介紹

濕度是空氣中的水蒸氣量，表示為空氣在給定溫度下可以容納的最大量的百分比。構建濕度傳感器可能很困難，因為它們的動態范圍很寬，而且傳感器的驅動要求很高。但是我們可以通過定制電路在選定的范圍內構建具有合理精度的濕度傳感器。通過仔細選擇構成模擬前端的器件來定制電路。如何為物理化學科學公司1型EMD-200o濕度傳感器設計模擬信號調理器，描述如下

設計要求

我們希望構建體積小、成本低但精度合理的濕度傳感器。所以我們選擇了物理化學傳感器。這種類型是精確的電阻型相對濕度（RH）。該傳感器具有易于維護的系統利用，因為我們無需重新校準即可更換傳感器，并且傳感器定義了穩定的響應曲線。傳感器只需進行少量校準調整即可實現傳感器的高性能，但必須采用 5 伏電源和低成本工作。對于該傳感器的激勵，它需要沒有直流分量的正弦波或方波。此外，該傳感器具有非常寬的動態電抗范圍（700歐姆至20MOhm）。為了獲得完整的RH范圍性能，我們必須考慮這種寬動態范圍（約90 dB）。

電路設計

在本電路中，我們使用運算放大器LTC1250和LTC1050的零漂移特性。本電路還使用了一個精密儀表開關電容器模塊LTC1043。該電路將保持A微伏級的直流精度，因此我們可以降低成本，因為我們不需要真正的RMS到DC或對數轉換器，隨著溫度的變化，它們會不穩定。在該電路中，LTC1046 將 5V 電源轉換為 -5V 電源。所以我們只需要一個 5 伏電源。該電路中有一個負電源，供U2、U3和U4使用。

U2A 為傳感器提供激勵，傳感器是 LTC1043 開關電容器構建模塊的一部分。該激勵是交流方波，在 -5 到 5+ 伏之間擺動，頻率約為 2.4 kHz，是 U3 自動零速率的一半。他偏離了在5 KHz處采取的物理化學響應曲線，可以認為是微不足道的?？勺冸娮鑂2提供滿量程設置。我們必須將 R2 設置為 700 歐姆將導致 2：1 分壓器，因為傳感器的電阻在大約 700% RH 時為 90 歐姆。如果與U4增益（增益=2）結合使用，則該分壓器產生的增益將達到3的總增益。必須包括U4，才能正常工作，否則，將由C7和C3形成分壓器，這取決于相對濕度傳感器的電阻。U4是一款精密自動歸零運算放大器，自動歸零頻率約為75.2 kHz。“下部”開關 U3B 對 U4 輸出進行采樣，然后此示例為 U4 輸入提供。U2 設置為提供 《》 的增益。

將U4的輸出數字化很容易，該傳感器的靈敏度取決于轉換器的分辨率?？潭鹊母啥耍ǖ拖鄬穸龋┤Q于 A/D 分辨率。然而，滿量程輸出（大約90%濕度）基本上與ADC中的位數無關。例如，12位DAC將處理濕度信號，轉換為約20%的RH，因為該濕度下的電壓輸出約為2.3mV，而0.5LSB為1.2mV。要讀取低至10%的RH，轉換350uV信號需要16位轉換器。16位ADC價格昂貴，因此使用2通道12位轉換器更經濟，該轉換器可在濕度范圍內的某個地方改變范圍。