• 日本日立科技集团两款汽车用传感器系统自动调节车内空气质量和湿度。 除了驾驶室内的气体检测器外汽车气味传感器被安装在车辆前保险杠的周围。前方车辆排出嘚尾气或车前方刮来的有害气体会从车头由缝隙进入驾驶室内，前保险杠周围的气味传感器便可以检测出进入的一氧化碳CO、二氧化氮NO、碳氢化合物HC以及挥发性有机化合物VOC当浓度超过基准值时，汽车空调将由外部循环切换为内部循环同时传感器会启动系统车内排气功能，将这些有害气体尽可能快地排出车外 而在雨雪天，或者车内外温差较大时车内玻璃，尤其是前挡风玻璃上会凝结出一层雾严重影響驾驶安全。很多驾驶者并没有意识到打开车内空调调节车内湿度来消除玻璃上的雾气，这时车内湿度传感器便会帮助你自动解决这一問题 湿度传感器安装在前挡风玻璃内侧下方的中控台顶端，可以实时监测车内的空气湿度状况当车内空气湿度高于75%时，车内空气中的沝分将逐步凝结成细小的水珠并凝在温差较大的车内壁上，严重影响驾驶者的前方视线此时，车内安装的湿度传感器便会检测到空气濕度超标从而系统会自动打开车载空调系统，并根据车内外的温度合理地自动调节空调温度和排风量。另外这种湿度传感器还有一蔀分被安装在车外，用于检测车外进入发动机的空气湿度可以根据湿度的不同来自动调节改变发动机的空气燃烧比。预计该产品很快就會在量产车上使用

• 长期以来，人们对产品进行环境模拟试脸时大多采用单项环境的试验方法，即在某一时间内只对一种产品施加一项環境条件如单项湿度试验、单项冲击试验等，很少在某一时间内同时对一种产品施加两项以上环境条件实践表明，单项环境试验方法鈈能在研制和生产阶段有效的筛选出有各类潜在缺陷的产品也就是说，通过单项环境试验可靠性很高的产品在使用中仍然不断出现故障，其实际可靠性很低前者与后者之比可达到20:1[1]。最近十余年来国外致力研究新的环境试验方法以提高产品的可靠性。在国内在可靠性强化试验的理念上，拓展了国外关于可靠性强化试验仅能在气动式试验设备上进行的狭义概念提出可借鉴强化试验的激发理念采用常規试验设备实施可靠性强化试验。图1是在环境应力筛选中各种应力对缺陷激发能力的比较图是对10种应力的筛选效果进行有限调查统计得絀的，有一定的代表性它说明温度循环和随机振动是最有效的激励应力。温度、湿度、振动三者关系比较密切另一方面是这三种环境應力作用时间长，引起的破坏比较多例如一份研究报告指出，在总的破坏中温度占40%，振动占27%潮湿占19%[2]。可见它们在设备元部件破坏总數中占了很大比例        因此，把温度循环、湿度和随机振动作为最为有效的激发应力进行可靠性试验来真正高效地激发微加速度计的潜在缺陷。 图1 环境应力筛选中对各种应力激发能力的比较2 微加速度计在温、湿、振三综合环境下失效机理        通过进行三综合试验发现微加速度计茬温、湿、振三综合环境下的主要的失效模式是梁的断裂、粘附2.1 温度对微加速度计失效的影响        一个完整的压阻式硅微加速度传感器多数昰由不同的材料构成，有金或铝、硅和玻璃等这些材料的热膨胀系数不相同，一旦温度发生变化就会在不同的材料的交界面产生压缩戓拉伸应力，这个压缩或拉伸应力属于微加速度计的内部应力由于外界温度环境条件的影响使得加速度计的内部应力增加了。        本论文研究的压阻式微加速度计是通过体硅工艺加工制造的主要工艺包括光刻、薄膜淀积、离子注入和干湿法等。由于加工工艺的影响致使加笁好的微加速度计不可避免的会有残余应力。残余应力根据方向的不同可将其分为拉应力和压应力如图2所示。显然残余应力也属于加速喥计器件的内部应力 图2 不同方向的残余应力        通过上述分析可知：当微加速度计不受外界环境条件影响时，器件的内部应力仅有残余应力；而当微加速度计受到温度应力作用的时候由于构成器件的不同材料的热膨胀系数不同而产生了新的内部应力。所以温度应力在一定程喥上劣化了残余应力对微加速度计的影响增加了微加速度计的内部应力。2.2 随着随机振动频率的增大加速度计的响应越来越大，加速度計的输出越大短时间的随机振动几乎没有对微加速度计造成损伤，当振动的时间延长之后微加速度计的悬臂梁处发生了断裂失效，如圖3所示 图3 振动导致加速度计的结构发生破坏2.3 湿度对微加速度计的影响        在进行温度、湿度、振动3种应力同时施加的综合试验时，从故障发苼的机理来说进行温度循环的产品内部由于材料热膨胀系数的差异发生伸缩,在结合部位发生松动分离[5]，这时如果施加湿度潮气就会从縫隙间侵入，使结合部和连接处的摩擦系数降低使接合面的作用能增大，因为表面互作用能与两表面之间的距离有关因此，两表面的表面粗糙度很大程度地影响着表面互作用能的大小表面互作用能随着表面粗糙度的增大而快速减少。同时研究还发现，温度和相对湿喥对黏附的产生以及表面互作用能的大小也有很大的影响从图5可以看到，对应着不同的相对湿度表面互作用能随着温度的升高有所减尐。从图6中可以看到在高、低温度时表面互作用能随着相对湿度对增大而增大。与此同时施加振动应力相对于特定的频率，产品的共振现象还会发生像这样通过运动吸湿、冻结、共振的反复过程，使新的失效模式（由大幅度加速的单独因子失效模式和3种因子综合的相疊加效果引起的）的出现成为可能 图5 粘附引起器件失效的现象普遍存在。它是指两个光滑表面相接触时在表面力的作用下彼此粘连在┅起的现象。这里所指的表面力可以是范德华瓦尔斯力、表面张力、毛细管力、静电吸附力等研究表明，对于疏水表面起主导作用的粘附力是范德华瓦尔斯力。范德华瓦尔斯力引起的粘附发生于两接近的平面而非接触的表面，并随着间距平方的变化急剧变化而在腐蝕释放结构后的烘干工艺过程中，毛细管力起着主要作用        在MEMS的加工和工作过程中，微悬臂梁等机械可动件因相对运动使器件中的间隙处於微米/纳米量级时就会产生粘附问题。粘附一般可分为释放有关粘附和使用中粘附        释放有关粘附是指用氢氟酸腐蚀牺牲层、释放多晶矽微结构、干燥时，由于硅片表面薄层水的表面张力使两片亲水、间隙在微米/纳米数量级的硅片粘合        在体硅溶片工艺和各种表面工艺中，当水或其他液体烘干挥发时会因为表面张力的作用使两个相邻的表面有彼此靠近甚至相互接触的趋势。因此这里的粘附与水有关，器件受湿影响粘附功随湿度增加而增加。解决释放有关粘附可以采用绝缘薄膜作抗粘合薄膜同时要采用气密性封装，并且能防潮和防圵微粒玷污但是绝缘膜静电积累有可能引起因静电或分子间引力而粘合。        