自制湿度控制器

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在一些需要控制湿度的环境,如农村中培育蘑菇的蘑菇房内,需要人工观察干湿泡温度计,算出相对湿度,然后决定是否需要喷雾增湿,工作很麻烦。这里介绍一套可以自动控制室内的湿度或发出湿度警报的装置,同时可用电表显示相对湿度数值。

湿度传感器

湿度控制器的核心是湿度传感器(HPR)。它的具体做法是:取一块15×20mm\(^{2}\)的单面环氧铜箔板。制成如图1所示的电极,表面最好能经镀金处理,以防止湿度膜与电极之间的化学反应。然后在指叉状电极上刷上一薄层市售化学胶水,待干燥后再刷上第二层胶水,这样反复刷三、四次胶水。一块高分子湿敏传感器就制成了。它的直流电阻随电极的形状、湿敏薄膜的厚度以及环境的相对湿度而变化。约在数百千欧到数兆欧之间。传感器的直流电阻大小是随相对湿度的增加按对数规律而减小的。

图1
图1 🔍原图 (226×185)

电路原理

整机电路如图2所示。加在传感器上的交流电压由IC1电路产生,经耦合电容C2提供频率约为300Hz的对称方波。IC2和二极管VD2~VD4构成对数变换电路,其输出端A的电压将随相对湿度的增加而增大,其上电压经R3和C4滤去干扰短脉冲的影响后,分成三路,分别接在IC3、IC5的同相输入端和IC4的反相输入端。

图2
图2 🔍原图 (1334×711)

IC3接成同相放大器,其放大倍数由R6和R5之比决定,可根据电表的量程进行选择。RP1进行零点调整,电压表V的量程可在2.5V~5V间选用。

IC4和IC5开环应用,作为比较器。IC4为反相输入而IC5为同相输入。适当调整RP2和RP3,当相对湿度降低时,A点电压随着下降,降到一定数值时,IC4的8脚电位将突然升高,使VD5发红光表示太干燥,同时VT1导通,KR1吸合,接通电动喷雾器。空气中湿度增加后,经传感器感知,A点电位升高,升到一定数值时,KR1释放。随着雾滴水分蒸发,湿度继续升高,如超过设定值,IC5的7脚电位升高,使VD6发绿光表示太潮湿,同时VT2导通,K2吸合,接通通风机电路,排除过湿空气。湿度降低后,K2释放,通风机停止工作。这样可控制室内湿度在一定范围内。

调整过程

1.电表的相对湿度刻度:

虽然IC2已进行对数变换(同时对交流电压进行整流),但A点的电压变化量与相对湿度之间还存在非线性关系,所以电压表上的相对湿度刻度也不是线性的。在没有其它标准湿度计的情况下,可利用常见的干湿泡温度计进行标定。用放在同一环境中的干湿泡温度计查出相对湿度值,然后在电压表相应刻度上画上相对湿度标度。

2.低湿度报警控制

当电表上显示出湿度达到允许最低值时,调节RP2使VD5正好发光报警,K1吸会。

3.高湿度报警与通风控制

当电表显示出允许最大湿度值时,调节RP3,使VD6刚好发光报警,K2吸合,通风机启动。

注意事项

1.自制的湿度传感器不能浸入水中,也不要使水滴直接洒到传感器表面,以免湿敏膜溶解。

2.如需声音报警,可将直流蝉鸣器并接在发光二极管上,或利用继电器的有关接点接通蜂鸣器等发声电路。

3.在试制时可在A点与地之间接入数字电压表,并对着传感器用嘴吹气,以观察数字电压表的示数变化。自制的传感器须进行一周以上的自然老化处理。(姜立中)