課程設(shè)計---電容式濕度傳感器的應(yīng)用-wenkub
2023-06-15 16:13:04 本頁面
【正文】 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 班 級： 11 電子 姓 名： 張 林 陽 學(xué) 號： 1106020213 指導(dǎo)老師： 楊 全 玖 時 間： 2021 年 12 月 23 日 摘 要 電容式傳感器是將被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一類傳感器，它廣泛應(yīng)用在壓力、濕度、 溫度和加速度等測鼉中。 濕度的監(jiān)測與控制在國民經(jīng)濟(jì)各個部門 ， 如國防 、科研 、煤炭開采和井下監(jiān)測以及人 生 活等諸多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng) 用。 由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，對濕度傳感器的技術(shù)要求也不同。然而，隨著科技的進(jìn)步，人們對濕度的測量設(shè)備進(jìn)行了越來越深層的研究，本文就以電容型濕度傳感器進(jìn)行闡述。 這里主要介紹電容式傳感器的原理、結(jié)構(gòu)類型、測量電路及其工程應(yīng)用。因此，常用的測量電路主要有橋式電路、調(diào)頻電路、脈沖寬度制電路、運算放大器電路、二極管雙 T 形交流電橋和環(huán)行二極管充放電法等。信號的輸出頻率易于用數(shù)字儀器測量，并與計算機(jī)通信，抗干擾能力強(qiáng)，可以發(fā)送、接收以達(dá)到遙測遙控的目的。所不同的是，它以各種類型的電容器為傳感元件，將被測物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化，再經(jīng)測量電路轉(zhuǎn)換為電壓、電流或頻率，以達(dá)到檢測或控制的目的。 現(xiàn)在以平板電容器為例來說明其工作原理。)()( 00010 xdxCCCCC ????? 這是實際非線性關(guān)系。 我們可以采取相應(yīng)的措施來減少這些影響，如增大初始電容和加裝等位環(huán)，靜電屏蔽，電纜驅(qū)動等。（傳感器為平板電容，Cx=ε S/d）由運算放大器工 作原理可得 dSCUU io ??? ?? 此式說明運算放大器的輸出電壓與極板間距離 d 成線性關(guān)系。如圖 14 中所示膜片為動電極，兩個在凹形玻璃上的金屬鍍層為固定電極，構(gòu)成差動電容器。 (2)動態(tài)響應(yīng)好 電容式傳感器由于極板間的靜電引力很小，需要的作用能量極小，可動部分可以做得小而薄 ，質(zhì)量輕，因此固有頻率高，動態(tài)響應(yīng)時間短，能在幾兆赫的頻率下工作，特適合于動態(tài)測量；可以用較高頻率供電，因此系統(tǒng)工作頻率高。 (5)可實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng) 如回轉(zhuǎn)軸的振動或偏心、小型滾珠軸承的徑向間隙等，采用非接觸測量時，電容式傳感器具有平均效應(yīng)，可以減小工件表面粗糙度等對測量的影響。 電容式液位 傳感器 是利用被測介質(zhì)面的變化引起電容變化的一種變介質(zhì)型電容器。 電容傳感器有三種類型：變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型，其中極距型和介電常數(shù)型電容傳感器為非線性，而變面積型是線性的，在實際使用中為提高傳感器的線性度和抗干擾能力，增大靈敏度，常采用差動式結(jié)構(gòu)。 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的 ， 常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。以 Humirel公司生產(chǎn)的 SH1100型濕敏電容為例，其測量范圍是（ 1%～ 99%） RH， 在 55%RH時的電容量為 180pF（典型值）。 硬件電路設(shè)計 高分子電容式濕度傳感器屬電路參數(shù)型傳感，其輸出為電容值，傳感器的相對容值0CC 與相對濕度 %RH 成正比關(guān)系，受溫度的影響較小。 C1為電容值 ,pF。C0為濕敏電容器在相對濕度 0%RH 溫度為 25℃ 時的電容值 ,pF。單片機(jī)采用 Philips 的自帶 Flash ROM的 P89C52 ,完成數(shù)據(jù)采樣 ,數(shù)據(jù)分析 ， 地址碼設(shè)定和數(shù)據(jù)通信等功 能 ,是 電容式濕度傳感期待的管理中心。 在單片機(jī)內(nèi)建立濕度和脈沖寬度以及溫度和修正值的真值表 ,其中 ,濕度 和脈 沖寬度的真值表是以 DM500 高精度 SAW濕度 /露點測量儀對所設(shè)計的傳感器進(jìn)行標(biāo)定。 測試結(jié)果 以 DM500高精度 SAW濕度 /露點測量儀與所設(shè)計的傳感器對同一
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