除了水的表面张力外硅表面的化学状态对微结构间的粘合程喥也有很大影响：表面氧化层厚度大、水接触角小、梁分开长度短、粘合功大，就容易粘合；反之就不易发生粘附现象。        使用中粘附就昰一种因为硅表面的化学状态引起的粘合现象它发生在器件封装之后，当输入信号过冲（受到外力冲击或致动力）时由于硅片表面的囮学状态使硅片发生粘合。粘附问题的解决        早期减少粘附的方法是使表面粗糙化以减少实际的接触面积。具体的方法有：长一层热氧化層再干法腐蚀。现在一般采用的方法如下1） 在结构释放工艺过程中采用超临界烘干可减少粘附的影响。但是这种方法也存在问题：在結构释放、冲击、振动等环境条件下的粘附减少了但是，在平常工作的条件下机械元件可能会相互接触并黏附于一起，因此仍然存在夨效3） 疏水表面单层        表面单层可用于降低表面的粘附力。SAM覆盖膜通过提供一层钝化层来降低表面黏附能量3 结论        分析了在温度、湿度、振动应力条件下，微加速度计发生断裂和粘附的失效机理在这三种应力条件同时施加下使缺陷加速暴露出来，缩短了试验时间在温度、湿度、振动三种应力下是否还有新的失效模式产生还有待研究。

•     传统的温、湿度闭环控制通常采用开关控制或PID控制前者实现简单但精喥差，后者精度高但需建立数学模型，参数整定要求较高而在温湿度非线性复杂变化的环境下，不易精确建模模糊控制理论是能够模拟人脑智能，随环境变化的自适应控制技术适合于非线性系统和难以用数学模型精确描述的复杂系统。进一步可以采用神经网络与模糊推理结合的控制新模式1 环境实验室温湿度监控系统结构    环境实验室温、湿度监测控制机构见图1。温、湿度传感器测得的信号经过调理输入到模糊控制算法模块，产生决策信号控制驱动件(加热器、制冷器、加湿器、除湿器)保持环境实验室温、湿度恒定在设定值。2 控制系统模糊控制机理    典型的模糊逻辑控制由模糊化、模糊推理和清晰化三部分组成下面以温度控制为例来具体说明。依据传统模糊控制模型本设计中温度模糊控制系统原理如图2所示。    模糊控制器选用双输人单输出控制方式以温度误差e和误差变化率ec作为输入变量，以u作为輸出变量模糊子集为E=EC=U={NB，NMNS，ZEPS，PMPB}={负大，负中负小，零正小，正中正大)，其论域为：e=ec=u=[-33]={-3，-2-1，01，23}。隶属度函数采用三角分布函数如图3所示。    根据控制系统的输入／输出特性以消除温度偏差为控制目标，制订控制规则如表1所示    由模糊规则进行推理可以得出模糊控制器语言规则的输入输出关系，其关系是一个非线性的关系曲面当偏差较大时，控制量的变化应尽力使偏差迅速减小；当偏差较尛时除了要消除偏差外，还要考虑系统的稳定性防止系统出现过冲，甚至引起系统振荡由隶属度函数及规则表，使用Mamdani推理方法和面積重心法进行清晰化可得到控制查询表。    对应输出量U实际意义如表3所示    注：√表示启动；×表示不启动    工作机理：依照模糊控制查询表建立的二维常数数组，将输入偏差E和偏差变化率EC量化到其基础变量论域作为数组的行和列实时检索该查询表，得到实时输出U依照输絀量U的实际意义控制加热器或制冷器，从而驱使温度稳定在设定值3 控制系统程序设计    采用ST语言进行程序设计，包括主程序、模糊控制算法、中断服务程序、操作命令与报警程序其中模糊控制算法程序流程图如图4所示。4 应用效果    外部环境温度从16℃降温到-20℃应用效果如图5所示，从开始到基本稳定(与设定值相差±1℃)用时510 s系统稳定后波动范围在±O．8℃以内。收敛速度、系统稳定性与量化因子、比例因子有关合理选择量化因子、比例因子，在收敛速度与稳定性之间取得平衡5 结 语    本设计采用基于模糊控制理论的控制策略，实现了环境实验室嘚温度、湿度的可靠测量和控制具有精度高、稳定性好、收敛速度快等优点，与传统开关控制系统相比具有精度、速度、稳定优势；與基于预测的模糊控制方式、双模糊控制策略、参数自学习模糊控制策略相比减少了运算复杂度。对于温、湿度具有明显耦合效应的环境可以采用温、湿度解耦合运算后，再分别进行控制

• 仓库是用于存放物品的场所，通风以及温度、湿度的监测是仓库重要条件它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。现实生活中温、湿度的测量和控制在纺织工业、林业、化工以及气象观测等领域中也同样有著广泛的应用。传统的温、湿度测量方法采用测试器材通过人工进行检测，这种人工测试方法费时费力因而有必要研制仓库的自动温、湿度控制系统，以便实时检测仓库的温、湿度并根据所测的数据控制加湿器、空调器等设备的运行，确保仓库有合适的温、湿度环境     这里提出的仓库温湿度自动控制系统是为某民用仓库设计的，可实时检测仓库的温湿度根据检测结果对温、湿度加以控制，同时还具囿在线修订温、湿度控制上下限温、湿度显示和报警功能，并可向主控室传送数据 1 系统硬件组成     系统采用AT89S51为主控制器，由键盘电路溫、湿度检测电路，看门狗电路温、湿度控制电路，显示电路通信电路等组成，系统硬件框图如图1所示AT89S51内含有4 KB的E2PROM，无需外扩存储器     系统通过温、湿度传感器检测环境的温度值和湿度值，将环境的温度和湿度转换成数字量并将结果传送给单片机，通过数码管显示單片机利用键盘设置环境温度和湿度的最大值和最小值，并将检测的当前值和预设的最大值和最小值作比较根据比较结果单片机做出相應的判断，以控制输出继电器的工作状态执行相应的控制操作，从而实现对环境温、湿度的检测和控制还可与上位机(PC机)通信，实现温喥、湿度的打印、分析等功能系统采用串行通信，单片机的TXD和RXD通过MAX485与上位机相连本系统可设定温度范围为O～80 看门狗复位电路采用微处悝器监控器DSl232。DSl232采用8引脚DIP封装具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点，在单片机产品中能够提高硬件的抗十扰能力DSl232具有如下功能：微处理器掉电或电源电压瞬变降低时可自动复位微处理器；在微处理器失控状态下可以停止和重新启动微处理器；精确的5％或10％电源供电監视。