一种湿度传感器制造技术

本申请提供了一种湿度传感器，包括：驱动单元、电极单元、感应单元；所述驱动单元产生检测驱动电信号并输出；所述电极单元包括在电路中彼此电隔绝的两个金属电极：驱动电极和感应电极；所述两个金属电极间介质物的湿度变化会引起所述两个金属电极间阻抗的变化；所述驱动电极接收所述驱动单元输出的检测驱动电信号，所述感应电极通过与所述驱动电极之间的阻抗产生电感应，随之产生感应信号作为电检测信号输出；所述感应单元与所述感应电极耦合，接收由所述感应电极输出的电检测信号，并将所述电检测信号处理为符合要求的湿度检测信号并输出。本申请提供的湿度传感器具有结构简单、测量精确、易于操作的特点。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电子设备领域，具体涉及一种湿度传感器。
技术介绍
湿度传感器被广泛应用于工业、农业生产和人类的日常生活中，在农业生产中，如农场、麦田，人们利用湿度传感器提供的数据了解降雨情况、土壤墒情，在果园、蔬菜大棚，湿度也是一项重要信息，结合其它数据，帮助种植者判断是否需要灌溉，病虫害的发生机率以及是否要采取措施；在仓库，帮助监测仓库环境及所储存农产品的状况。尤其近年来，随着物联网的兴起，湿度传感器的作用会越来越重要。一般的湿度传感器有几种类型：最简单的一种由两个金属电极和连接在两个金属电极间的多孔材料组成，所用电源是直流电。当金属电极两端加上直流电压，两电极间的阻抗大小反应湿度大小。这种湿度传感器通常只有一个阻抗阈值，当测得的阻抗低于所述阈值时，就认为是湿；否则，就是干。这种湿度传感器的优点是结构简单，成本低；缺点是：1)精度低，所述多孔材料很难模拟叶片的形状；2)直流电会使金属电极在含盐的潮湿环境下发生电化学反应而引起电蚀。在现有专利中，也有在金属电极两端加上交流电压，利用两电极间的阻抗大小检测湿度大小。专利CN204426210U提供了“一种用于扦插育苗的叶片湿度传感器”，所述湿度传感器采用交流电压，通过测量两个金属电极间的阻抗来感测湿度，但该湿度值只是简单的一个用于控制加热回路的阈值，当湿度高于设定阈值，加热回路工作；当湿度低于设定阈值，加热回路关闭。显然，这种只有“干”、“湿”两种状态的传感器只能应用于对湿度数据精度要求不高的场合。另一种湿度传感器是电容式湿度传感器，电容式湿度传感器是一种非接触式的，利用电容耦合技术来测量湿度，优点是稳定；缺点是1)结构复杂，造价高；2)容易受其它电容体的影响，如植物的其它部分，鸟类、昆虫等的影响。另外，还有一些湿度传感器通过感测被测物的介电常数来估算被测物的湿
度，类似的，专利CN103293189A提供了“一种植物叶片表面湿度传感器及其测量装置”，所述湿度传感器电极部分模拟叶片形状的，所述湿度传感器的模拟叶片分成两个部分，左边的部分由两个环状的铜格栅金属电极，利用输入、输出电极频率的衰减来感测叶面上的湿度；右边的部分有两个仿叶纹路的格栅状金属电极，所述金属电极粘在叶面的两侧，所述湿度传感器的叶面是对水汽灵敏度高的醋酸纤维素高分子材料，两个金属电极与中间的叶面形成电容，由电容的变化来测量叶片湿度的变化，左、右两部分测量值的结合形成最终湿度。所述湿度传感器电极部分能够模拟叶片形状，采用射频反射和电容原理能获得定量的湿度值，但是结构复杂，不仅需要两组湿度测量装置，还需要一个带微处理器的处理平台共同工作，且受结构所限，所述湿度传感器和处理平台距离短，湿度测量的空间范围受限，另外，柔性的叶片材质也极易在工作中造成金属电极的损伤。
技术实现思路
