工程电子线路课程论文-加湿器的可调湿度测控器电路设计.docVIP

工程电子线路课程设计论文 加湿器的可调湿度测控器电路设计 学 院 专 业 学 号 姓 名 指 导 教 师 加湿器的可调湿度测控器电路设计 摘　要　介绍一种简易的半导体陶瓷湿度传感器的制作方法, 并且设计袖珍式可调湿度测控器电路, 可以用来自动控制加湿、去湿和空调设备。 关键词　加湿器　湿度传感器　测控器电路 一、引　　言 加湿器、净化器、和空调器等家用电器, 都是人们用来创造人工气候环境的现代化家庭基本设备。温度测控装置早被人们广泛应用, 但是湿度测控器却还不多见。目前, 常用的加湿器有挥发式、蒸发式和雾化式三大类。它们的核心部件分别为离心电动机、电热元件和超声波发生器。然而, 这些加湿器的加湿程度还没有直观的定量指示和报讯装置, 只能依靠人体感观的经验去手工调控加湿程度。 　　加湿器的可调湿度测控器电路设计的目的, 就是要方便地从电表上直接读出加湿的程度, 同时, 按照不同用户的需要随意调整加湿的湿度范围, 自动地控制加湿器的开关。当然, 它不仅能用于家用电器, 而且也适用于自动控制自来水管的电磁开关阀门, 很方便地测控农业生产环境和库房所需的湿度。如果同时联合测控加湿、去湿和空调设备, 那么,对于进一步提高产品质量, 增加经济效益, 具有广阔的应用前景。 二、测控器电路的方框图 三、单元电路的设计 1. 低频振荡器 NE555 集成定时器的工作电压4.5～15V ,它是由电阻分压器、比较器、基本RS 触发器、放电管T 和输出缓冲器几个部分集成。将NE555 作成多谐振荡器电路如图 1所示。它利用固定的门限电压V R1 和V R2 与TH、TR输入的电压作比较, 从而实现输出的电压翻转, 形成振荡过程。C4 为振荡稳定电容, C5 为输出隔直流电容。选取C3 = 011μF , C4 = 0101μF ,C5 = 0122μF , f = 300Hz。因为T = T1 + T2 , T1 = T2 = RC ln 2 , f = 1/ T = 1144/ ( R1+ R2) C , 所以R1 = R2 = 1144/ 2 f C = 24kΩ。 2. 湿敏检测电路 　自制湿度传感器, 采用化学纯的MgO、Cr2O3 和TiO2 粉末, 按40∶40∶20 的摩尔比称量, 加入适量分析纯无水酒精, 放在玻璃研钵内均匀细磨4 小时; 然后装人瓷舟内, 再放进1000 ℃的电炉中接触空气预烧1 小时; 冷却后, 以预烧过的主料总重量为100 计算,掺人10 %的NaOH 固体, 加入无水酒精, 重新在研钵内磨成浆糊料。衬底用Al2O3 空心陶瓷管, 内外直径是1 和3mm , 长度为10mm; 用毛笔把浆糊料涂在陶瓷管外表面上, 在红外灯下烘干后装入瓷舟内。样品放进硅碳棒加热的管式电炉内从室温开始逐步升温, 达1300 ℃时恒温1 小时, 断电自然冷 图 1 　多谐振荡器电路 却。在样品两端涂上一对梳齿状银浆, 在500 ℃下加热1 分钟析出银电极, 焊上铜丝引线, 便成湿度传感器。这种表面型湿敏电阻的吸湿和放湿时间很短, 只需几秒钟, 因此反应快。总电阻低,不大于105Ω , 便于电路上直接使用。当大气相对湿度为5 ～ 95 %RH 时, 在20 ℃和1000Hz 下, 交流阻抗是105～103Ω , 在图 2中, RH 表示湿度传感器。R T 是具有正温度系数的热敏电阻, 要求在20 ℃时电阻在115kΩ以下。可变电阻Rw1 同R T 对湿敏电阻RH 作温度变化引起阻值改变的补偿。V B 是多谐振荡器输送给湿敏检测电路的方波信号。这个湿敏检测电路实际上是一个电阻分压器, 输出电压为:V C = R3 V B / ( R H + R3 + Rw1 ‖R T) 3. 电压跟随器 电压跟随器的输入与输出信号相等, 但是输入阻抗高达107～108Ω , 而输出阻抗很低, 小于千欧, 因此可用作阻抗变换器, 如图 3所示。通过它使前级的高输出阻抗和后级的低输入阻抗之间能够实现合理匹配。 4. 对数线性化电路 　　半导陶瓷湿敏电阻的交流阻抗随大气相对湿度变化的特征曲线, 一般呈指数关系, 为了使湿度指示表头刻度为线性读数, 必须使指数关系的V D 转换成线性关系的V E 。在图 4中, 利用晶体二极管的正向电流同偏压之间的指数关系, 以及运算放大器的“虚地”和“虚断”原理, 可以近似算出输出电压为:V E ≈ - [lg ( V D/ R4) + 5 ]选取R