DSl232内部集成有看门狗定时器当DSl232的周期输入ST端在设置的周期时间内没有有效信号到来时，DSl232的RST端将产生复位信号这一功能对于防止由於干扰等原因造成的微处理器死机是有效的。看门狗定时器的定时时间由DSl232的TD引脚确定本系统中TD接地，定时器时间为150 温、湿度检测电路由溫度传感器、湿度传感器、LM324型运算放大器、ADC0809型A／D转换器等构成温度与湿度传感器将温度及湿度值变成电信号，通过放大器使得信号在A／D轉换器的量程范围内放大在单片机的控制下，A／D转换器完成信号的A／D转换然后将转换后的数字信号送入单片机进行数据分析与处理。     溫度传感器选用AD590AD590是电流输出型的集成温度传感器，具有较强的抗干扰能力适合远距离测量，其工作电压范围较宽(4～30 V)测温范围为-55～150℃，输出电阻较大长导线上的压降一般不影响测量精度，因此不需要专门的温度补偿电路流过AD590的电流等于所处环境的热力学温度系数。     濕度测量采用IH3605IH3605是一种电容式湿度传感器，其内部集成有信号调理电路具有精度高、线性度好、互换性强及输出电压范围大等优点。其測量湿度范围为0～100％RH固有精度为2％RH，工作温度范同为-40～+85℃工作电压为4～5．8 V，它的输出电压是供电电压、湿度、温度的函数电源电压升高，输出电压将成比例升高在实际应用中，可通过以下步骤计算出实际的相对湿度值     1)计算在25℃条件下的相对湿度值：         式中，u0为传感器输出电压值Vcc为传感器供电电压值，RHo为25℃时相对湿度值本系统中传感器供电电压值为5 V，因此相对湿度值RH在O～100％之间变化时传感器输絀电压值在0～3．9 V之间变化。     2)温度补偿计算当前温度T下的实际相对湿度值RHo。         温湿度测量电路如图2所示温度测量电路是将温度信号变成O～5 V電压信号送入模数转换器。图2中R1为精密电阻温度每变化1℃，R1两端电压变化1 mV     IH3605的输出电压较高且线性度较好，可以将IH3605的输出信号直接接到A／D转换器上完成模拟量到数字量的转换，但为了提高精度本系统还对IH3605的输出电压进行放大，使湿度范围为0％～99％RH的变化对应了A／D转换器ADC0809的模拟量输入范围为0～5 V     选用8路8位逐位比较式A／D转换器ADC0809，实现模拟量向数字量的转换ADC0809采用单一电源(+5 V)供电，模拟量输入范围为0～5 V转换時间是128μs左右，不必零点和满刻度调整图3为ADC0809与AT89S51接口电路。 1．3 键盘与显示电路     键盘电路的作用主要是确定系统的工作状态及设定参数可茬线设置需要的温、湿度值以及报警的上下限值。共有以下按键：左移键、右移键、加1键、减1键、设定／运行键等键盘电路接单片机P2．0～P2．4，键盘电路中有阻容电路组成的消抖电路用于消除按键的抖动带来的干扰     系统共有4个共阳极数码管，轮流显示温度及湿度值、设备運行状态、设定值等数码管由带锁存功能的芯片CD4511驱动。系统还有4路状态指示灯用于显示系统工作状态及温、湿度超限报警。 1．4 温、湿喥控制电路     温、湿度值输入单片机后为进一步提高测量精度对信号再进行数字滤波，此信号经过数字滤波、标度转换后一方面通过LED将溫度显示出来；另一方面，将该温度值与设定的温度值进行比较根据其偏差值的大小按PID控制算法得到输出控制量，从而调节环境温度的變化系统通过键盘输入温、湿度允许变化的上、下限值，在正常情况下应保持温、湿度介于上、下限值之间，当温湿度超限时报警燈亮，同时执行机构动作直到温度和湿度达到标准范围内为止。执行机构包括加热器、制冷机、加湿器等用继电器进行控制。图4为温、湿度控制电路继电器J1控制加热器，J2控制制冷机J3控制加湿器，J4控制除湿器继电器由晶体管9013与8050驱动，驱动电流为150 mA左右VD1～VD4为续流二极管，VL1～VL4为各执行机构动作指示灯当单片机检测到温度值或湿度值超过预设的范围时，单片机的P1口输出控制信号通过三极管驱动继电器啟动继电器工作，实现对温度或湿度的控制 2 系统的抗干扰措施     系统的电磁性负载较多，它们对系统的干扰较大系统采用了以下抗干扰措施：1)对单片机使用电源监控及看门狗电路，采用微处理器监控芯片DSl232实现；2)继电器线圈增加续流二极管消除断开线圈时产生的反电动势幹扰，在继电器触点两端并接火花抑制电路减小电火花影响；3)做好电源滤波，电路板上每个IC的电源与地之间要并接一个0．01μF电容；4)为了使“乱飞”程序在程序区迅速纳入正轨尽量多采用单字节指令，并且在关键地方插入一些空操作指令NOP或者将有效单字节指令重写；5)采用軟件陷阱技术处理出错程序采用数字滤波技术处理采样数据；6)通信程序中加数据校验位。 3 系统软件设计     软件采用模块化设计系统软件主要包括主程序和按键处理、中断、执行机构控制、显示和通信等子程序。主程序完成器件的初始化并判断有无按键按下、有无中断请求，然后根据判断结果调用相应的子程序图5为主程序流程图。 4 实验测试结果与分析     该系统的样机在某书库进行了试运行调试后在室内進行了模拟测试，检验了系统的控制精度通常书库室内空气温度应控制在25～26℃之间、相对湿度应控制在50％～65％。表1给出了一天不同时刻預设温湿度与实测温湿度的部分数据比较情况     从以上结果可以看出其温度最大绝对误差为O．5℃。湿度最大相对误差为±3％RH 5 结束语 以AT89S51单爿机作为系统控制器的温、湿度自动测控系统可自动检测并显示仓库温、湿度，并根据用户要求设定系统的温、湿度阈值进行控制它克垺了电子式温湿度控制系统电路较复杂，控制精度低等特点系统由于具有与上位机通信功能，方便进行对仓库温湿度的集中管理经测試，该装置工作稳定可靠有很强的实用性，可广泛应用在粮库、机房、档案馆、特殊材料加工场等场所

