温室湿度测量通道设计

温室湿度测量通道 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 辽 宁 工 业 大 学 信号变换综合设计 课程设计(论文) 题目: 温室湿度测量通道设计 院(系): 电气工程学院 专业班级: 测控082 学 号: 指导教师: 起止时间:2011.6.20,2011.7.3 本科生课程设计(论文) 课程设计(论文)任务及评语 院(系):电气工程学院 教研室: 学 号 学生姓名 专业班级 测控082 课程设计 温室湿度测量通道 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 题目 设计任务:温室大棚湿度较大，若长期在温室内工作对人身体会有很大伤害。设计一个温室 大棚湿度监测系统，用于控制温室内湿度。传感器采用湿敏传感器或电容传感器等，自己设 计信号转换或转化电路，设计信号放大滤波等电路，最后将湿度信号转化为电压信号输出。 根据测量的湿度，输出不同的电压;电路板焊接后，采用万用表检测输出电压即可。 技术要求: 测量范围:0,100%RH; 课环境温度:-30,~70?; 程 测量精度:0.5级; 设 计实现超限时的声、光报警; ) 传感器(敏感元件):电容传感器、湿敏传感器或自选其他传感器。 论 文说明要求: ) 1.格式规范，符合要求。 任 务 2. 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 中应有测量湿度方法的比较与 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证，湿度测量液位原理(公式)及具体方 案、电路器件型号、参数，误差说明等;硬件电路应用由protel绘制。数码管显示方式、传 感器等。 3.按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，详细阐述系统的设计过程，字数应在4000 字以上。 1.布置任务，查阅资料，了解掌握系统的设计要求。(2天) 2.选择相应传感器、设计硬件电路图。(2天) 进3.计算器件参数、选择元器件型号绘制硬件电路图。(3天) 度 4.硬件电路说明书焊接、调试。(2天) 计 划 5.撰写、打印设计说明书、答辩。(1天) 指 导 教 师 评 语 平时: 论文质量: 答辩: 及 总成绩: 指导教师签字: 成 绩 年 月 日 注:成绩:平时40% 论文质量40% 答辩20% 以百分制计算 I 本科生课程设计(论文) 摘 要 本设计为温室湿度检测即当外界湿度超出限定时发出声光报警。本设计介绍了基于MSL-2氯化锂湿敏电阻为采集湿度原件的温室湿度检测电路，随着环境湿度的变化湿敏电阻阻值随之变化使之输出信号发生变化，当塑料育秧棚内的湿度偏离设定湿度时，及时发出声光报警信号，提醒农民注意控制棚内的温度与湿度。 关键词 湿度检测;温室;精度;声光报警 II 本科生课程设计(论文) 目 录 第1章 绪论 ........................................................ 1 1.1 课题研究背景和意义 .......................................... 1 1.2 国内研究现状 ................................................ 1 1.3 课设要求 ..................................................... 1 第2章 课程设计的方案 ............................................ 3 2.1 湿敏元件的选择 ............................................... 3 2.2 系统总体方案 ................................................. 4 第3章 硬件电路设计 ............................................... 5 3.1湿度传感器及其检测电路 ....................................... 5 3.2报警电路设计 ................................................. 5 3.3总电路图 ..................................................... 6 第4章 电路仿真及其分析 .......................................... 7 第5章 课程设计总结 ............................................... 8 参考文献 ............................................................ 9 附录I .............................................................. 10 附录II ............................................................ 11 III 本科生课程设计(论文) 第1章 绪论 1.1 课题研究背景和意义 湿度，表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥;水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示。湿度表示气体中的水蒸汽含量,有绝对湿度和相对湿度两种表示方法。绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米，绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度;相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。 湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度、湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注，而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对湿度的检测及控制就非常有必要了。 1.2 国内研究现状 湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。 近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。 