电阻式湿度测量电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于测量技术领域，具体涉及一种电阻式湿度测量电路。
【背景技术】
[0002]直接测量材料的湿度难度大，但测量材料的电阻值可以间接测量其湿度；某些材料的电阻值与其湿度具有类指数函数变化关系，例如纺织材料，这些材料的电阻值变化范围大，给其湿度测量带来了更大的难度，有必要设计一种能简单、有效测量各种材料湿度的测量电路。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种电阻式湿度测量电路，可以简单、有效测量各种材料的湿度，包括电阻值与湿度呈类指数函数变化的材料湿度值。
[0004]本实用新型包括电源模块、处理器芯片U0、信号采集模块和信号放大模块；所述的电源模块将输入电压稳压后为处理器芯片U0、信号采集模块和信号放大模块供电；所述的信号采集模块根据材料物理特性和处理器芯片UO的控制命令，利用电阻分压法调用分压电阻，采集材料的电压信号以间接测量湿度；所述的信号放大模块受处理器芯片UO控制，根据信号采集模块采集到的电压信号选择放大倍数，将电压信号放大到O?+5V ;所述的处理器芯片UO提取信号放大模块放大后的电压信号，计算被测材料的电阻值，并与材料的预存湿度-电阻值标定曲线对比，获得被测材料的湿度值。
[0005]所述的处理器芯片UO采用芯片STC12C5A60S2。
[0006]所述的电源模块包括压敏电阻RX1、第一极性电容C19、第二十电容C20、第二极性电容C21、第三极性电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十七电容C27、第一降压芯片U1、第二降压芯片U2、第三降压芯片U3和电源接口 J3 ;外界电源接至电源接口 J3的I引脚；电源接口 J3的I引脚与第一降压芯片Ul的2引脚、压敏电阻RXl的一端、第一极性电容C19的正端及第二十电容C20的一端连接；第一降压芯片Ul的4引脚与极性电容C21的正端、第二十三电容C23的一端、第二降压芯片U2的Vin引脚连接，并输出+12V电压；所述电源接口 J3的2引脚、第一极性电容C19的负端、第二十电容C20的另一端、第一降压芯片Ul的I和3引脚、第二极性电容C21的负端、第二十三电容C23的另一端、压敏电阻RXl的另一端共同接电源地；第二降压芯片U2的Vout引脚与第三极性电容C22的正端、第二十四电容C24的一端及第三降压芯片U3的8引脚连接，并输出+5V电压；第三降压芯片U3的7引脚悬空，5引脚接第二十七电容C27的一端并输出-5V电压，4引脚接第二十五电容C25的一端；第二十五电容C25的另一端接第三降压芯片U3的2引脚；第二降压芯片U2的GND引脚、第三极性电容C22的负端、第二十四电容C24的另一端、第三降压芯片U3的6引脚和3引脚、第二十七电容C27的另一端均接信号地。
[0007]所述的信号采集模块包括第一稳压二极管P4、第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5和四通道单刀单掷芯片U4 ;四通道单刀单掷芯片U4采用ADG1611芯片；四通道单刀单掷芯片U4的5、2、15、10、7引脚及第一稳压二极管P4的正端共同接信号地；四通道单刀单掷芯片U4的13引脚接电源模块输出的+5V电压；四通道单刀单掷芯片U4的4引脚接电源模块输出的-5V电压；四通道单刀单掷芯片U4的1、16、9、8引脚分别接处理器芯片UO的40、41、42和44引脚；四通道单刀单掷芯片U4的6、11、14、3引脚分别接第四电阻R4、第二电阻R2、第五电阻R和第一电阻Rl的一端；第四电阻R4、第二电阻R2、第五电阻R5和第一电阻Rl的另一端以及第一稳压二极管P4的负端共接材料电阻Rz的一端；材料电阻Rz的另一端接外界电源。
[0008]所述处理器芯片UO的38引脚与第二电容C2的一端及第三电容C3的一端连接并接电源模块输出的+5V电压；处理器芯片UO的16引脚、第二电容C2及第三电容C3的另一端均接电源地。
[0009]所述的信号放大模块包括第一放大器芯片Al、第二放大器芯片A2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第^^一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13和第二稳压二极管P7 ;第一放大器芯片Al采用可编程仪表放大器芯片AD8250，第二放大器芯片A2采用TLC27L2 ;第一放大器芯片Al的8引脚、第六电容C6的一端、第五电容C5的一端均接电源模块输出的+5V电压；第一放大器芯片Al的2、9引脚、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端共同接信号地；第一放大器芯片Al的3引脚、第^ 