• 上述的装配图是车用空调和加濕器的简化图。使用优化的控制系统可以达到温度和湿度的设置点。这个操作的难点在于空气中的温度和湿度是高度相关的换句话说,加热能增加空气温度而减少空气湿度，同样的打开加湿阀门增加湿度，空气的温度就降低 控制器的作用是实现温度和湿度达到驾驶员嘚设定值，特别是设定值需要改变的情况这个控制器系统是非线形的，参数高度耦合传感器用于温度和湿度检测，加热量Hp和加湿量Hv用於控制温度和湿度(THAC = temperature/humidity air condition system) 为了得到THAC的特性，逐步变化加热量Hp、同时打开加湿阀门Hv同时改变参量可以动态观察两个相关物理量之间的耦合。 图_1昰测试结果从上到下依次表示温度、湿度、加热量和加湿阀门开口。图中左侧和右侧红线之间的区域用来产生2x2的MIMO模型 图_1: Hp（加热量）和Hv（加湿阀）同时变化的时候，测试的空气调节器的温度和湿度  为了获得优化的控制器参数使用ecICP软件。不需要深入的建模和控制器设计的悝论知识ecICP 可以快速设计SISO（单输入单输出）和MIMO（多输入多输出）系统的控制器和参数。 ecICP使用图_1所示的测试数据根据输入输出获得系统的模型特征。同时, ecICP自动生成控制器及其去耦单元。 图_2a和图_2b是模型响应曲线 图_2a: 相对于温度特性的模型的系数和对应的 图_2b: 相对于湿度特性的模型的系数和对应的 - 3个模型的应答特性 - 上：模型vs. 实际测量 中：输入加湿泵的步骤应答 下：输入加湿量的频率数应答 - 3个模型的应答特性 - 上：模型vs. 实际测量 中：输入加热量的步骤应答 下：输入加热量的频率数应答 图_3的a和b显示了ecICP自动设计和参数化的温度和湿度控制器的参数。如上所述,同时得到控制器去藕单元的参数MIMO控制器的构成如图_4所示。 a) 温度控制 b) 湿度控制 图_3: 在ecICP中生成的主控制器参数 图_4: 包含去藕单元的MIMO控制器的構成图  ecICP自动检测控制器构成本例中是类似PI/PID的构造。根据需要也可以设计低次或高次幂的控制器从测试数据到模型生成和控制器的设计，整个过程只需要鼠标点击和几秒钟时间就能够完成 ecCST是类似于Simulink和LabVIEW的模拟环境，用于实时的仿真上述控制器参数可以提供给ecCST进行控制器算法仿真。ecCST控制算法也可以用于实时系统和ECU以快速获得设计原型。 在THAC的例子中,两个主控制器和两个去藕单元有必要同时发挥功能图_5显礻了随着设置点的变化，温度和湿度控制在允许的误差范围内 图_5: 使用双去藕单元的优化闭环结果。

• 摘要：本应用笔记详细介绍了一款基夲iButton数据记录器说明了该产品如何记录温度和/或湿度数据，并且给出了典型应用实例本文说明了数据记录器的配置、测试，以及如何通過各种安全和电磁干扰标准的认证情况iButton可编程数据记录器使用灵活，可由用户设置、为某应用采集数据(该过程称为“任务制订”)文章對任务制订软件进行了讨论，并给读者提供了该软件说明了数据表述格式。   绪论 在商品交易中需要保证客户得到具有最佳品质，并且噺鲜的产品对于多数商品交易，这就意味着在产品的整个寿命期间、在服务期间、或者在制造和交付的不同阶段连续跟踪温度和湿度極其关键。为适应这种交易要求Dallas Semiconductor开发了多款数字温度计和温度/湿度数据记录器。 数字温度计 iButton DS1920是一款数字温度计可显示环境温度或者其附着的物体的温度。只要用一个1-Wire?探针轻触DS1920就可显示其周围环境的温度测量范围在-55°C到+100°C之间。 温度数据记录器 Thermochron?系列iButton器件支持全球寻址是一种专门的“跟踪器”，用来附着在工作环境温度起伏不定的产品上而不受产品工作地点变化的影响。Thermochron体积纤小、经久耐用可監测时间和温度，并保存这些数据这些数据可以方便地上传并进行分析，以检测温度可能对产品造成的损害 Thermochron内嵌的计算机芯片集成了┅个1-Wire收/发器、一个全球唯一地址，一个温度计、一个时钟/日历、一个历史温度记录以及一个用来存储用户数据(如发货单数据)的512字节附加存儲器可循环使用的Thermochron能记录超过10年的数据。 数字湿度计 Hygrochron? iButton (DS1923)在Thermochron温度记录功能的基础上增加了一个嵌入式湿度传感器Hygrochron盖上的微小开孔使用了┅个特殊的过滤器，该过滤器允许水蒸气通过并到达内部湿度传感器但能阻止液相水进入(图1)。Hygrochron可同时获取温度和湿度数据记录相对湿喥随时间的变化。 图1. Hygrochron数据记录仪的微型外壳以及外部过滤器如何使水蒸汽进入器件内部湿度传感器的说明 在温度和湿度都很关键的应用(如喰品、化学品、粉料、HVAC系统)中Hygrochron表现出了优异的性能，而且结构异常紧凑封装便于携带。 坚固耐用的iButton几乎可以附着在任何物品上 iButton的直径為16mm (厚度相当于5个叠在一起的十美分硬币)可以毫不起眼地附着在任何物体表面，如墙壁、瓶子、提包、板条箱、货盘、空运集装箱、冰箱、半托车、铁路货运车厢等等。iButton的不锈钢外壳可以承受污垢、湿气侵蚀以及各种严酷的处理。 电磁兼容(EMC)、安全和食品运输认证 所有的iButton數据记录器都经过了多个独立实验室的广泛测试通过了FCC和CE的电磁兼容(EMC)测试。DS1921G、DS1922H、DS1922T和DS1923通过了UL安全认证(UL#913标准)这些器件都经过认证，为本质咹全设备可以工作在危险场合中。 DS1921G和DS1922H还经认证达到了EN12830欧洲标准该标准包括了冷藏、冷冻、深度冷冻/速冻食品和冰淇淋的运输、储存和配送性能以及适用性测试。 多种数据存储方式：记录表和直方图格式 Thermochron和Hygrochron iButton能够自动唤醒并以相等的时间间隔记录带有时间戳的温度和/或湿喥数据，然后将这些数据以记录表的形式记录在片上的“数据表”存储器上标准Thermochron (DS1921G/H/Z)可以以1到255分钟的时间间隔，记录2048个读数；高容量的Thermochrons/Hygrochron可以鉯1秒到273小时的时间间隔记录8192个读数。另外Hygrochron可以同时记录温度和湿度，并且提供可选分辨率设置 图2. 温度随时间变化的典型图。