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1、工作任务5-3湿敏电阻传感器电子课件 中职 传感器技术及应用（高教版）之三之三 湿敏电阻传感器湿敏电阻传感器 压力、气体和湿度虽是不能直接测量的，需要借助于某种物体的物理参数随压力、气体和湿度不同而明显变化的特性进行间接测量。这些传感器就是通过测量某些物理量参数随压力、气体和湿度的变化而间接测量压力、气体和湿度的。压力、气体和湿度的测量与控制，同样需要把这些物理量转换成电量，所以也就产生了把压力、气体和湿度的物理量转换为电量，才能完成它们的检测与控制。任务描述任务描述 这几个物理量与上述其它物理量不一样，而是由它的量变完成检测与控制，传感器把它们的量变转换成电能。力电传感器、气敏传感器和湿敏传
2、感器电路是由这几个的量源、转换器件和控制电路组成的，如下图所示。任务条件任务条件 压力、气体和湿度传感器电路是以力电、气敏、湿敏传感器为核心的测量、控制及应用电路，正确选择力电、气敏、湿敏传感器是实现压力、气体和湿度测量和控制的关键。由于力电、气敏、湿敏传感器是把压力、气体和湿度量值转换为电能信息，所以除了声电和振动类传感器，驱动电路是必需的电路。执行机构是终端，它可以采用不同的执行方式模式，一般是光、电、声、机械模式。根据不同的介质（如液体水、洒、饮料等，固体如矿砂、粮食等）在不同的环境条件下（如空气不同的湿度）有各种不同的电导率的原理，我们利用这种各自的特性及湿度不一样而呈现的导电特性的差
3、异，制造出各种湿度传感器。由探针式传感器构成的土壤缺水报警电路，适用于农业、林业部门检测土壤是否缺水。电路图如下图。1.探针式湿敏传感器土壤缺水报警电路探针式湿敏传感器土壤缺水报警电路探针式传感器土壤缺水报警电路线路板如下图安装电路注意事项安装电路注意事项 （1）制作线路板后，根据电路图检查线路有否开路或短路；（2）必须选择电路合适的元器件参数，为了更好地实现电路功能，可适当调整电路元器件的参数；注意调整电容器C2电容量，电阻R1、R2的电阻值，使振荡器的振荡频率约为3kHz；（3）两根湿度探针传感器可用15cm长的圆铜棒制成，将其中一端接在电路有的E1、E2上，另一端进行氧化处理，两根探针要
4、平直、等长；安装电路注意事项安装电路注意事项 （4）要按装配工艺要求进行焊接和安装；（5）要选择合适的电源电压，不能随意变动电源的电压，否则电路不能正常工作；（6）测试电路参数时要按规范操作仪器设备，不得在带电的情况下进行元器件的焊接与安装。电路组成和功能作用电路组成和功能作用 电路除探针式传感器HPR外，还有由NE555及外围元器件组成的振荡电路，VT1、VT2的电流放大补偿网络。VT3、VT4组成的高灵敏度电子开关电路，并与VT1、VT2、探针式传感器HPR、VT3、VT4组成驱动蜂呜器BZ发声电路。把探针插入田地里，如果土壤干旱，蜂呜器会发出报警声，工作人员便可以对土壤进行补湿处理。电路
5、工作过程电路工作过程 由IC1及外围元器件R1、R2、C2组成的多谐振荡器产生约3kHz的方波信号，经电流放大VT1、VT2组成的补偿网络，为湿度检测探针E1和E2之间的土壤电阻提供检测电流。通过土壤电阻的电流是交流成分，因直流成分已被C4隔断。所以两根探针不会出现电化学腐蚀。此方波信号还在土壤干燥时使蜂呜器BZ发出3kHz的提示音。方波信号经过E1和E2之间的土壤电阻加到VT3的基极，电位器RP1用来调节检测灵敏度。当土壤湿度正常时，温度探针式传感器探针之间的土壤电阻很小，3kHz信号在RP1和R5产生的压降较大，信号不能使VT4工作，因此蜂呜器BZ没有发出声音。主要原因是信号的正半周期使V
6、T3导通，但使C5也通过VT3迅速放电，VT4截止；负半周期时，VT3截止，C5开始充电，充电时间为：t=R6C5。这一时间常数较大，C5两端电压尚未升高到足以使VT4导通之前，正半周期又到来并使VT3导通，C5又迅速放电，结果使VT4总保持截止。二极管VD1在信号负半周期时导通，以保护VT3的基射结不致被反向击穿。当土壤干燥时，由于两根探针之间的电阻值很大加在VT3基极的电压减小到不足以使VT3导通的程度，于是VT3截止，VT4基极电位为高电平而导通，3kHz信号通过蜂呜器BZ发出提示音。调整：首次使用时，把探针插入需要浇水时的土壤中，调节RP1，使蜂呜器BZ不发声，再调节RP1使蜂呜器刚好
7、发声。由于不同的地区不同的农作物需要的土壤的湿度不同，帮在使用前须重新调节RP1。由湿度传感器构成的负离子发生电路，在正常的湿度的情况下机器产生负离子，清新空气，该电路适用于办公室、家庭、微机室等场合。电路图如下图。2.湿度传感器构成的负离子发生电路湿度传感器构成的负离子发生电路湿度传感器构成的负离子发生电路线路板如下图。安装电路注意事项安装电路注意事项 （1）制作线路板后，根据电路图检查线路有否开路或短路；（2）必须选择电路合适的元器件参数，为了更好地实现电路功能，可适当调整电路元器件的参数；（3）特别检查湿度传感器的质量，它是电路 工作和功能实现的关键；不能把湿度传感器密封，要保持湿度传感