电容Cll的一端、第十三电容C13的一端共同接电源模块输出的-5V电压；第^^一电容Cll和第十三电容C13的另一端共同接信号地；第一放大器芯片Al的7引脚接第二放大器芯片A2的3引脚；第一放大器芯片Al的6、4、5引脚分别接处理器芯片UO的8、9、10引脚；第一放大器芯片Al的I引脚接第八电容C8、第九电容C9及第七电阻R7的一端；第七电阻R7的另一端接四通道单刀单掷芯片U4的2引脚；第一放大器芯片Al的10引脚接第八电容C8的另一端、第十二电容C12的另一端及第九电阻R9的一端；第九电阻R9的另一端接信号采集模块的第一稳压二极管P4的负端；第九电容C9及第十二电容C12的另一端共同接信号地；第二放大器芯片A2的8引脚、第四电容C4的一端、第七电容C7的一端共同接电源模块输出的+5V电压；第二放大器芯片A2的4引脚、第四电容C4的另一端、第七电容C7的另一端共同接信号地；第二放大器芯片A2的2引脚、I引脚均与第八电阻R8的一端连接；第八电阻R8的另一端与第十电容ClO的一端及第二稳压二极管P7的负端连接并接处理器芯片UO的3引脚；第十电容ClO的另一端、第二稳压二极管P7的正端共同接信号地。
[0010]本实用新型的有益效果:
[0011]本实用新型根据电阻分压法，采集、放大并提取代表这些材料电阻值的电压信号，最终对比预存的电阻值与湿度值的标定曲线，计算湿度大小，适用于各种材料的湿度测量，包括电阻值与湿度值具有类指数函数关系的材料；测量电路简单，测量精度高。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的系统结构图；
[0013]图2为本实用新型中电源模块的电路图；
[0014]图3为本实用新型中处理器芯片的电路图；
[0015]图4为本实用新型中信号采集模块的电路图；
[0016]图5为本实用新型中信号放大模块的电路图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018]如图1所示，电阻式湿度测量电路，包括电源模块1、处理器芯片U0、信号采集模块2和信号放大模块3 ;电源模块I将输入电压稳压后为处理器芯片U0、信号采集模块2和信号放大模块3供电；信号采集模块2根据材料物理特性和处理器芯片UO的控制命令，利用电阻分压法调用分压电阻，采集材料的电压信号以间接测量湿度；信号放大模块3受处理器芯片UO控制，根据信号采集模块2采集到的电压信号选择放大倍数，将电压信号放大到O?+5V ;处理器芯片UO采用芯片STC12C5A60S2，提取信号放大模块3放大后的电压信号，计算被测材料的电阻值，并与材料的预存湿度-电阻值标定曲线对比，从而获得被测材料的湿度值。
[0019]如图2所示，电源模块I包括压敏电阻RX1、第一极性电容C19、第二十电容C20、第二极性电容C21、第三极性电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十七电容C27、第一降压芯片U1、第二降压芯片U2、第三降压芯片U3和电源接口J3 ;外界输入的+48V直流电源接至电源接口 J3的I引脚；电源接口 J3的I引脚与第一降压芯片Ul的2引脚、压敏电阻RXl的一端、第一极性电容C19的正端及第二十电容C20的一端连接；第一降压芯片Ul的4引脚与极性电容C21的正端、第二十三电容C23的一端、第二降压芯片U2的Vin引脚连接，并输出+12V电压；电源接口 J3的2引脚、第一极性电容C19的负端、第二十电容C20的另一端、第一降压芯片Ul的I和3引脚、第二极性电容C21的负端、第二十三电容C23的另一端、压敏电阻RXl的另一端共同接电源地；第二降压芯片U2的Vout引脚与第三极性电容C22的正端、第二十四电容C24的一端及第三降压芯片U3的8引脚连接，并输出+5V电压；第三降压芯片U3的7引脚悬空，5引脚接第二十七电容C27的一端并输出-5V电压，4引脚接第二十五电容C25的一端；第二十五电容C25的另一端接第三降压芯片U3的2引脚；第二降压芯片U2的GND引脚、第三极性电容C22的负端、第二十四电容C24的另一端、第三降压芯片U3的6引脚和3引脚、第二十七电容C27的另一端均接信号地。
[0020]如图3和4所示，信号采集模块2包括第一稳压二极管P4、第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5和四通道单刀单掷芯片U4 ;四通道单刀单掷芯片U4采用ADG1611芯片，ADG1611芯片可以可编程选择导通通道；四通道单刀单掷芯片U4的5、2、15、10,7引脚及第一稳压二极管P4的正端共同接信号地；四通道单刀单掷芯片U4的13引脚接电源模块I输出的+5V电压；四通道单刀单掷芯片U4的4引脚接电源模块I输出的-5V电压；四通道单刀单掷芯片U4的1、16、9、8引脚分别接处理器芯片UO的40、41、42和44引脚；四通道单刀单掷芯片U4的6、11、14、3引脚分别接第四电阻R4、第二电阻R2、第五电阻R和第一电阻Rl的一端；第四电阻R4、第二电阻R2、第五电阻R5和第一电阻Rl的另一端以及第一稳压二极管P4的负端共接材料电阻Rz的一端；材料电阻Rz的另一端接+48V直流电源。材料电阻Rz随材料的湿度变化而变