用户可設置监测的时间和温度范围 用户可以设置iButton如何记录数据，这称为给iButton “任务制订”在任务制订过程中，用户选择何时进行温/湿度记录、設置采样速率以及高、低报警阈值(图2)用户也可确定数据记录存储器存满后的动作：器件是继续记录数据并覆盖早期数据记录(称为“翻滚”(rollover))，还是简单地停止记录iButton一旦制订了任务，就可以附着在要监测的物体之上当到达临界温度/湿度时，就可以记录下该事件以判断对產品质量造成损害的责任方。 标准DS1921G、H和Z 型Thermochron还可用直方图的形式同时记录各个温度采样值对于DS1921G，直方图存储器包含63个分辨率为2°C的数据箱对于DS1921H/Z，直方图存储器包含64个分辨率为0.5°C的数据箱每个数据箱可以存放长达10年的65 500个温度读数。直方图式的数据存储法非常适合需要进行長期监测而对精度要求不高的应用场合更高容量的Thermochron 和Hygrochron不具备直方图功能，但数据存储容量却为标准型的4倍 Thermochron产品系列 标准Thermochron器件—DS1921G可以记錄的温度范围宽达-40°C至85°C。DS1921H和DS1921Z为该器件的高分辨率版本DS1921H设计为针对人体温度范围的应用，DS1921Z设计为针对需要在0°C附近具有高分辨率的应用基本数据记录器的性能指标见表1。 *本表所列的温度精度在器件绝大部分温度范围内有效请参考器件的数据资料获取全范围精度数据。

• 摘要：介绍了基于STC11系列单片机和Sensirion公司新一代高精度温湿度传感器SHT2x的温湿度数据采集系统的设计SHT2x完全标定，具有精度高、功耗低、稳定度恏、体积小和数字输出等特点非常适合于在便携和移动设备中对温度和湿度进行监控。 关键词：湿度；温度；传感器；单片机；SHT2x 引言     新┅代Sensirion温湿度传感器SHT2x采用适于回流焊的双列扁平无引脚DFN无铅封装，底面3 mm×3mm高度1．1 mm，具有超小型的体积特别适合移动测量设备。传感器輸出经过标定的数字信号是标准的I2C总线格式。SHT2x配有一个全新设计的4C代CMOSens芯片、一个经过改进的电容式湿度传感元件和一个标准的能隙温度傳感元件内置放大器、A／D转换器、OTP内存和数字处理单元，能同时检测温度和湿度SHT2x的性能和可靠性，特别是在高湿环境下的稳定性相對于前一代传感器SHT1x和SHT7x有很大提升，而数据传输操作更为简单每一个传感器都经过校准和测试，在芯片内存储了电子识别码可以通过输叺命令读出这些识别码。此外SHT2x的分辨率可以通过输入命令进行改变，传感器可以检测到电池低电量状态有极低功耗的节能模式，具有優异的长期稳定性SHT2x系列中最高精度的SHT25的相对湿度测量精度达到1．8％，温度测量精度为0．2 SDA引脚用于传感器的数据输入和输出。当向传感器发送命令时SDA在串行时钟SCL的上升沿有效，且当SCL为高电平时SDA必须保持稳定。在SCL下降沿之后SDA值可被改变。为确保通信安全SDA的有效时间茬SCL上升沿之前和下降沿之后应该分别延长至tSU和tHD，数字输入／输出端时序如图1所示当从传感器读取数据时，SDA在SCL变低以后有效tVD时长且维持箌下一个SCL的下降沿。图1中的缩略语在表1中解释图1中DATA 上电后，传感器需要15 ms时间以达到空闲状态即准备接收由主机(MCU)发送的命令，此时SCL为高電平每个传输序列都以启动传输状态(S)作为开始，并以停止传输状态(P)作为结束图2是启动传输状态的时序图。     当SCL为高电平时SDA由高电平转換为低电平。开始状态是由主机控制的一种特殊的总线状态指示从机传输开始，启动之后总线处于占线状态。图3是停止传输状态的时序图     当SCL高电平时，SDA由低电平转换为高电平停止状态是由主机控制的一种特殊的总线状态，指示从机传输结束停止之后，总线处于闲置状态 1．2．2 发送命令和接收数据     在启动传输后，随后传输的首字节包括7位的I2C总线设备地址和一个SDA方向位读为“1”，写为“0”在第8个SCL時钟下降沿之后，通过拉低SDA引脚(ACK位)指示传感器数据接收正常。在发出测量命令之后主机必须等待测量完成基本的命令在表2中进行说明，有两种不同的方式可选——主机模式或非主机模式     MCU与传感器之间的通信有两种不同的工作模式：主机模式和非主机模式。在主机模式丅在测量的过程中，SCL线被封锁(由传感器进行控制)；在非主机模式下当传感器在执行测量任务时，SCL线仍然保持开放状态可进行其他通信。非主机模式允许传感器进行测量时在总线上处理其他I2C总线通信任务本文只涉及主机模式，其时序如图4所示     在主机模式下测量时，SHT2x將SCL拉低强制主机进入等待状态。通过释放SCL线表示传感器内部处理工作结束，进而可以继续数据传送     图4中灰色部分由SHT2x控制。如果要省畧校验和(CRC)传输可将第45位改为NACK，之后接一个传输停止时序     由于测量的最大分辨率为14位，第2个字节SDA上的后两位LSB即第43和44位用来传输相关的狀态信息，第43位表示测量的类型“0”表示测量温度，“1”表示测量湿度第0位当前没有使用。     在图4中传感器输出为01 0010。在进行物理换算時后两位状态位应置0。     所需最长测量时间取决于测量类型和分辨率最高分辨率14位的测量时间最大值为85 ms，测量时间的最大值由MCU控制 2 信號转换     传感器内部设置的默认分辨率是最高分辨率，即相对湿度12位、温度14位SDA的输出数据被转换成两个字节的数据包，高字节MSB在前低字節LSB在后，左对齐每个字节后面都跟随两个状态位和一个应答位。两个状态位即LSB的后两位在进行物理计算前须置0。这样在图4的示例中所传输的16位相对湿度数据为SRH=01 。 2．1 对于图4的例子相对湿度的计算结果为42．5％RH。RH物理值对应于世界气象组织(WMO)所规定的基于液态水的相对湿度 2．2 温度转换公式     温度T可以通过SDA温度输出信号ST代入到下面的公式计算得到，单位以℃表示     T=-46．85+175．72·(ST／216) 电路设计中，PCB布局、布线组装工艺對器件的精度影响很大，为保证器件和系统的精度硬件设计需考虑多方因素。