本申请提供一种湿度传感器，克服了目前利用被测物的阻抗来检测湿度的湿度传感器只有“干”、“湿”两种状态，不能精确测量湿度值得缺陷，又避免了电容式、介电常数式结构复杂，造价高，且易受其它非被测物影响的不足。本申请提供的湿度传感器，包括：产生检测驱动电信号并输出的驱动单元；电极单元，所述电极单元包括在电路中彼此电隔绝的两个金属电极：驱动电极和感应电极；所述驱动电极和所述感应电极以设定的形状附着在基板上；所述两个金属电极间介质物的湿度变化会引起所述两个金属电极间阻抗的变化；所述驱动电极接收所述驱动单元输出的检测驱动电信号，所述感应电极通过与所述驱动电极之间的阻抗产生电感应，随之产生感应信号作为电检测信号输出；感应单元，所述感应单元与所述感应电极耦合，接收由所述感应电极输出的电检测信号，并将所述电检测信号处理为符合要求的湿度检测信号并输出。可选的，所述驱动单元包括交流电生成电路；所述检测驱动电信号为该交流电生成电路输出的交变电流。可选的，所述交流电生成电路采用非稳态多谐振荡电路形式。可选的，所述基板是采用绝缘材料制成的薄板，包括：与待检测湿度的植物叶片相似的叶片形状，作为所述电极单元载体的电极区；作为所述驱动单元、所述感应单元电路载体，包括为所述湿度传感器供能的输入、接地端口、所述感应单元的输出端口的电路区；所述电极区与所述电路区连成一体。可选的，所述感应电极与所述驱动电极形成相互平行且宽度相同的确定数量的条状分支，均布在所述基板电极区的基板表面上；不同电极的所述条状分支交替分布且间距保持一致；同一电极的所述条状分支间是导通的。可选的，所述感应电极与所述驱动电极的所述分支走向与所待检测湿度的植物叶片的叶脉走向一致。可选的，所述感应电极与所述驱动电极是蚀刻在所述基板上的。可选的，所述感应电极与所述驱动电极表面镀金。可选的，所述感应单元包括滤波电路；所述感应单元与所述感应电极耦合，具体是所述滤波电路与所述感应电极耦合，将感应电极输出的交流形式的所述电检测信号整流为直流电信号。可选的，所述感应单元包括集成运算放大电路；所述集成运算放大电路与所述滤波电路耦合，接收所述滤波电路输出的直流电信号，将所述直流电信号整形、放大后输出。可选的，所述湿度传感器输出的湿度检测信号是直流电压信号；所述直流电压信号大小与被测介质物的湿度值线形对应；所述直流电压信号的两个极值分别代表绝对干燥和完全湿润。可选的，所述直流电压信号是0-2V的直流电压：0V代表绝对干燥，2V代表完全湿润。可选的，所述湿度传感器的工作电压是2.6-10V的直流电。可选的，所述湿度传感器的输入端口在所述驱动单元输入端和接地端之间；所述湿度传感器的输出端口在所述感应单元的输出端和接地端之间。可选的，所述湿度传感器的所述电路区外有保护套。本申请还提供了一种湿度测量装置，包括：湿度传感器，即上文所述的湿度传感器；传感器安装支架，所述安装支架用于将所述湿度传感器安装在测试环境中，保证所述湿度传感器的安装位置、角度与所述测试环境中的植物叶片相似；传感器检测节点，所述传感器测试节点为所述湿度传感器提供电能，并接收所述湿度传感器传递过来的湿度检测信号，经过处理后输出；电缆，所述电缆用以连接所述湿度传感器和所述传感器检测节点。可选的，所述传感器检测节点包括：模数转换模块，所述模数转换模块将所述湿度传感器传递过来的湿度检测信号转化为数字信号；中央处理模块，所述中央处理模块按照预定的测试程序，向所述湿度传感器发出检测要求，并将在检测周期获得的湿度数据进行处理；电源模块，所述电源模块为所述传感器测试节点和所述湿度传感器供能；无线通讯模块，所述无线通讯模块将从所述中央处理模块获得的湿度数据传送到远程主机，并接收所述远程主机的指令。与现有技术相比，本申请具有以下优点:本申请提供的湿度传感器，具有驱动单元、电极单元和感应单元，其中电极单元设置有驱动电极和感应电极，并且两者之间的阻抗会随着两者之间的介质物湿度变化而变化。这样，当驱动电极接收到驱动单元提供的检测驱动信号后，所述感应电极输出电检测信号会由于介质物湿度的不同而不同，所述感应单元接收上述感应电极输出的电检测信号并处理后输出的湿度检测信号就可以反映待检测环境的湿度相关。