課程設計---電容式濕度傳感器的應用(參考版)
2025-01-16 18:29本頁面
【正文】 最后，感謝樂麗琴老師在論文制作過程中對我的熱心幫助。并在百忙之中對我的初稿進行了十余次的修改。尤其在器件對比選擇，電路圖的設計和軟件的設計上，我遇到了很多的困難，每一次楊老師都耐心講解，深入淺出，不厭其煩，保證了本論文設計工作的順利進行。在選題之初，楊老師針對我的實際情況，提出了寶貴的建議，我才‘得以確定題目。致 謝 在楊全玖副教授的親切關懷和精心指導下完成的。本設計是通過對指定環(huán)境的濕度測量，輸出顯示，并對測量的數(shù)據(jù)進行分析，經(jīng)測試，該智能電容式濕度傳感器符合HART的技術規(guī)范，可直接掛在通信總線上，無需考慮傳感器的匹配信號問題，簡化系統(tǒng)布線設計，降低了成本，減少了故障率，確?？煽客ㄐ?。同時，測量準確度高，抗干擾能力強,傳輸距離遠。 從表1的測試結果中可以看出，該傳感器的測量精度可以達到以內(nèi)。傳感器在檢測到上位機的信號后 ,將最近一次得測量值向上位機傳送。根據(jù)測得的脈沖寬度通過查表方式求得相應的濕度,同時，根據(jù)測得的環(huán)境溫度 ,查得對應的修正值 ,綜合兩項結果得到實際的濕度值,送顯并保存(設定存儲時間間隔)?！‰娙菔絺鞲衅鲾?shù)據(jù)處理通電后，傳感器首先檢測是否有脈沖信號及脈沖寬度是否在有效值范圍內(nèi) ,判斷前向通道工作 (即濕敏電容器和轉(zhuǎn)換電路工作) 是否正常,實現(xiàn)傳感器的自我診斷，不正常,則報警提示,顯示出錯信息。調(diào)制解調(diào)器HT2012是SMAR生產(chǎn)的適用于HART協(xié)議物理層的調(diào)制解調(diào)器,符合 Bell202標準，其工作方式為半雙工通信方式 ,。通過測量脈沖寬度即可知道相對濕度的高低 ,利用單片機內(nèi)部計數(shù)器 T0,測量t3的脈沖寬度 ,通過查表法得到相應的相對濕度 %RH。ΔC為濕敏電容器在相對濕度0%RH時的電容值改變量，量,pF。C為濕敏電容器電容值,pF。U2的脈沖寬度為t2=kC =k(C0+ΔC) ,式中t2為脈沖寬度,ms。t1為比例系數(shù)。在應用中需將電容值轉(zhuǎn)換為易于識別的電信號，考慮到功耗問題，轉(zhuǎn)換電路采用低功耗的CMOS電路，圖6是轉(zhuǎn)換電路及圖7為其輸出波形?！?，濕度滯后量為177。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）。濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小 型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。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。電容式濕度傳感器的敏感元件為濕敏電容 ,主要材料一般為高分子聚合物 、金屬氧化物. 這些材料對水分子有較強的吸附能力 , 吸附水分的多少隨環(huán)境濕度而變化 . 由于水分子有較大的電偶極矩 ,吸水后材料的電容率發(fā)生變化. 電容器的電容值也就發(fā)生變化. 同樣 , 把電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,就可以對濕度進行監(jiān)測. 例如 , 聚苯乙烯薄膜濕敏電容. 通過等離子體法聚合的聚苯乙烯具有親水性極性基團 . 隨著環(huán)境濕度的增減,它吸濕脫濕,電容值也隨之增減。電容傳感器常用的測量電路主要有橋式電路、調(diào)頻電路、脈沖寬度為用于檢測非導電液體的電容式傳感器。 電容式傳感器可用來測量直線位移、角位移、振動振幅( 的微小振幅)，尤其適合測量高頻振動振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機械量，還可用來測量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等。 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，可以減小工件表面粗糙度等對測量的影響。(5)可實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應 由于傳感器的帶電極板間的引力極小，需要輸入能量低，所以特別適合于用來
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