如何为湿度传感器设计模拟信号调理器？

介绍

湿度是空气中的水蒸气量，表示为空气在给定温度下可以容纳的最大量的百分比。构建湿度传感器可能很困难，因为它们的动态范围很宽，而且传感器的驱动要求很高。但是我们可以通过定制威廉希尔官方网站 在选定的范围内构建具有合理精度的湿度传感器。通过仔细选择构成模拟前端的器件来定制威廉希尔官方网站 。如何为物理化学科学公司1型EMD-200o湿度传感器设计模拟信号调理器，描述如下

设计要求

我们希望构建体积小、成本低但精度合理的湿度传感器。所以我们选择了物理化学传感器。这种类型是精确的电阻型相对湿度（RH）。该传感器具有易于维护的系统利用，因为我们无需重新校准即可更换传感器，并且传感器定义了稳定的响应曲线。传感器只需进行少量校准调整即可实现传感器的高性能，但必须采用 5 伏电源和低成本工作。对于该传感器的激励，它需要没有直流分量的正弦波或方波。此外，该传感器具有非常宽的动态电抗范围（700欧姆至20MOhm）。为了获得完整的RH范围性能，我们必须考虑这种宽动态范围（约90 dB）。

威廉希尔官方网站 设计

在本威廉希尔官方网站 中，我们使用运算放大器LTC1250和LTC1050的零漂移特性。本威廉希尔官方网站 还使用了一个精密仪表开关电容器模块LTC1043。该威廉希尔官方网站 将保持A微伏级的直流精度，因此我们可以降低成本，因为我们不需要真正的RMS到DC或对数转换器，随着温度的变化，它们会不稳定。在该威廉希尔官方网站 中，LTC1046 将 5V 电源转换为 -5V 电源。所以我们只需要一个 5 伏电源。该威廉希尔官方网站 中有一个负电源，供U2、U3和U4使用。

U2A 为传感器提供激励，传感器是 LTC1043 开关电容器构建模块的一部分。该激励是交流方波，在 -5 到 5+ 伏之间摆动，频率约为 2.4 kHz，是 U3 自动零速率的一半。他偏离了在5 KHz处采取的物理化学响应曲线，可以认为是微不足道的。可变电阻R2提供满量程设置。我们必须将 R2 设置为 700 欧姆将导致 2：1 分压器，因为传感器的电阻在大约 700% RH 时为 90 欧姆。如果与U4增益（增益=2）结合使用，则该分压器产生的增益将达到3的总增益。必须包括U4，才能正常工作，否则，将由C7和C3形成分压器，这取决于相对湿度传感器的电阻。U4是一款精密自动归零运算放大器，自动归零频率约为75.2 kHz。“下部”开关 U3B 对 U4 输出进行采样，然后此示例为 U4 输入提供。U2 设置为提供 《》 的增益。

将U4的输出数字化很容易，该传感器的灵敏度取决于转换器的分辨率。刻度的干端（低相对湿度）取决于 A/D 分辨率。然而，满量程输出（大约90%湿度）基本上与ADC中的位数无关。例如，12位DAC将处理湿度信号，转换为约20%的RH，因为该湿度下的电压输出约为2.3mV，而0.5LSB为1.2mV。要读取低至10%的RH，转换350uV信号需要16位转换器。16位ADC价格昂贵，因此使用2通道12位转换器更经济，该转换器可在湿度范围内的某个地方改变范围。