(3)集成芯片测温传感器 此类传感器种类繁多,其中应用最广泛的是DS18B20,它具有这几点优点:供电电压比较宽,使电路设计简单化,电压范围是3。0~5。5V。只需要一根线就可以进行读写操作,与单片机的接口电路只需要占用一个IO口资源。可以同时多点位的温度测量,因为它应用多个传感器并联在一条电路上。其内部接线电路很简单,DS18B20没有任何外围电路就可以工作,只需要接入电压即可。测温范围为-55℃~125℃,分辩率可以达到12位,可以实现高精度的温度测量;以数字量输出的测量结果,它的抗干扰性强。
湿度传感器一般有电阻式和电容式两种,下面进行简单说明:
(1)LiCl湿度传感器 美国的F。W。Dunmore研发制造了第一个基于电阻-湿度特性原理的氯化锂电湿敏元件。此类传感器具高精度、结构不复杂、价格比较低的特点,测量的环境大多是常温常湿条件。
LiCl湿度传感器的测量范围受LiCl浓度影响。一般情况下一个传感器的感应范围为20%RH。LiCl浓度为0。05%的时候,感测湿度的范围为80~90%RH,LiCl浓度为0。2%的时候,感测湿度范围为60~80%RH等。因此,当测量湿度范围比较大的时候,一定要使用多个不同感湿范围的元件组合到一起。一个湿度传感器大概感测的范围为20%RH,要达到0~100%则需要采用5个感湿元件,但是由于自身特性限制,LiCl湿度传感器感测范围为15~100%RH,然而一些国外公司设计的产品感测范围可达到2~100%RH。
(2)碳湿敏元件 该元件是美国的 E。K。Carver和C。W。Breasefield 在1942年提出来的,与LiCl湿度传感器元件比较而言,碳湿敏元件含有响应快、多次使用性能好、无冲蚀效应和较窄的滞后环等优点,所以得到人们的好评。我国早期的碳湿敏元件研究开始于70年代,获得了可观的效果,其测量的不确定度在±5%RH范围左右 ,在常温时时间常数为2~3s,滞差大概为7%,比阻稳定性相对较好。
(3)氧化铝温度计 氧化铝传感器的优点挺多:体积可以很小;灵敏度比较高,响应能力快;并且简化了数据处理程序等。值得一提的是氧化铝传感器可以测量液体中的水分。正因为它有这些特点,使得工业和气象部门的一些困难领域找到了解决办法,天气检测可以使用该类传感器,故而相关的检测部门对它的探索将是长期的。
(4)陶瓷温度传感器 在测量温度有这么一页瓶颈,一个较薄弱的方面就是高温情况下湿度测量。在使用陶瓷湿度传感器之前都是使用通风干湿球湿度计,但是存在了太多的问题,使测量结果与实际值偏差太大,所以人们急切的希望找到解决办法。因此,从60年代开始,众多国家开都投入大量的人力、物力和财力在这个方面上,通过大量的实验最终选择陶瓷元件,不仅因为它的湿敏特性,还因为它可以当感温元件和气敏元件使用。通过这些特性由寺日、福岛、新田等人在1980 年研究成功,分别称为“湿瓷Ⅱ型”和“湿瓷Ⅲ型”。湿瓷Ⅱ型可以测量温度和湿度,主要测量的器件是空调,而湿瓷Ⅲ型主要测量湿度和酒精中的水分,在加工产品中应用比较广泛。文献综述
2。2。2 方案二、采用温湿度一体化数字传感器
瑞士Scnsirion公司设计了一个可以测量温度,同时可以测量湿度的传感器SHT11。此传感器使得温湿度检测、信号转化、A/D转化等都在一个模块上完成,即同一个芯片。此芯片由电容性聚合体湿度敏感组件和温度敏感组件组成。电容性聚合体湿度敏感组件将湿度转化为电信号,以此同时温度敏感组件将温度转换成电信号,电信号进而发大;然后A/D转换器经过数字接口输出为数字信号。SHT11内部含有加热组件,接通后可以将SHT11的温度升高,导致功耗增加。在高湿(>95%RH)条件中,加热传感器可以使响应时间变短,且精度提高。