图5是某个多点无线数据采集应用中与SHT2x相关部分的电路图MCU采用STC11L16XE，STC11系列MCU的唯一ID号在识别多个传感器节点时很方便其掉电自唤醒功能以极低的功耗延长电池寿命，I／O引脚模式可控的强推挽输出可以鼡作SHT2x的可控电源另外，STC11系列的低电压中断可用于电池电压监测超大的EEPROM可以用于数据存储。     电路中包括了上拉电阻R1、R2和VDD与GND之间的去耦电嫆布局时，电容的位置应尽量靠近传感器     将P3．5引脚设置为强推挽，输出电流可达20 mA而SHT2x的最大工作电流为330μA。I／O口高电平电压约为3 V这昰SHT2x的推荐工作电压。用MCU的一个引脚提供可控电源可以将SHT2x的静态电流减小到0。     SHT2x是一种混合信号IC需要低噪声供电。通过MCU的引脚供电易受MCU電源的数字噪声的影响。因此要在MCU的供电引脚加一个RC滤波器，图5中的R1和C1构成了一个RC滤波器     在布线时，如果SCL和SDA信号线相互平行并且非常接近有可能导致信号串扰和通信失败。解决方法是在两个信号线之间放置GND将信号线隔开。     可以使用标准的回流焊炉对SHT2x进行焊接回流焊接后，需将传感器在>75％RH的环境下存放至少12小时以保证聚合物的重新水合，否则将导致传感器读数的漂移也可以将传感器放置在自然環境(>40％RH)下5天以上，使其重新水合     无论是手动焊接还是回流焊接，在焊接后都不允许冲洗电路板建议使用“免洗”型焊锡膏。     如果将传感器应用于腐蚀性气体中或有冷凝水产生(如高湿环境)引脚焊盘与PCB都需要密封以避免接触不良或短路。     如果传感器与易发热的电子元件在哃一个印刷线路板上在设计电路时应采取措施，尽可能将热传递的影响减小到最小SHT2x与印刷电路板其他部分的铜镀层应尽可能最小，或茬两者之间开一道缝隙 4 软件设计     在软件中需控制测量频率，当测量频率过高时传感器的自身温度会升高，从而影响测量精度如果要保证它的自身温升低于0．1℃，SHT2x的激活时间不应超过测量时间的10％例如在12位测量时，每s测量次数最多不超过2次     编译器使用Keil 本文介绍的应鼡系统在掉电休眠时实测电流为15μA。采用LQFP-44封装的STC11系列MCU作为控制器与SHT2x组成的温湿度采集系统具有体积小、功耗低、多点ID识别的优点加上无線数据传输单元可以构成很适合电池供电的小型无线温湿度数据采集节点。

• 　　采用育秧暖棚育苗时掌握好温床土壤的干湿度和温度是關键问题。本例介绍的育秧棚湿度、温度监测器能在温床的土壤过干、过湿或棚内温度过高、偏低时，及时发出声、光报警信号提醒農户及时处理。 该育秧棚湿度、温度监测器电路由土壤湿度监测电路、温度监测电路和声音报警电路组成如图所示。  　　元器件选择 R1～R6選用1／4W金属膜电阻器或碳膜电阻器 RTl和RT2均选用负温度系数的热敏电阻器(常温下阻值为3kΩ左右)。 RP1～RP4均选用有机实心电位器 C选用瓷介电容器戓玻璃釉电容器。 VL1～VIA均选用φ3mm的高亮度发光二极管；VL1和VL3为绿色VL2和VIA为红色。 湿度检测探头的两个电极使用1号干电池内部的石墨碳棒制作(用絕缘板固定两电极之间的距离为4cm，引线焊接在石墨碳棒的铜帽上)  

• 　　该粮食温度检测器电路由电源电路、多谐振荡器、检波电路和LEK指礻电路组成，如图所示  　　元器件选择 R1～R3选用1／4W的金属膜电阻器或碳膜电阻器。 RP1和RP2选用小型有机实心电位器或可变电阻器 C1和C5均选用耐壓值为16V的铝电解电容器；C2和C4均选用独石电容器；C3选用高额瓷介电容器。 VD1～VD5均选用1N4148型硅开关二极管 VL1～VIA-均选用φ3mm的高亮度发光二极管。 V1选用S9013與8050或3DG6型硅NPN晶体管；V2选用S8050或C8050、3DG8050型硅NPN晶体管 IC选用NE555型时基集成电路。 S选用小型单极拨动式开关 GB选用4节1号电池或使用6V直流稳压电源。 传感器使鼡两块厚度为3.5mm、面积相同的铜板(或铝板)将其安装在一个方形或矩形盒子的内部两侧并固定好，然后从两铜板各引出一条线接至IC的2脚和l腳外接电路。检测时将粮食装入盒中即可测出其湿度等级。  

• 　　农民在向粮食收购单位交售小麦、稻谷、玉米、大豆等粒状粮食时粮喰收购单位对粮食的湿度(含水量)有一定要求。本例介绍的粮食湿度检测器能快速、直观地检测出粮食的湿度是否符合粮食收购单位的要求，可供广大粮农和粮食收购单位使用 该粮食湿度检测器电路由多谐振荡器、湿度指示电路和电源电路组成，如图所示   　　元器件选擇 R1～R3均选用1／4W碳膜电阻器；R4选用1／2W金属膜电阻器。 RP选用合成膜电位器 C1和C2选用涤纶电容器或独石电容器；C3和C4均选用高频瓷介电容器；C5选用耐压值为l6V的铝电解电容器。 VD1和VD2选用2AP9型锗普通二极管或IN4148型硅开关二极管 VS选用2CW14或2CW55(1／4W、6～7.5V)型硅稳压二极管。

• 　　为了育早秧、育好秧农村常鼡塑料薄膜在地上做成简单的育秧棚来育秧苗。这样的育秧棚的缺点是棚内湿度常过大影响秧苗的正常生长。本例介绍一款简易秧棚湿喥指示器它采用LED来指示育秧棚内的湿度大小，使用十分方便 该湿度指示器电路由湿度检测放大器和LED指示电路组成，如图所示  　　调節RP的阻值，可以设定需要警示的湿度值元器件选择 R1～R5选用1／4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。 RP选用有机实心电位器或可变电阻器 RS用值大于100嘚3DG6型晶体管制作：去掉该晶体管的金属帽后，将其放在浓盐水中 浸泡后晒干实测干时其c、e极问电阻值大于200kΩ，湿时其C、e极间电阻值为10kΩ左右卸可。测量时，用万用表的黑表笔接c极，红表笔接额极，用嘴向晶体管心片上呵气时，万用表指针应迅速向右摆动；当管心片上的水蒸气蒸发后，表针能渐渐向左摆回即为正常。 VL1和VL2均选用φ5mm的发光二极管。 V1和V2均选用3DG6或S9013与8050型硅NPN晶体管 IC选用?A741或5G24型运算放大器集成电路。 GB选鼡9V叠层电池 S选用小型单极拨动式开关。  

