度调控在一个特定的范围内。

在广泛使用湿度传感器时，也必须考虑到，传感器需要和测量电路连接使用，所以，对电路也要求能在足够宽的湿度和环境温度范围内保持高精度和高稳定性。

传统的半导体湿敏器件主要有烧结型半导体陶瓷湿敏器件, 涂覆膜型陶瓷湿敏器件和多孔氧化物器件. 结型器件工作时需要加热, 后两种器件的性能随时间会有一定的漂移随着计算机技术的发展, 半导体生产技术的提高和对器件微型化, 集成化要求的日趋迫切,利用肖特基或PN 结二极管整流特性随环境湿度变化的陶瓷湿敏器件, 湿敏结型器件和MOS栅极涂膜型的器件因容易集成的优点而受到重视，本设计所叙述的Pt-TiO2肖特基接触的湿敏传感器是利用Pt_TiO2金半接触I-V 特性曲线随湿度变化而制作的器件.它具有便于集成,响应快,结构简单及工作温度低等特点.半导体陶瓷湿敏电阻结构：通常是用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成的多孔陶瓷。

湿敏传感器在各方面的应用【引言】ROTRONIC暖通净化工程用温湿度传感器：罗卓尼克公司自1967年开始研发湿度传感器，产品经过多年来的经验积累和技术改进，已经成为全球领先的湿度测量专家。

产品具有高精度和高可靠性等特点，具有竞争力的价格及灵活的组合式解决方案，深受诸多用户喜爱，在各种场合得以广泛应用。

ROTRONIC全部产品都在瑞士总部进行研发和制造，工厂拥有一流的校准实验室，ISO9001-2000质量认证。

在全球有很多分公司和有丰富经验的代理商。

ROTRONIC自1965年一直致力于温湿度测量产品的研发制造。

为了能在多种应用中，以最具竞争力的价格为客户提供更高精度、更灵活的产品，从传感器进入市场以来，ROTRONIC从未间断过对它的改进，并一直采用最佳质材料和最先进的生产技术。

ROTRONIC 全部产品都在瑞士总部研发制造(ISO9001:2000)。

ROTRONIC公司具备瑞士国家级校准服务SCS实验室(SCS065)和世界顶级的传感器设计专家和团队。

直到今天，在市场上所有可以测量和 200°C环境的湿度传感器中，传感器仍有着最为广泛的应用。

作为具有多年经验的湿度测量专家，ROTRONIC为客户提供最佳性能的OEM产品和最高性价比的温湿度解决方案，同时也为客户提供维修和校准服务。

同时ROTRONIC正为未来的传感器市场份额奋斗、打拼。

【工作原理介绍】一、工作原理湿敏随着时代的发展，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。

1 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。