粮食湿度测量电路.doc

仪器仪表电路设计大作业

题 目： 粮食湿度测量电路设计
学院（系）：
年级专业：
学 号：
学生姓名：
指导教师：

任务书

初始条件：
1 运用所学的测控系统电子技术知识；
2 Protues 仿真软件。
一．设计任务：
1设计一个粮食湿度测量报警显示仪
湿度范围：0-100%RH，选用电容式湿度传感器。
2电路：该粮食湿度检测器电路由多谐振荡器、湿度指示电路、报警电路和电源电路组成。
4 具有设计的流程图，并仿真出结果
5 进行误差分析与处理等
6 得出结论
二．系统设计方案：
多谐振荡器器大点 电路电路
湿度指示电路波
报警电路09
电源电路机
电容式湿度传感器
2.1总体框图

2.2传感器的选择
本次设计采用电容式湿度传感器Hs1101.
一、 湿度的定义及其表示方法
1.绝对湿度(rV)
v rV=mV/V (mg/m3)
2.相对湿度(RH)
v RH=(rV/rW)T´100%
v 露点也能反映相对湿度
二、 湿度传感器的基本原理和分类
1.水分子亲和力型湿度传感器
v 湿敏材料吸附（物理吸附和化学吸附）水分子后，使其电气性能（电阻、电介常数、阻抗等）变化。湿敏电阻、湿敏电容等。
2.非水分子亲和力型湿度传感器
v 利用物理效应的湿度传感器。热敏电阻式、红外吸收式、超声波式和微波式湿度传感器。
三、 湿敏元件的主要特性参数
1.湿度量程
v 即感湿范围。
v 理想情况：0~100%RH；一般情况：5~95%RH。
2.感湿特性曲线
v 感湿特征量：湿度变化所引起的传感器的输出量。
v 感湿特性曲线：感湿特征量与环境湿度关系。
3.感湿灵敏度
v 在一定湿度范围内，相对湿度变化1%RH时，其感湿特征量的变化值或变化百分率。
4.响应时间——湿度传感器的动态响应特
v 湿度传感器响应相对湿度变化量的63.2%所需要的时间。分为吸湿响应时间和脱湿响应时间
5.湿度温度系数——感湿特性曲线随温度变化特性
v 湿敏元件吸湿和脱湿响应时间不同，具有滞后现象

四、高分子电容式湿度传感器
结构原理：利用醋酸纤维吸湿或脱湿从而引起介电
常数的改变特性，制作成平板湿敏电容器。
感湿特点： 响应速度快（<1s）；重复性好；
工作温度范围：0~80℃；测湿范围宽（0~100%RH）；湿度温度系数小（0.05%RH/℃）；
测湿精度：±（1~2）%RH。
五、 湿度传感器的应用
v 湿度传感器广泛应用于气象、军事、工业（特别是纺织、电子、食品、烟草工业）、农业、医疗、建筑、家用电器及日常生活等各种场合的湿度监测、控制与报警。
六.电路原理图

振荡电路
接通电源后，电容Vc1被充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使Vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容Vc1通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，Vo翻转为高电平。电容Vc1放电所需时间为t=R2Cln2.当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1，R2 向电容Vc1充电，Vc 由Vcc/3上升到2Vcc/3所需时间t1=(R1+R2)Cln2, 当Vc上升到2Vcc/3时, Vo又翻转为高电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。

湿度指示电路
直流电压的输出与空气的相对湿度具有一定的函数关系。因此，通过测量输出电压的大小，就可以检测出空气的相对湿度。

报警电路
当晶体管的基极电压达到一定值时，晶体管导通，可控硅SCR导通，报警器发出报警信号。

电源电路
电源接+15V直流电压，并用按钮控制电路的开、关。

七、总电路图：

总设计原理图

八.设计工作总结
直流电压的输出与空气的相对湿度具有一定的函数关系。因此，通过测量输出电压的大小，就可以检测出空气的相对湿度。
农民在向粮食收购单位交售小麦、稻谷、玉米、大豆等粒状粮食时，粮食收购单位对粮食的湿度(含水量)有一定要求。本例介绍的粮食湿度检测器，能快速、直观地检测出粮食的湿度是否符合粮食收购单位的要求，可供广大粮农和粮食收购单位使用。
   该粮食湿度检测器电路由多谐振荡器、湿度指示电路、报警电路和电源电路组成
R1～R3均选用1／4W碳膜电阻器；R4选用1／2W金属膜电阻器。 RP选用合成膜电位器。
C1和C2选用涤纶电容器或独石电容器；C3和C4均选用高频瓷介电容器；C5选用耐压值为l6V的铝电解电容器。
    VD1和VD2选用2AP9型锗普通二极管或IN4148型硅开关二极管。IC选用NE555或5G1555型时基集成电路。
    S选用动合按钮。
通过这次作业，我看出了自己知识掌握的不足，而且实践了自己所学的知识，熟悉了设传感器的应用。但是，在实践过程中也暴露了许多不足之处，我将会根据自己的薄弱处，认真学习，把没有掌握的认真复习，一定要掌握。在以后的学习中，我将会更加重视动手实践能力的锻炼。