HS1101程序及应用原理.doc

HS1101 程序及应用原理??????? HSll01是法国Humirel公司推出的一款电容式相对湿度传感器。该传感器可广泛应用于办公室、家庭、汽车驾驶室、和工业过程控制系统等，对空气湿度进行检测。与其他产品相比，有着显著的优点：无需校准的完全互换性：长期饱和状态，瞬间脱湿：适应自动装配过程，包括波峰焊接、回流焊接等；具有高可靠性和长期稳定性：特有的固态聚合物结构：适用于线性电压输出和线性频率输出两种电路；响应时间快。1．1基本参数??????? 基本参数如表l所示。默认测量温度rct=25~C，测量时HSll01工作频率为10Khzo 1．2特性曲线??????? 如图1。测量温度Tα=25。C，测量时HSll01工作频率为10Khzo ??????? 从特性曲线曲线图上我们可以看出，HSll01具有极好的线性输出。可以近似看成相对湿度值与电容值成比例。因此在测量过程中，采集电容值即可。2测量电路2．1湿度定义??????? 湿度指的是相对湿度。用％RH表示。即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与其空气在相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。2．2测量原理??????? HSll00湿度传感器是一种基于电容原理的湿度传感器，相对湿度的变化和电容值呈线性规律。在自动测试系统中，电容值随着空气湿度的变化而变化，因此将电容值的变化转换成电压或频率的变化，才能进行有效地数据采集。用555集成电路组成振荡电路，HSl 100湿度传感器充当振荡电容，从而完成湿度到频率的转换。2．3测量方法??????? HSll01湿敏传感器是采用侧面开放式封装，只有两个引脚，有线性电压输出和线性频率输出两种电路。在使用时，将2脚接地，这里选用频率输出电路。该传感器采用电容构成材料，不允许直流方式供电。所以我们使用555定时器电路组成单稳态电路。具体电路分析如下。??????? 电源电压工作范围是UCC=+3．5～+12V。利用一片CMOS定时器TLC555．配上HSll01和电阻R2、R4构成单稳态电路，将相对湿度值变化转换成频率信号输出。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。输出的频率信号可送至数字频率计或控制系统，经整理后送显示。R3为输出端的限流电阻，起保护作用。通电后．电源沿着UcR4→R2→C对HSl 101充电。经过t1时间后湿敏电容的压降Uc就被充电到TI~C555的高触发电平(Uh=0．67Ucc)，使内部比较器翻转，OUT的输出变成低电平。然后C开始放电，放电回路为CR2→D→内部放电管地。经过t2时间后，Uc降到低触发电平(Ul=0．33Ucc)，内部比较器再次翻转，使OUT端的输出变成高电平。这样周而复始的进行充、放电，形成了振荡。充电、放电时间计算公式分别为：tl=C(R2+R4)ln2；t2=CR21n2；输出波形的频率(f)和占空比(D)的计算公式如下：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％，输出接近于方波。例如，取人R2=567kQ，R4=49．9kΩ。?????????湿度传感器只是保证传感探头的精度，在实际使用中，综合精度除了与湿度传感器本身元件有关，还与外围电路的器件选择相关。为了与HSll01温度系数相匹配，Rl数值应取为1％精度，且最大温漂不超过100ppm(ppm：百万分之一，表示当温度变化1，所对应的电阻相对变化量)。为了保证达到6660Hz／55％,R2与555电路选取参照如下表：??????? 当RH=55％、TA=+25时，典型输出方波频率与相对湿度的数据对照见表3。 2．4与微处理器IPC2132接口??????? LPC2132是一种支持实时仿真和跟踪的16／32位基于ARM7TDMI-S内核的CPU，并带有64KB嵌入的高速FLASH存储器。LPC2132的实时仿真和跟踪功能方便了代码调试，降低了开发成本。并且I／O口能够接受5V容限。整个湿度传感器由于采用频率输出电路，接口简单，可直接与LPC2132普通I／0对接，这里选用PO．6脚做为频率测量接口。3软件设计??????? 软件设计主要完成对HSl 101在单位时间内的频率测量。软件设计采用端口扫描方式，间隔8S开始测量，测量时间为1S。统计单位时间内脉冲的个数，与表3对照，确定湿度值的范围，并将湿度值通过LCD显示。为了保证测量精度，可以取3次以上测量数据，求平均值后，作为最终送显示数据。微处理器工作晶体选用12．000MHz。程序代码采