[发明专利]一种宽湿度环保型湿度传感装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种可靠性高、抗干扰能力强、稳定性高的宽湿度环保型湿度传感装置及其控制方法。

背景技术

目前，国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度。国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品，电容式湿敏元件较为多见，感湿材料种类主要为高分子聚合物，氯化锂和金属氧化物。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。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(RH为relative humidity，即相对湿度)、80％RH以上感湿段变形严重。有些产品采用单片机补偿修正，但容易使湿度出现“阶跃”性的跳跃，使精度降低；同时也会导致一致性差、线性差的缺点。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，往往容易失效和损坏。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。氯化锂湿敏元件的长期稳定性其它感湿材料尚无法取代。

现在国内国外的产品竞争得很激烈，具体还是看性能，稳定性，以及所使用的湿度探头，当前，国内传感器厂家数量已经非常多，但是仍然缺乏顶尖的知名品牌，高端产品领域被国外品牌占据，大部分厂家聚集在低端产品领域，同时缺乏核心技术，研究和生产脱离。

发明内容

本发明的第一目的在于，提供一种可靠性高、抗干扰能力强、稳定性高的宽湿度环保型湿度传感装置。

本发明的第二目的在于，提供一种基于上述宽湿度环保型湿度传感装置的控制方法。

为了达到上述第一发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种宽湿度环保型湿度传感装置，包括微处理器以及与微处理器连接的湿度传感模块，所述湿度传感模块包括电容式感湿元件和NTC(负温度系数)测温单元；所述微处理器和湿度传感模块采用单总线数据传输方式。

优选的，所述电容式感湿元件为无机薄膜聚酰亚胺型感湿元件，电容式感湿元件的基片涂覆感湿材料形成感湿膜结构。

优选的，所述电容式感湿元件的电容与湿度变化0.30pf/％RH；典型值为117pf55％RH。

优选的，所述NTC测温单元包括氯化锂和金属氧化物半导电层，在半导电层上设置铜合金管，铜合金管上设置聚苯乙烯绝缘层。

优选的，还包括一上拉电阻，所述上拉电阻一端连接电源，另一端连接微处理器。

优选的，接线长度短于20米时用5.1kΩ上拉电阻；接线长度长于20米时根据实际情况降低上拉电阻的阻值。

优选的，所述单总线数据传输方式一次通讯时间5ms，一次传送40位数据，高位先出。

优选的，电容式感湿元件为阳极氧化铝外壳封装。

为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：

本发明基于上述宽湿度环保型湿度传感装置的控制方法，包括下述步骤：

(1)上电后要等待1S，以越过不稳定状态在此期间不能发送任何指令的情况，测试环境温湿度数据，并记录数据，同时传感器的DATA数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平；此时传感器的DATA引脚处于输入状态，时刻检测外部信号；

(2)微处理器与传感器之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间3～5ms；

(3)微处理器的I/O设置为输出，同时输出低电平，且低电平保持时间不小于500us，然后微处理器的I/O设置为输入状态，由于上拉电阻，微处理器的I/O即AM2302的DATA数据线也随之变高，等待传感器作出回答信号；