电容式湿度传感器HS1101介绍及应用电路

电容式湿度传感器HS1101介绍及应用电路

Post By：2009-3-12 10:31:26

此主题相关图片如下hs1101.jpg：

HS1101湿度传感器采用专利设计的固态聚合物结构，具有响应时间快、高可靠性和长期稳定性特点，不需要校准的完全互换性。HS1101湿度传感器在电路中等效于一个电容器Cx，其电容随所测空气的湿度增大而增大，在相对湿度为0%-100%RH的范围内，电容的容量由160pF变化到200pF，其误差不大于±2%RH，响应时间小于5s，温度系数为0.04pF/℃。

此主题相关图片如下hs1101-61mcu.jpg：

如图2所示，将该湿敏电容Cx置于555振荡电路之中，将电容的变化转换为与之成反比的电压频率信号，该频率信号可以直接被微控器采集。振荡电路的两个暂稳态输出频率变化的方波信号(图3中U4的3脚输出)的高电平时间为

此主题相关图片如下11.gif：

输出低电平时间为

此主题相关图片如下12.gif：

因此输出方波信号的周期为

此主题相关图片如下13.gif：

即

此主题相关图片如下14.gif：

HS1101湿度测量电路及程序

Post By：2009-3-12 10:35:23

温度检测采用HS1101型温度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。HS1101测量湿度采用将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。

设计的电路如图1所示。

此主题相关图片如下hs1101-0903110.jpg：

图1 湿度测量电路

555芯片外接电阻R57，R58与HS1101，构成对HS1101的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对HS1101的放电回路，并将引脚2，6端相连引入到片内比较器，构成一个多谐波振荡器，其中，R57相对于R58必须非常的小，但决不能低于一个最小值。R51是防止短路的保护电阻。

HS1101作为一个变化的电容器，连接2和6引脚。引脚作为R57的短路引脚。HS1101的等效电容通过R57和R58充电达到上限电压（近似于0.67 VCC，时间记为T1），这时555的引脚3由高电平变为低电平，然后通过R58开始放电，由于R57被7引脚内部短路接地，所以只放电到触发界线（近似于0.33 VCC，时间记为T2），这时555芯片的引脚3变为高电平。通过不同的两个电阻R19，R20进行传感器的不停充放电，产生方波输出。

充电、放电时间分别为

此主题相关图片如下hs1101-0903111.jpg：

输出波形的频率和占空比的计算公式如下：

此主题相关图片如下hs1101-0903112.jpg：

由此可以看出，空气相对湿度与555芯片输出频率存在一定线性关系。表2给出了典型频率湿度关系（参考点：25℃，相对湿度：55%，输出频率：6.208kHz）。可以通过微处理器采集555芯片的频率，然后查表即可得出相对湿度值。为了更好提高测量精度，将采用下位机负责采集频率，将频率值送入上位机

进行分段处理。

此主题相关图片如下hs1101-0903113.jpg：

将555OUT接到51单片机的T1脚上，部分程序如下：

#include "reg51.h"

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar tem0 , tem1;

uchar temp0 , temp1;

uint f=0; //初值

/****************************************************************************

* 名称： timer0()

* 功能： 定时器1，每50000us中断一次。

* 入口参数：

****************************************************************************/

void timer0() interrupt 1

{

EA =0;

TR0=0;

TR1=0;

TL0=0xFF; //重装值 定时50000us OX4BFFH

TH0=0x4B;

tem0 = TL1; //读数

tem1 = TH1;

TL1=0x00; //定时器1清零

TH1=0x00;

f=1; //作标注位

TR0=1;

TR1=1;

EA=1;

}

/****************************************************************************

* 名称： timer1()

* 功能： 计数器，用于计数将555输出的频率，以计数相对湿度。

* 入口参数：

****************************************************************************/

void timer1() interrupt 3 //T1中断，表示计数的频率溢出，超出了可测量的频率范围，显然在这里不可能。所以重新启动。

{

EA =0;

TR0=0;

TR1=0;

TL0=0x00; //重装值 定时50000us

TH0=0x4C;

TL1=0x00; //定时器1清零

TH1=0x00;

TR0=1;

TR1=1;

EA=1;

}

void Init_timer()

{

TMOD=0x51; //0101 0001 定时器0在模式1下工作16位定时器,定时方式 定时器1在模式1下工作16位计数器，T1负跳变加1

TL0=0x00; //定时器0初值 定时50000us

TH0=0x4C;

TL1=0x00; //定时器1清零

TH1=0x00;

ET0=1; //使能定时器0中断

ET1=1; //使能定时器1中断

EA=1; //使能总中断

TR0=1; //开始计时

TR1=1;

}

void tran()

{

f = tem1;

f = ( f<<8 ) | tem0;

f = f * 20; //这里f的值是最终读到的频率，不同频率对于不同相对湿度。 if(( 5623 <= f) && ( f<= 6852) ) //相对湿度在有效范围内（0％－－100%） {

if(( 6734 < f) && ( f <= 6852) )

{ temp0 = 0; temp1 =(6852 - f)*10/118; }

if( (6618 < f) && ( f <= 6734) )

{ temp0 = 1; temp1 =(6734 - f)*10/116; }

if( (6503 < f) && ( f <= 6618 ) )

{ temp0 = 2; temp1 =(6618 - f)*10/115; }

if( (6388 < f) && ( f <= 6503 ) )

{ temp0 = 3; temp1 =(6503 - f)*10/115; }

if( (6271 < f) && ( f <= 6388 ) )

{ temp0 = 4; temp1 =(6388 - f)*10/117; }

if( (6152 < f) && ( f <= 6271 ) )

{ temp0 = 5; temp1 =(6271 - f)*10/119; }

if( (6029 < f) && ( f <= 6152 ) )

{ temp0 = 6; temp1 =(6152 - f)*10/123; }

if( (5901 < f) && ( f <= 6029 ) )

{ temp0 = 7;temp1 =(6029 - f)*10/128; }

if( (5766 < f) && ( f <= 5901 ))

{ temp0 = 8; temp1 =(5901 - f)*10/135; }

if( (5623 < f) && (f <= 5766))

{ temp0 = 9; temp1 =(5766 - f)*10/143; }

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