盆花缺水报警系统

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1、实用※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2009级传感器课程设计传感器课程设计报告书课题名称盆花缺水报警装置姓名学号院、系、部电气工程系专业自动化指导教师高艳玲文档实用2013年1月3日文档实用盆花缺水报警装置一、设计目的利用湿敏传感器制作一个简单的可以进行盆花缺水报警装置：当盆花缺水时，盆花缺水指示灯就会闪烁发光，提醒人们及时给花浇水；使用555时基电路组成的振荡器来实现缺水时发光二极管VD闪烁。二、设计要求2.1设计依据（1）将湿度传感器埋于花中作为两个电极，当土壤缺水时，土壤的电阻率增大，和其串联的电阻电压很低，导致此电阻驱动的VT1截止，而此时作为555的驱动VT

2、2却是导通的，555时基电路的振荡器工作，所以驱动所连接的发光二极管VD随着低频振荡信号闪烁发光，提醒浇水。（2）当盆花不缺水，土壤电阻率很小，两电极电阻很小，和其串联的电阻压降增加，则此电阻驱动的VT1导通，振荡电路停止工作，发光二极管VD灭。（3）湿敏电阻不易控制，结果可能不很理想。2.2报告要求（1）实现基本功能，画出设计电路图。（2）完成3000字设计报告。2.3主要技术指标（1）工作电压±4.5V。文档实用（2）555引脚6、5的电容分别为：4.7微法、0.01微法。三、硬件电路设计3.1电路设计原理图图3-1电路原理图3.2传感器的选择（1）基本原理文档实用水是一种强极性

3、电介质。水分子有较大的电偶极矩，在氢原子附近有极大的正电场，因而它具有很大的电子亲和力，使得水分子易于吸附在固体表面并渗透到固体内部。利用水分子这一特性制成的湿度传感器，会导致器件的电阻或电容变化，从而测量出环境相对湿度。这种传感器的工作原理是高分子电解质吸湿而导致电阻率变化。湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度

4、发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。电子式湿敏传感器的准确度可达2-3%RH，这比干湿球测湿精度高。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。（2）湿度的表示法湿度表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度等物理量来表示。绝对湿度是指单位体积空气中所含水蒸汽的质量，叫做空气的“绝对湿度”。它是

5、大气干湿程度的物理量的一种表示方式。通常以1立方米空气内所含有的水蒸汽的克数来表示。水蒸汽的压强是随着水蒸汽的密度的增加而增加的，所以，空气里的绝对湿度的大小也可以通过水汽的压强来表示。则：其中：为空气的水汽密度；为水汽摩尔质量；为摩尔气体普适常数；为热力学温度。文档实用相对湿度空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值，叫做空气的“相对湿度”。空气的干湿程度和空气中所含有的水汽量接近饱和的程度有关，而和空气中含有水汽的绝对量却无直接关系。相对湿度定义为待测空气的水汽分压与相同温度下水的饱和水汽压比值的百分数。这是一个无量纲量，常表示为％RH（RH为相对湿度Relat

6、iveHumidity的缩写）。则：其中：为所求相对湿度；在的饱和蒸汽压。（3）传感器选择湿度传感器种类繁多,按照湿度传感器工作原理的不同进行分类一般有伸缩式、蒸发式、电子式、电阻式、电容式和光电式等。湿度传感器的选用是控制系统的关键器件。其选取的原则主要根据具体的应用领域，从精度、测量范围、响应速度、稳定性及体积大小等方面进行考虑，主要因素有精度、长期稳定性、互换性、温度范围及补偿方式。考虑到本设计工作原理的特殊性应选用电阻式湿度传感器。湿敏电阻的优点是灵敏度高，具有特殊工作特性。主要缺点是线性度和产品的互换性差，本设计设计元件少，结构简单，缺点对设计不构成影响。常用的湿敏电阻式传

7、感器主要有：金属氧化物陶瓷湿敏电阻式传感器、金属氧化物膜型湿敏电阻式传感器、高分子材料湿敏电阻式传感器等。氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元件。金属氧化物陶瓷湿敏电阻式传感器是由金属氧化物多孔性陶瓷烧结而成的。烧结体上有微细孔，文档实用可使湿敏层吸附或释放水分子，造成其电阻改变。MgCr2O4－TiO2固溶体属于负特性半导瓷的湿敏材料。半导瓷湿敏电阻由于具有使用寿命长、可在恶劣条件下工作、响应时间短、测量精度高、工作温度范