湿度控制器 湿度控制器 环境湿度控制器

2012年中等职业学院电子技能竞赛（学生组）

20**年某市中等职业学校电子技能竞赛（学生组）考题

考题名称：环境湿度控制器

完成时间：4小时

一、原理简介 电路说明部分二、装配及调试说明

三、电路所需器件介绍

一、元件筛选与测试（15分）

考题目录考题答卷部分二、电路焊接与组装（30分）

三、电路调试（40分）

电路设计软件PROTEL DXP 2004应用部分（15分）

学 校：

姓 名： 考 号：

工 位 号：

1

湿度控制器 环境湿度控制器

2012年中等职业学院电子技能竞赛（学生组）

电路相关说明部分

一、原理简介

环境湿度控制器（以下简称湿度控制器）的组成原理如图1所示，印刷电路如图2所示。（www.NIubb.NEt]电路主要由湿敏电容、湿度/频率转换电路、基准脉冲发生电路、频率比较电路和湿度控制输出电路组成。

湿敏电容HS1101和TLC555等组成湿度/频率转换电路，转换电路将湿度物理量转换为与湿度大小相对应的脉冲频率；集成电路U3与外部RC元件组成基准脉冲发生器，经过12级分频后将信号输出；脉冲频率比较电路由U2和部分外围元件组成，频率比较电路接受来自湿度/频率转换电路和基准脉冲发生电路的信号，比较结果经D触发器锁存后输出驱动继电器K1吸合。

具体效果如下：对湿敏电容轻微哈气，使湿敏电容周围的相对湿度增大，湿度/频率转换电路输出频率降低，当脉冲频率低于设定值（对应相对湿度90％RH）时，湿度控制电路启动输出（K1 吸合，LED1点亮），停止对湿敏电容哈气，湿敏电容脱湿后（脱湿时间约20秒），湿度控制电路停止输出（K1 断开，LED1熄灭）。

二、装配及调试说明

注意：电路焊接完成，检查无误后，方可通电调试。 1、 外部接线

J1接入+5V、＋12V和GND工作电源。

2、 调试说明

（1） 调试目的，当湿度大于90％RH时，继电器K1吸合，反之K1断开。

（2） 湿度/频率转换电路。测量电路板TP-A点的频率，TP-A点的频率范围应该在6033Hz～

7351Hz范围内，湿度与脉冲频率的关系见表1

注：555为典型的COMS类型，TLC555（RH：百分比相对湿度，F：频率Hz）

表1

（3） 基准频率调整。调节RP1可改变RC振荡频率，将RC振荡电路的振荡频率调整为6186Hz

（对应相对湿度90％RH），如果我们把频率计的探头直接接入RC振荡电路，会严重引起振荡电路频率漂移，所有我们只能测量通过4级分频后的脉冲信号(TP-B点)，通过4级分频后的信号为6186÷16≈386Hz。

2

湿度控制器 环境湿度控制器

3

湿度控制器 环境湿度控制器

2012年中等职业学院电子技能竞赛（学生组）

三、电路所需器件介绍

1、 时基电路TLC555

TLC555与NE555参数基本相同，但TLC555为COMS结构，具有温漂小、内部分布参数小等优点。(WwW.niubB.Net] TLC555是一块时基集成电路，它可以构成多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等，是一块用途广泛的集成电路。

TLC555集成电路管脚如图3，内部等效电路如图4。

图3 图4

TLC555引脚功能简介：

1脚：公共地端为负极。

2脚：低触发端TRIG，低于1／3电源电压时即导通。

3脚：输出端OUT，电流可达200mA。

4脚：强制复位端RESET，不用时可与电源正极相连或悬空。

5脚：用来调节比较器的基准电压，简称控制端CONT，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地。

6脚：高触发端THRES，也称阈值端，高于2/3电源电压时即截止。

7脚：放电端DISCH。

8脚：电源正极VDD。

2、 湿敏电容HS1101

HS1101湿敏电容传感器外形如图5，它具有测量精度高、互换性好、工作稳定等特点，HS1101为容性器件，环境相对湿度在55％RH时，HS1101的典型容量为180pF，湿度－容量对应表见图6

4

湿度控制器 环境湿度控制器

2012年中等职业学院电子技能竞赛（学生组）

图5 图6

图7为HS1101典型应用图

此电路为典型的555非稳态电路，HS1101作为

电容变量接在555的TRIG与THRES两引脚上，引脚

7用作电阻R4的短路，等量电容HS1101通过R2与

R4充电到门限电压约0.67Vcc，通过R2放电到触发

电平约0.33Vcc，然后R4通过引脚7短路到地，传感

器由不同的电阻R4与R2充放电其循环工作。（www.pig66.com）

输出频率表见表1

图7

3、 14位二进制串行计数器/分频器CD4060

CD4060 是由一振荡器和 14 级二进制串行计数位组成，振荡器的结构可以是 RC 或晶振电路，RERST 为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作,所有的计数器均为主-从触发器,在 φo和φo的下降沿，计数器以二进制进行计数,在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟的上升和下降时间无限制。

图8为CD4060的引脚图，引脚功能如下：

φI

φo 时钟输入端 时钟输出端

φo 反向时钟输出端

RESET 复位端

Q4-Q10,Q11-Q14 计数器输出端

图

8