8、器与外界空气的接触，这样才能在固定的湿度下电路才产生负离子。安装电路注意事项安装电路注意事项 （4）要按装配工艺要求进行焊接和安装；（5）要选择合适的电源电压，不能随意变动电源的电压，否则电路不能正常工作；（6）测试电路参数时要按规范操作仪器设备，不得在带电的情况下进行元器件的焊接与安装。电路组成和功能作用电路组成和功能作用 由三端稳压集成电路IC1LM2931AT组成一稳压电路，由湿度传感器HPR1IH-3605、三极管VT18050及外围元器件组成检测电路，由集成电路IC2NE555及外围元器件组成了振荡电路，由场效应管VT2IRF513、升压变压器T2及放电器组成放电电路，T1为电源变压
9、器，VD1VD4和IC1组成电源电路，为电路提供稳定的6V电源电压。该电路在一些缺小负离子室内，只要接上电源，便会产生适量的负离子，改善室内的空气质量。电路工作过程电路工作过程 由T1电源变压器，VD1VD4和IC1组成整流稳压电源电路，为电路提供稳定的5V电源电压。IC1和VT1湿度检测电路检测环境的湿度，湿度传感器IC2 的“2”脚具有线性度高，电平为0.84V（湿度信号转换后）的电压输出，该信号经过RP1、R1加到VT1的基极，使VT1的集电极输出电压隨环境的湿度而变化，而它的集电极电压控制着IC3的“4”脚上的电压，也就是控制着IC3组成的振荡器的工作状态。在相对湿度80%RH时，RP
10、1输出电压未能使VT1导通，故电源的5V电压通电阻R2加到IC3“4”脚。IC3振荡器的振荡频率是由R4、RP2、R3和C2的值决定的。当“4”脚为高电平时，振荡器进入到工作状态，其“3”脚输出约20kHz的信号并加到VT2的栅极，使VT2处于开关工作状态，通过T2产生升压信号，T2的次级输出电压约为89kV的高频信号，再由高频高压二极管VD7整流，经过放电电路的针端放电产生负离子。同时T2次级输出的电压也经过R6加到氖泡Ne上，使Ne点亮。表示高压发射器处于工作状态。R6、R7在电路中均是限流保护电阻。在湿度较大时，为了防止负离子装置上的结露的可能对触及它的人体造成伤害，RP1输出电压使VT
11、1导通，IC3的“4”脚为低电平，IC3的“3”脚输出低电平，使高压发生电路不工作。电路调整电路调整 RP1的调整，可模拟80%的相对湿度，由湿度传感器IC2检测后，调节RP1使VT1刚开始导通。RP2的调整，可在正常湿度下调节RP2的值，以使流入T2初级线圈中的电流尽可能小，同时也要用高压检测仪表测量T2次级输出的高压，使之尽可能保持在89kV，以使空气负离子发生器工作在最佳状态。湿敏电阻符号与标称湿敏电阻符号与标称 湿敏电阻传感器简称湿敏电阻，是一种对环境湿度敏感的元件，它的电阻值会随着环境的相对湿度变化而变化的。湿敏电阻在电路上的文字符号用字母RS表示，在电路中的符号和实物如图所示。湿敏
12、传感器实物图湿敏电阻的电路符号湿敏电阻传感器结构与原理湿敏电阻传感器结构与原理 湿敏电阻是利用某些介质对湿度比较敏感的特性制成的。它主要由感湿层、电极和具有一定机械强度的绝缘基片组成的。它的感湿特性随着使用的材料不同而有差别，有的湿敏电阻还具有防尘外壳。湿敏电阻结构如图所示。一般感湿层为微孔型结构，具有电解质特性。感湿层使用的材料配方不同，可以分为正电阻湿敏特性（即湿度增大时，电阻值也增大）和负电阻湿度特性（即湿度增大时，电阻值减小）。湿敏电阻分为硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻、氯化锂湿敏电阻和高分子聚合物湿敏电阻等多种。由于湿敏电阻主要是感湿层的物理吸附和化学吸附。感湿层为微孔结构，极易吸附空气中
13、的水分子，当感湿层的水分子含量增多时，引起电极间电导率上升。同时，湿敏元件的感湿层具有电解质特性，在外加电压的作用下，也使电导率上升。这变化过程是可逆的。湿敏电阻的主要参数湿敏电阻的主要参数 湿敏电阻的主要参数可参见常用的湿敏电阻主要参数如课本附表。湿敏电阻检测湿敏电阻检测 湿敏电阻在不同的湿度下，它的电阻值变化也比较大。所以用万用表检测光敏电阻时，要了解测试环境的相对湿度，测量出来的结果与附表中表示的电阻值相差不要太大便可。如果用万用表测量的电阻值太小或为零、太大或无穷大，则该湿敏电阻已经损坏，不可以继续使用。1.湿敏传感器有什么特点和作用？2.如何判别湿敏电阻器的质量？3.你已经做过湿敏传感器相关电路的产品吗？功能效果如何？试简述一下电路的工作过程和传感器性能作用。