一种湿度开关电路的设计

　　一、引言

　　随着科学技术的发展，湿度的测量，尤其是湿度的控制越来越受到人们的普遍关注。目前，陶瓷类湿敏元件因其温度漂移量大，线性度不好，又需加热清洗，限制了其广泛应用。以高分子材料为代表的电容式湿敏元件，其湿一容特性具有线性关系，测试范围广，温度系数小，无需加热清洗，但电容的测量较难实现，本设计力求找到一种简单、实用、廉价的测试电路，以利于广泛应用。

　　二、电路的设计构想

　　1.湿敏元件的性能

　　湿敏元件的特性曲线如图1所示。从图中可知，该元件在10—900%RH范围内线性度好。而一般湿度开关点的选择范围在该范围内即能满足要求，我们不会将开关点选择得太高或太低因此.该元件性能满足设计要求。

　　2.电路的设计

　　由于采用容性湿敏元件作为感湿元件，因此，必须将电容量的变化转化为电压的变化。

　　利用湿敏元件电容量的变化来调节脉冲信号的宽度，再通过低通滤波将这一宽度变化转化为电压的变化，再经过一级放大后经比较器输出开关信号。图2为原理框图。

　　图3为利用施密特触发器构成的脉冲信号产生电路.其输出信号的脉冲宽度由R、C决定:

　　图4为利用施密特触发器构成的脉宽调制电路。输出信号的脉冲宽度S2为:

　　图6为利用运算放大器构成的比较器电路，其输出特性为:

　　因为高分子湿敏元件温度系数小，故选用负温度系数的高分子湿敏元件进行补偿(参见图4中的C。)，通过温度补偿可以减少温度的影响，并联C。后的总电容根据该公式可知合理选择C。即可实现良好的温度补偿。

　　三、测试数据

　　利用LHU一212恒温恒湿箱(定点精度士3%RH)，在180C、30cC、500C几个温度点进行测试，经差分放大后输出U4值见表。

　　四、结束语

　　利用该原理设计的湿度开关，可以完成任一湿度点的设置，通过温度补偿，在开关点精度可达士3%RH。

　　本文作者：李本会  崔瑛