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LM358M和LM324N在陶瓷湿敏传感器的应用

11-20 00:39:18 | http://www.5idzw.com | 传感技术 | 人气:220
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2构成的非倒相放大器修正温度。IC2放大来自NTC热敏电阻RT的信号,而RT安设在紧靠陶瓷湿敏传感器的位置。因此根据温度变化的大小,产生的信号幅度发生相应的调整。

 

     对大多数陶瓷湿敏传感器来说,它们的阻抗与相对湿度的关系是指数关系,需要采用无源或有源的方法使其线性化。无源法修正是以串联和并联构成的定值电阻器为基础的,电阻器的阻抗应不随环境温度和湿度变化而改变。这种使关系曲线线性化的方法只在一定相对湿度区间内适用,而且传感器阻抗的动态范围也将受到限制。无源线性化方法将在节8.3.1中与NTC热敏电阻一起详细讨论,因为按那种方式的应用较多。

图8-5  具有线性化和温度效应补偿电路的陶瓷湿敏传感器测量电路

 

陶瓷湿敏传感器特性线性化的有源方法是利用线性化器件的转换功能实现的,例如可以应用对数放大器,使特性指数曲线线性化,使传感器的动态范围缩小。图8-5示出了这样一个电路。从AC发生器输出一个8V的信号,经过一个由运放IC1构成的缓冲器后加载到传感器上。随后,从传感器输出的信号进入由运算放大器IC2和晶体管T1构成的对数放大器,经它后输入到信号调节电路中,以便将信号调整到与检测范围(这里是40%~100%RH)相适应的水平。

为了放大来自传感器的、相对湿度在0%~40%时的小信号,增加了一个辅助电路,还设计了一个对对数放大器晶体管T1进行温度补偿的电路。线路输出端的信号幅度为0~10V,并与相对湿度的变化成正比。

图8-6(a)CGS-H14的模拟测量电路

图8-6(b)CGS-H14DL的测量电路图中:IC1为LM358M(LM324N);

VD1、VD2、VD3为1S 1588;VD4为硅整流管10D1;ZD1是RD-6A;

热敏电阻R25——5kΩ,B=4100;IC2a和IC2b均为FET

输入的运算放大器(TL——062,072,082)

 

图8-6(a)上示出了陶瓷湿敏传感器CGS-H14(SCIMAREC公司生产)与模拟输出电路间的连接。电路中用了一只NTC热敏电阻进行温度补偿。输出电压经整流,并经温度补偿。但在温度变化激烈的情况时,热敏电阻不可能对传感器作出完美的补偿,所以必须排除在类似条件下的测量工作,这样电路才能正常工作。

需要更精确的测量时,使用示于图8-6(b)的电路图。采用CGS-H14DL型陶瓷湿敏传感器和对数补偿,目的是降低传感器特性的动态范围。

这里所给出的电路可用于测量和控制空气中的湿度,控制增湿器和去湿器的工作等。

8.1.1.2  陶瓷湿敏传感器的频率/时间输出转换电路

频率/时间输出转换电路将相对湿度的变化转变成频率或时间周期,即它们是湿度-频率和湿度-时间宽度的转换器。

频率或时间输出的转换电路以频率发生器为基础,但它的频率取决于接入在电路中的陶瓷传感器。对它们的要求包括可以接入高阻抗的电阻性元件,例如陶瓷湿敏传感器等。所以首先考虑选用的是CMOS集成电路。

陶瓷湿敏传感器的频率和时间输出转换电路主要由以下单元构成:

  分立元件;                   集成多谐振荡器;

运算放大器;                 集成计时器。

逻辑元件和脉冲触发器;

这类电路的一些实用例子将在以后讨论。

8.1.1.2.1       8.1.1.2.1       8.1.1.2.1       频率输出转换电路

图8-7湿度-频率转换电路(a)以双极和场

效应管为主器件;(b)以MOS晶体管为主器件

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