任务七婴儿尿湿报警电路的设计.ppt

任务三婴儿尿湿报警电路的设计 一 任务描述利用湿度传感器制作婴儿尿湿报警器 要求能在婴幼儿尿床几分钟内发出报警声 提醒妈妈换尿布 有利于婴幼儿健康 同时可以作为老人尿床和5岁以下幼儿生理性遗尿的一种生物反馈疗法 二 任务目标 1 掌握湿度传感器的特点和工作原理 2 能够选用合适的湿度传感器进行电路的设计 下一页 返回 任务三婴儿尿湿报警电路的设计 三 知识链接1 湿度的概念湿度是表征空气中水蒸气含量的物理量 在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水蒸气越少 则空气越干燥 水蒸气越多 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 相对湿度和露点等物理量来表示 湿度检测与控制在现代生产 生活中的地位口渐重要 例如 为避免因空气干燥引起静电 烧坏电路板 造成线路瘫痪 从而引发事故 通信行业动力机房环境对湿度和温度有着严格的要求 为了提高人体的舒适性 应正确控制室内湿度 许多储物仓库湿度过高 物品容易变质 上一页 下一页 返回 任务三婴儿尿湿报警电路的设计 农业生产中的温室育苗 食用菌培养都需要对湿度进行检测与控制 受湿度影响较大的场合 还有如计算机房 印刷车间 洁净室 手术室 实验室 气调库 半导体生产车间 博物馆 档案馆等 1 绝对湿度绝对湿度 AH 是指大气中水蒸气的密度 即1m3大气中所含水蒸气的质量 单位是g m3 要想直接测量大气中的水蒸气含量十分困难 由于水蒸气含量与水蒸气分压强成正比 所以绝对湿度又可以用大气中所含水蒸气的分压强来表示 单位是Pa 2 相对湿度相对湿度 RH 是指大气中实有水汽压与当时温度下饱和水汽压的百分比 是口常生活中常用来表示湿度大小的方法 上一页 下一页 返回 任务三婴儿尿湿报警电路的设计 当相对湿度达100 时 称饱和状态 温度越高 大气吸收水蒸气的能力越强 在某个温度下 气体中所能包含的水蒸气的量达到最多时的状态 就叫做饱和状态 3 露点降低温度可以使大气中未饱和的水蒸气变成饱和水蒸气而产生结露现象 此时的温度值称为露点 形象地说 就是空气中的水蒸气变为露珠时的温度叫露点 当该温度低于0 时 又称为霜点 露点与农作物的生长有很大关系 结露也严重影响电子仪器的正常土作 必须予以注意 2 湿度传感器现代湿度测量方案主要有两种 干湿球测湿法 电子式湿度传感器测湿法 上一页 下一页 返回 任务三婴儿尿湿报警电路的设计 1 干湿球温度计干湿球温度计的测量原理如图2 38所示 它由两支相同的普通温度计组成 一支用于测定气温 称干球温度计 另一支在球部用蒸馏水浸湿的纱布包住 纱布下端浸入蒸馏水中 称湿球温度计 如果空气中水蒸气量没饱和 湿球的表面便不断地蒸发水汽 并吸取汽化热 因此湿球所表示的温度都比干球所示要低 空气越干燥 即湿度越低 蒸发越快 使湿球所示的温度降低 而与干球间的差增大 相反 当空气中的水蒸气量呈饱和状态时 水便不再蒸发 也不吸取汽化热 湿球和干球所示的温度即会相等 使用时 应将干湿计放置距地面1 2 1 5m的高处 读出干 湿两球所指示的温度差 由该温度计所附的对照表就可查出当时空气的相对湿度 上一页 下一页 返回 任务三婴儿尿湿报警电路的设计 干湿球测湿法的维护相当简单 在实际使用中 只需定期给湿球加水及更换湿球纱布即可 与电子式湿度传感器相比 干湿球测湿法不会产生老化 精度下降等问题 所以干湿球测湿法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用 2 电子式湿度传感器电子式湿度传感器是近几十年 特别是近20年才迅速发展起来的 主要是采用半导体技术 因此对使用的环境温度有要求 超过其规定的使用温度将对传感器造成损坏 上一页 下一页 返回 任务三婴儿尿湿报警电路的设计 1 半导体陶瓷湿敏电阻 半导体陶瓷湿敏电阻是当今湿度传感器发展的方向 它通常是用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成的多孔陶瓷 近年来研究出许多电阻型湿敏多孔陶瓷材料 这类元件中较为成熟且具有代表性的是铬酸镁一二氧化钦 MgCr2O4 TiO2 陶瓷湿敏元件 五氧化二钒一二氧化钦 V2O5 TiO2 陶瓷湿敏元件和氧化锌一三氧化二铬 ZnO Cr2O3 陶瓷湿敏元件等 MgCr2O4 TiO2是用P型半导体MgCr204及N型半导体Ti0 粉粒为原料 配比混合 烧结成复合型半导体陶瓷 其结构如图2 39所示 同其他陶瓷相比MgCr2O4 TiO2与空气的接触面积显著增大 所以水蒸气极易被吸附于其表层及孔隙中 使其电阻率下降 其电阻与相对湿度关系曲线如图2 40所示 上一页 下一页 返回 多孔结构可增大与空气的接触面积 任务三婴儿尿湿报警电路的设计 由于多孔陶瓷置于空气中易被灰尘油烟污染 从而堵塞气孔 使感湿面积下降 所以在使用前需要加热 陶瓷元件的加热去污应控制在450 就可以将污物挥发或烧掉 陶瓷湿敏电阻吸湿快而脱湿慢 当吸附的水分子不能全部脱出时 会造成重现性误差及测量误差 可以用重新加热脱湿的方法 即每次使用前先加热1min左右 加热终了应冷却至常温再开始检测湿度 2 氯化铿湿敏电阻 氯化铿湿敏电阻属于无机电解质湿度传感器 其感湿原理为 不挥发性盐 氯化铿 溶解于水 结果降低了水的蒸汽压 同时盐的浓度降低 电阻率增加 上一页 下一页 返回 加热的作用 除污 脱湿 任务三婴儿尿湿报警电路的设计 氯化铿湿敏元件灵敏 准确 可靠 不受测试环境风速的影响 其主要缺点是在高湿的环境中 潮解性盐的浓度会被稀释 因此 使用寿命短 当灰尘附着时 潮解性豁的吸湿功能降低 重复性变坏 氯化铿湿敏电阻结构包括引线 基片 感湿层和金属电极 如图2 41所示 氯化铿通常与聚乙烯醇组成混合体 在氯化铿溶液中 Li和Cl均以正负离子的形式存在 Li 对水分子的吸引力强 离子水合程度高 其溶液中的离子导电能力与浓度成正比 当溶液置于一定的环境下 若环境湿度较高 则溶液吸收水分 浓度下降 因此溶液电阻率下降 反之 若环境湿度较低 其电阻率增大 从而实现对湿度的测量 氯化铿湿敏电阻的湿度一电阻特性曲线如图2 42所示 上一页 下一页 返回 图2 38干湿球温度计 返回 图2 39陶瓷湿度传感器结构 返回 图2 40陶瓷湿度传感器特性 返回 图2 41氯化锂湿敏电阻的结构 返回 1 引线 2 基片 3 感湿层 4 金属电极 图2 42氯化锂湿敏电阻湿度 电阻特性 返回 图2 43婴儿尿湿报警电路结构 返回