隨著科技的發(fā)展，社會需要能夠自動控制的監(jiān)測設(shè)備，環(huán)境濕度測試儀就是一種用于環(huán)境濕度自動監(jiān)測控制的設(shè)備。本文介紹基于計數(shù)器CC4060等構(gòu)成的環(huán)境濕度測試儀，電路簡單，調(diào)試方便，監(jiān)測準(zhǔn)確，精度高。濕度監(jiān)測部分采用高分子薄膜式濕敏電容HS1100，具有不需校準(zhǔn)的完全互換性，能瞬時退飽和。相對濕度在0%～100%RH范圍內(nèi)，電容量由162pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH，響應(yīng)時間小于5 s，在55%RH、25℃、10 kHz條件下，其典型標(biāo)稱電容為180pF，供電電壓一般選5 V，工作溫度-40℃～100℃。HS1101($5.4714)用做濕度傳感器時，測量電路有兩種設(shè)計方案，一種是線性電壓輸出式，比例系數(shù)為正值;另一種是線性頻率輸出式，比例系數(shù)為負值。本設(shè)計采用的是頻率輸出式。
濕度頻率轉(zhuǎn)換電路采用NE555($0.0700)定時器，成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。本電路其與濕敏電容HS1100和電阻等構(gòu)成多諧振蕩器，通過恰當(dāng)設(shè)置電路中的電阻值，輸出方波，實現(xiàn)濕度監(jiān)測量向頻率信號的轉(zhuǎn)換，通過頻率信號的高低我們就可以得知環(huán)境濕度是否正常。基準(zhǔn)頻率振蕩器和頻率電壓轉(zhuǎn)換器都采用十四位串行計數(shù)器CC4060，它采用CNOS制作工藝、標(biāo)準(zhǔn)DIP-8封裝的14位二進制串行計數(shù)/分頻器集成電路，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路。CC4060復(fù)位端為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效;復(fù)位端為低電平時，由外接的振蕩定時元件控制產(chǎn)生一定頻率的信號，并可以輸出4分頻到10分頻，12分頻到14分頻的脈沖信號。本電路的基準(zhǔn)頻率振蕩器由CC4060及其定時元件組成，產(chǎn)生的頻率信號經(jīng) 12分頻后送至D觸發(fā)器，為D觸發(fā)器提供時鐘脈沖。頻率電壓轉(zhuǎn)換器則利用的是CC4060的分頻功能，將NE555定時器輸出的頻率信號送至 CC4060，經(jīng)12分頻后輸出至D觸發(fā)器輸入端，根據(jù)環(huán)境是否潮濕產(chǎn)生相應(yīng)的電平，驅(qū)動D觸發(fā)器工作輸出控制電平。輸出控制電路可以根據(jù)實際需要采取相應(yīng)的電路，本電路的輸出控制部分由三極管控制繼電器實現(xiàn)，D觸發(fā)器輸出的高電平，使三極管導(dǎo)通驅(qū)動繼電器動作，產(chǎn)生報警信號或驅(qū)動干燥電路工作，使環(huán)境濕度恢復(fù)到正常值范圍。
濕度監(jiān)測及濕度頻率轉(zhuǎn)換電路

 

基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生電路主要由十四位串行計數(shù)器CC4060實現(xiàn)，CC4060⑨⑩腳外接基準(zhǔn)頻率定時元件，產(chǎn)生信號由腳送入CC4060，本電路C1為0.01ΩF，R4為2.7 kΩ，RP1為4.7 kΩ電位器，通過調(diào)節(jié)電位器，可以產(chǎn)生周期為0.059 4 ms～0.162 8ms，頻率為16.8 kHz～6 kHz信號(f=1/2.2(RP1+R4)C1)，此信號經(jīng)12分頻后可以得到4 Hz～1.5 Hz的頻率，由①腳輸出，進入D觸發(fā)器CD4013($0.1125)③腳，為頻率電平轉(zhuǎn)換提供時鐘脈沖。Q1、Q2兩個三極管構(gòu)成線與電路，正常工作時Q1或Q2有一個導(dǎo)通，則復(fù)位端

腳為低電平，計數(shù)器正常工作，當(dāng)⑦腳4分頻輸出和①腳12分頻輸出同時為高電平時，Q1和Q2同時輸出高電平，計數(shù)器清零，重新開始計數(shù)，這個電路主要保證監(jiān)測電路工作一段時間(0.33ms～1 ms)自動清零一次，避免長時間出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤影響電路正常工作。R5、R6一般都為10 kΩ，R7為47 kΩ，D1為1N4148($0.0054)，Q1、Q2為1015。
頻率電壓轉(zhuǎn)換電路

 
頻率電壓轉(zhuǎn)換電路主要由十四位串行計數(shù)器CC4060和四D觸發(fā)器CD4013組成，由NE555③腳送來的頻率信號，由CC4060 U2的腳送入計數(shù)器，經(jīng)十二分頻后由①腳輸出，常態(tài)頻率為1.6 Hz，濕度增大到90%RH時，頻率降為1.5 Hz，送至D觸發(fā)器CD4013⑤腳，同時輸出高電平使Q3導(dǎo)通，鎖存進入的信號電平，阻止后面的脈沖信號再次進入CC4060 U2，防止出現(xiàn)干擾，D觸發(fā)器在CC4060 U1的時鐘脈沖(頻率為4 Hz～1.5 Hz)控制下，在CD4013①腳輸出高電平，控制繼電器工作，帶動報警或增干電路工作。D觸發(fā)器工作與否顯然取決于CC4060 U1送入的時鐘脈沖，U1和U2輸出的脈沖下限頻率是一樣的，這顯然無法控制D觸發(fā)器正常工作，這就需要我們在調(diào)試的過程中，輕微調(diào)節(jié)RP1，使 CC4060 U1輸出的時鐘頻率稍高于1.5 Hz，但低于1.6 Hz(對著濕敏電容吹氣增回濕度的方法調(diào)試)，就能保證電路在常態(tài)時D觸發(fā)器不工作，當(dāng)濕度超過90%RH時，D觸發(fā)器輸出高電平，驅(qū)動后面電路工作。R9為2.2 kΩ，R10為10 kΩ，R11可以和R7合為一個電阻，Q3為1815。
輸出控制電路

輸出控制電路采用三極管驅(qū)動繼電器實現(xiàn)，將CD4013①腳輸出的電平信號送至NPN型三極管1815的基極。常態(tài)時，CD4013①輸出低電平，三極管截止，繼電器釋放;當(dāng)濕度超過規(guī)定量時，CD4013輸出高電平，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，報警和增干電路工作。用濕敏電容HS1100、十四位串行計數(shù)器CC4060、D觸發(fā)器CD4013等組成的環(huán)境濕度測試儀，具有操作簡單，調(diào)試方便，體積小，精度高等優(yōu)點，對于一般的電子愛好者都可以輕松調(diào)試成功。