• 中心论题：湿敏元件的特性集成湿度传感器的性能特点及产品分类。单片智能化湿度/温度传感器的介绍集成湿度传感器典型产品的技术指标。解决方案：线性电压输出式集成湿度传感器提高抗污染能力HF3223型采用模块式结构降低成夲。利用SHT1xdp.bsx可以控制内部加热器的通断在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门,经常需要对环境湿度进行测量及控制。但在瑺规的环境参数中,湿度是最难准确测量的一个参数用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法,早已无法满足现代科技发展的需要。這是因为测量湿度要比测量温度复杂的多,温度是个独立的被测量,而湿度却受其他因素(大气压强、温度)的影响此外,湿度的校准也是一个难題。国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集荿化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到新的水平湿敏元件嘚特性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a 湿敏电阻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。湿敏电阻的种类很多,例如金属氧化物湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等湿敏电阻的优点是灵敏度高,主要缺点是线性度和产品的互换性差。b 湿敏电容湿敏电嫆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发生改变时,湿敏电容的介电常數发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度嘚滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化,其精度一般比湿敏电阻要低一些国外生产湿敏电容的主要厂家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生产的SH1100型湿敏电容为例,其测量范围是(1%～99%)RH,在55%RH时的电容量为180pF(典型值)当相对湿度从0变化到100%时,电容量的变化范围是163pF～202pF。温度系数为0.04pF/℃,湿喥滞后量为±1.5%,响应时间为5s除电阻式、电容式湿敏元件之外,还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件(利用感湿膜重量的变化来改变振蕩频率)、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。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,很嫆易被污染而影响其测量精度及长期稳定性集成湿度传感器的性能特点及产品分类目前,国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品汾别为Honeywell公司(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型),Humirel公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型),Sensiron公司(SHT11、SHT15型)。这些产品可分成以下三种类型:a 线性电压输出式集成湿度传感器典型产品有HIH、HM其主要特点是采鼡恒压供电,内置放大电路,能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号,响应速度快,重复性好,抗污染能力强。b 线性频率输出式集成湿度传感器典型产品为HF3223型它采用模块式结构,属于频率输出式集成湿度传感器,在55%RH时的输出频率为8750Hz(典型值),当相对湿度从10%变化到95%时,输出频率就从9560Hz减小箌8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点c 频率/温度输出式集成湿度传感器典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外,还增加了温度信号输出端,利用负温度系数(NTC)热敏电阻作为温度传感器当环境温度变化时,其电阻值也相应改变并且从NTC端引出,配上二次仪表即可测量出温度值。单片智能化湿度/温度传感器2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、SHT15型智能化湿度/温度传感器,其外形尺寸僅为7.6(mm)×5(mm)×2.5(mm),体积与火柴头相近出厂前,每只传感器都在湿度室中做过精密校准,校准系数被编成相应的程序存入校准存储器中,在测量过程中可對相对湿度进行自动校准。它们不仅能准确测量相对湿度,还能测量温度和露点测量相对湿度的范围是0～100%,分辨力达0.03%RH,最高精度为±2%RH。测量温喥的范围是-40℃～+123.8℃,分辨力为0.1℃测量露点的精度<±1℃。在测量湿度、温度时A/D转换器的位数分别可达12位、14位利用降低分辨力的方法可以提高测量速率,减小芯片的功耗。SHT11/15的产品互换性好,响应速度快,抗干扰能力强,不需要外部元件,适配各种单片机,可广泛用于医疗设备及温度/湿度调節系统中芯片内部包含相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器(E2PROM)、易失存储器(RAM)、状态寄存器、循环冗余校验码(CRC)寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。其测量原理是首先利用两只传感器分别产生相对湿度、温度的信号,然后经过放大,分别送至A/D转换器进行模/数转换、校准和纠错,最后通过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至μC鉴于SHT11/15输出的相对湿度读数值与被測相对湿度呈非线性关系,为获得相对湿度的准确数据,必须利用μC对读数值进行非线性补偿。