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作者:簡怡棻(2005-08-20);推薦:徐業良(2005-08-24)

808H5V5溼度感測器簡介與使用

本文介紹808H5V5溼度感測器的性能與使用方式,並以PIC單晶片作為A/D轉換以及運算處理器,製作一簡易的溼度感測裝置。

1.   808H5V5溼度感測器簡介

808H5V5溼度感測器由國內錫麟企業有限公司[www.sensorelement.com]所生產,為電壓輸出式電容濕度感測器。其外觀如圖1、圖2所示,長寬僅約為8×12mm,易於裝構在任何量測與控制溼度的產品上,其三根接腳分別為工作電源負極(1)、訊號輸出(2)、以及工作電源正極(3)808H5V5溼度感測器為包覆良好的聚合體電容器,能在惡劣環境下工作,即使是潮濕、灰塵、污垢、油脂以及普通化學藥劑都不會影響其測量值。

1. 808H5V5溼度感測器外觀

 

 

2. 808H5V5溼度感測器尺寸與接腳示意圖

808H5V5的相關規格如表1所示,工作電源為直流電源5V,訊號輸出0.8~3.9V代表相對溼度0%~100%。如圖3所示,808H5V5輸出電壓與溼度呈高度線性關係,表2為操作環境為25時,在不同相對溼度所對應的電壓輸出值,其溼度與電壓的關係式為

        Humidity = 31.92×Vout - 26.12                                     (1)

1. 808H5V5相關規格列表

Model

808H5V5

Measuring range

0~100%RH

Signal output

0.8~3.9V@25

Accuracy

< ±4%RH(at 25, 5VDC, 30~80%RH)

Electrical current (Ic)

Typical current: 0.38 mA; max current < 0.5mA

Power supply

5V DC ±5%

Operating environment

-40~+85

Storing environment

-55~+125

Responding time

<15s

Stability

<1%RH per year

2. 808H5V5相對溼度與對應之輸出電壓(25, 5.0V DC)

相對溼度

30%

40%

50%

60%

70%

80%

808H5V5

1.73V

2.08V

2.41V

2.72V

3.01V

3.30V

3. 255.0V DC時各相對溼度與輸出電壓之關係圖

4808H5V5溼度感測器在各相對溼度下的精準度示意圖,由圖可看出在30%RH80%RH是其表現最佳的工作範圍,準確度可達±4%RH,在此範圍之外的操作環境則會有較大的誤差值。

 

 

               

4. 808H5V5操作精準度範圍

2.   溼度量測裝置製作與測試

本文以PIC單晶片作為A/D轉換以及運算處理器,結合808H5V5溼度感測器製作一簡易的溼度感測裝置。成品如圖5所示,以PIC單晶片擷取溼度感測器電壓訊號,並以LCD顯示即時的溼度值。PIC單晶片主要的功能為執行A/D轉換,並進行感測器輸出電壓與濕度值的換算,取樣頻率為30Hz,每5秒加總平均並更新一次LCD顯示值,藉此減少量測的隨機誤差。

5. 溼度感測裝置

溼度感測裝置完成後,以壓克力板建立密閉的控制環境進行溼度量測測試,以Rotronic公司M2溫濕度傳送器量測數值(本台儀器溫度精確度為±0.1oC,濕度精確度為±1%)作為溫度與濕度的標準進行對照。

測試過程中以加熱與冷卻裝置維持在室溫25的狀態,並且以除濕裝置控制溼度在40~60%間,以隨機方式進行各點的測量,808H5V5溼度感測器輸出電壓與濕度值的關係以原廠公式進行換算,實驗結果濕度感測器如表3所示。由表3可看出此顆808H5V5溼度感測器在25時的誤差約從1.5%RH ~ 5.5%RH,且均偏高,而本次實驗中最大誤差值為5.49%RH

3. 808H5V525時,各溼度與所對應之輸出電壓及溼度誤差

溼度(%RH)

電壓(V)

公式溼度(%RH)

誤差(%RH)

60

2.75

61.66

1.66

59

2.74

61.34

2.34

58

2.73

61.02

3.02

57

2.71

60.38

3.38

56

2.69

59.74

3.74

55

2.68

59.43

4.43

54

2.64

58.15

4.15

53

2.62

57.51

4.51

52

2.59

56.55

4.55

51

2.56

55.60

4.60

50

2.53

54.64

4.64

49

2.51

54.00

5.00

48

2.49

53.36

5.36

47

2.46

52.40

5.40

46

2.43

51.45

5.45

45

2.40

50.49

5.49

44

2.36

49.21

5.21

43

2.32

47.93

4.93

42

2.29

46.98

4.98

41

2.26

46.02

5.02

40

2.23

45.06

5.06

從以上測試可發現,808H5V5在未經任何調校下有還不錯的精確度,但與Rotronic公司M2溫濕度傳送器量測數值相較略微偏移,經實際測試每顆感測器之間均有不同程度的偏移,因此為了提高準確度可以藉由適當的校準程序進行準位校正。

除此之外PIC的量測誤差以及溫度所造成的影響,均會影響濕度感測器的精確度,在需要高精確度的應用需求時可以搭配溫度感測器進行校正,並且進行PIC量測準位的校正。