1.3 课设要求 测量范围:0,100%RH; 环境温度:-30,70?; 测量精度:0.5级; 1 本科生课程设计(论文) 实现超限时的声、光报警; 传感器(敏感元件):电容传感器、湿敏传感器或自选其他传感器。 2 本科生课程设计(论文) 第2章 课程设计的方案 2.1 湿敏元件的选择 方案一、湿敏电阻 湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。选用湿敏电阻器时，首先应根据应用电路的要求选择合适的类型。若用于洗衣机、干衣机等家电中作高湿度检测，可选用氯化锂湿敏电阻器;若用于空调器、恒湿机等家电中作中等湿度环境的检测，则可选用陶瓷湿敏电阻器;若用于气象监测、录像机结露检测等方面，则可以选用高分子聚合物湿敏电阻器或硒膜湿敏电阻器。对于企业主来说,是如何保证所选用湿敏电阻器的主要参数(包括测湿范围、标称阻值、工作电压等)符合应用电路的要求。 方案二、湿敏电容 湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。 电容式湿敏元件的优点在于响应速度快、体积小、线性度好、较稳定，国外有些产品还具备高温工作性能。但是达到上述性能的产品多为国外名牌，价格都较昂贵。目前国内市场上出售的一些电容式湿敏元件低价产品，往往达不到上述水平，线性度、一致性和重复性都不甚理想, 30%RH以下，80%RH以上感湿段变形严重。有些产品采用单片机补偿修正，使湿度出现"阶跃"性的跳跃，使精度降低，出现一致性差、线性差的缺点。但同样的价格也底一些,所以相对来说,在性能要求不高而价格便宜的民用行业,底端产品还是占有大部分的市场.，无论高档次或低档次的电容式湿敏元件，长期稳定性都不理想，多数长期使用漂移严重，湿敏电容容值变化为pF级，1%RH的变化不足0.5pF，容值的漂移改变往往引起几十RH%的误差，大多数电容式湿敏元件不具备40?以上温度下工作的性能，往往失效和损坏。 方案分析: 电容式湿敏元件抗腐蚀能力也较欠缺，往往对环境的洁净度要求较高，有的 3 本科生课程设计(论文) 产品还存在光照失效、静电失效等现象，金属氧化物为陶瓷湿敏电阻，具有湿敏电容相同的优点，但尘埃环境下，陶瓷细孔被封堵元件就会失效，往往采用通电除尘的方法来处理，但效果不够理想，且在易燃易爆环境下不能使用，氧化铝感湿材料无法克服其表面结构“天然老化”的弱点，阻抗不稳定，金属氧物陶瓷湿敏电阻也同样存在长期稳定性差的弱点。所以本设计采用湿敏电阻式。 2.2 系统总体方案 扬声器 多级运放 湿度传感振荡器 转换 器 指示灯 图2.1总体方案图 本设计采用如图2.1所示方案，由湿度传感器检测到外界湿度而改变自身阻值，当环境湿度超出限定时，传感器输出电压经过转换及振荡器作用使发光二极管亮，同时经过多级运放使扬声器发声从而形成声光报警。 4 本科生课程设计(论文) 第3章 硬件电路设计 3.1湿度传感器及其检测电路 1 R4MLS-2 1322R1F1F251K C1R2R31u100K47K 3 图3.1湿度检测路图 本设计采用MSL-2型氯化锂湿敏电阻，氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料，在众多的感湿材料之中，首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件，氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点。此湿敏电阻阻值随着湿度变大而成反比例减小，当湿度为30%RH时阻值为3M，50%RH时阻值为100K，70%RH时阻值为10K,当湿度为80%时阻值为3K。测量误差为0.3。 湿度检测电路由湿敏电阻R4、与非门、三态门、电容、滑动变阻器及两个电阻组成。 3.2报警电路设计 1 BG1 KR6BG210K R330KD1YE9V 38 图3.2 报警及电源电路 报警电路由发光二极管D1、电阻器R3、三级管BG1、BG2、扬声器Y组成。当环境湿度超出限定时实现声光报警。 5 本科生课程设计(论文) 3.3总电路图 1 R4MLS-2BG1 K1R6BG23212310KR12F1F2F451KF3 C1C2R2R3R4R51u1u100K47K820K390KR330KD1YE9V 38 图3.3 总电路图 本设计利用湿敏电阻MSL-2作为湿度传感器构成的一个简单而实用的潮湿报警器电路。电路灵敏度高，适合安置在精密仪器上检测仪器所处环境的湿度，并作出声光报警。 随着环境湿度的增高，R4的阻值成反比例减小，R1两端电压上升，使F1的控制端转为高电平，振荡器工作，并输出10Hz左右的方波，该方波使由F3、F4等组成的振荡器断续产生500Hz的振荡，并通过R6、BG1、BG2组成的复合管，及R7驱动扬声器发出断续的报警声，此时发光二极管也开始发光。 6 本科生课程设计(论文) 第4章 电路仿真及其分析 图4.1 当电压小于限定时的仿真图 课设要求在湿度小于限定时完成声光报警。本设计把限定电压设置为1到5V。如图4.1当电压小于限定时，本设计很好的完成声光报警。 图4.2 当电压大于限定时的仿真图 如图4.2所示当电压大于限定时，本设计同样完成声光报警。 7 本科生课程设计(论文) 第5章 课程设计总结 本设计要求为利用湿度传感器构成的一个简单而实用的潮湿报警器电路。而本设计采用了湿敏电阻MSL-2作为湿敏传感器，通过转换电路、多级运放电路等组成，并通过设计完成了当环境湿度偏离设定值时电路完成声光报警。基本达到预期的目的，但是在其中也遇到许多问题，经过查询资料及老师的指导一一解决。另外由于本人学识有限,所以文中难免有疏漏和不足之处,请各位老师给予批评和指正。 8 本科生课程设计(论文) 参考文献 [1] 周乐挺. 传感器与检测技术[M].北京:机械工业出版社,2005. [2] 王俊峰,孟令启.现代传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007. [3] 孙心若.传感器基本电路实验[M].北京:北京师范大学出版社,2007. [4] 金发庆.传感器技术与应用(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2006. [5]周长吉,杨振声,冯广和.现代温室工程[M].化学工业出版社,2003年2月 9 本科生课程设计(论文) 附录I VE9K 8Y2K3G0R3B 1GB1D K60R12uC1 4F K059R33 3F12 K042R8 1uC1 2F K37R4 3 1F12K020R1K11R54RMLS-2 总电路图 10 本科生课程设计(论文) 附录II 元器件清单 器件名称 规格型号 数量 电阻 100K 1 电阻 47K 1 电阻 820K 1 电阻 390K 1 电阻 10 1 电阻 10K 1 电容 1u 2 开关 1 扬声器 1 发光二极管 1 电源 9V 1 与非门 2 三态门 2 三极管 NPN 2 温度传感器 MSL-2 1 11