采用此种技术方案，可以使用结构简单的电路实现对湿度值较为精确的测量。由于在上述技术方案中，驱动单元可以根据需要设计为输出不同的检测驱动信号，这就为满足不同检测环境的特殊要求提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器包括：产生检测驱动电信号并输出的驱动单元；电极单元，所述电极单元包括在电路中彼此电隔绝的两个金属电极：驱动电极和感应电极；所述驱动电极和所述感应电极以设定的形状附着在基板上；所述两个金属电极间介质物的湿度变化会引起所述两个金属电极间阻抗的变化；所述驱动电极接收所述驱动单元输出的检测驱动电信号，所述感应电极通过与所述驱动电极之间的阻抗产生电感应，随之产生感应信号作为电检测信号输出；感应单元，所述感应单元与所述感应电极耦合，接收由所述感应电极输出的电检测信号，并将所述电检测信号处理为符合要求的湿度检测信号并输出。

【技术特征摘要】
1.一种湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器包括：产生检测驱动电信号并输出的驱动单元；电极单元，所述电极单元包括在电路中彼此电隔绝的两个金属电极：驱动电极和感应电极；所述驱动电极和所述感应电极以设定的形状附着在基板上；所述两个金属电极间介质物的湿度变化会引起所述两个金属电极间阻抗的变化；所述驱动电极接收所述驱动单元输出的检测驱动电信号，所述感应电极通过与所述驱动电极之间的阻抗产生电感应，随之产生感应信号作为电检测信号输出；感应单元，所述感应单元与所述感应电极耦合，接收由所述感应电极输出的电检测信号，并将所述电检测信号处理为符合要求的湿度检测信号并输出。2.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述驱动单元包括交流电生成电路；所述检测驱动电信号为该交流电生成电路输出的交变电流。3.根据权利要求2所述的湿度传感器，其特征在于，所述交流电生成电路采用非稳态多谐振荡电路形式。4.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述基板是采用绝缘材料制成的薄板，包括：与待检测湿度的植物叶片相似的叶片形状，作为所述电极单元载体的电极区；作为所述驱动单元、所述感应单元电路载体，包括为所述湿度传感器供能的输入、接地端口、所述感应单元的输出端口的电路区；所述电极区与所述电路区连成一体。5.根据权利要求4所述的湿度传感器，其特征在于，所述感应电极与所述驱动电极形成相互平行且宽度相同的确定数量的条状分支，均布在所述基板电极区的基板表面上；不同电极的所述条状分支交替分布且间距保持一致；同一电极的所述条状分支间是导通的。6.根据权利要求5所述的湿度传感器，其特征在于，所述感应电极与所述驱动电极的所述分支走向与所待检测湿度的植物叶片的叶脉走向一致。7.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述感应电极与所述驱动电极是蚀刻在所述基板上的。8.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述感应电极与所述驱动电极表面镀金。9.根据权利要求2所述的湿度传感器，其特征在于，所述感应单元包括滤波电路；所述感应单元与所述感应电极耦合，具体是所述滤波电路与所述感应电极耦合，将感应电极输出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗波，维塔利·伊格纳托维奇，
申请(专利权)人：北京科百宏业科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11