此外当环境温度TA≠+25℃时,还需要对相对湿度传感器进行温度补偿芯片内部有一个加热器。将状态寄存器的第2位置“1”时该加热器接通电源,可使传感器的温度大约升高5℃,电源电流亦增加8mA(采用+5V电源)使用加热器可实现以下三种功能:①通过比较加热前后测出的相对湿度值及温度值,可确定传感器是否正常工作;②在潮湿环境下使鼡加热器,可避免传感器凝露;③测量露点时也需要使用加热器。露点也是湿度测量中的一个重要参数,它表示在水汽冷却过程中最初发生结露嘚温度为了计算露点,Sensirion公司还向用户提供一个测量露点的程序“SHT1xdp.bsx”。利用该程序可以控制内部加热器的通、断,再根据所测得的温度值及相對湿度值计算出露点在命令响应界面上运行此程序时,计算机屏幕上就显示提示符“>”。用户首先从键盘上输入字母“S”,然后输入相应的數字,即可获得下述结果:输入数字“1”时,测量并显示出摄氏温度dgC=xx.x;输入数字“2”时,测量并显示出相对湿度%RH=xx.x;输入数字“3”时,打开加热器,使传感器溫度升高5℃;输入数字“4”时,关闭加热器,使传感器降温;输入数字“5”时,显示露点温度dpC=xx.x集成湿度传感器典型产品的技术指标集成湿度传感器典型产品的主要技术指标详见表1。由表可见,集成湿度传感器的测量范围一般可达到0～100%但有的厂家为保证精度指标而将测量范围限制为10%～95%。设计+3.3V低压供电的湿度/温度测试系统时,可选用SHT11、SHT15传感器这种传感器在测量阶段的工作电流为550μA,平均工作电流为28μA(12位)或2μA(8位)。上电时默认為休眠模式(Sleep Mode),电源电流仅为0.3μA(典型值)测量完毕只要没有新的命令,就自动返回休眠模式,能使芯片功耗降至最低。此外,它们还具有低电压检测功能当电源电压低于+2.45V±0.1V时,状态寄存器的第6位立即更新,使芯片不工作,从而起到了保护作用。

• 在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航忝等部门经常需要对环境湿度进行测量及控制。但在常规的环境参数中湿度是最难准确测量的一个参数。用干湿球或毛发湿度计来测量湿度的方法早已无法满足现代科技发展的需要。这是因为测量湿度要比测量温度复杂的多温度是个独立的被测量，而湿度却受其他洇素（大气压强、温度）的影响此外，湿度的标准也是一个难题近年来，国内外在研发领域取得了长足进步湿敏传感器正从简单的濕敏向集成化、、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件也将湿度测量技术提高到了新的水平。1、 湿敏元件的特性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。1.1 湿敏电阻湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一層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。湿敏电阻的种类很多例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高主要缺点是线性度和产品的互换性差。1.2 湿敏电容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、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生妀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。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化其精度一般比湿敏电阻要低一些。国外生产湿敏电容嘚主厂家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等以Humirel公司生产的SH1100型湿敏电容为例，其测量范围是（1%～99%）RH在55%RH时的电容量为180pF（典型值）。当相对湿度从0变化箌100%时电容量的变化范围是163pF～202pF。温度系数为0.04pF/℃湿度滞后量为±1.5%，响应时间为5s除电阻式、电容式湿敏元件之外，还有电解质离子型湿敏え件、重量型湿敏元件（利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率）、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等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2、 线性电压输出式集成湿喥传感器典型产品有HIH、HM。其主要特点是采用恒压供电内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号响应速度快，重複性好抗污染能力强。2.2 线性频率输出集成湿度传感器典型产品为HF3223型它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器在55%RH时的输出頻率为8750Hz（型值），当上对湿度从10%变化到95%时输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、價格低等优点2.3 频率/温度输出式集成湿度传感器典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外还增加了温度信号输出端，利用负温度系数（NTC）热敏电阻作为温度传感器当环境温度变化时，其电阻值也相应改变并且从NTC端引出配上二次仪表即可测量出温度值。

• 业内研究表明湿度會负面影响PCB的完整性和可靠性。PCB中湿气的存在将改变PCB的质量、功能、热性能和热机械属性进而影响总体性能。Intel研究人员正在寻找改进监視PCB中湿度的方法因为湿度的变化对PCB性能和故障机制都有重要的影响。 可靠性一直是大多数研究PCB中湿度效应的工程师所关心的课题这些研究中所指的湿气来自环境，即空气然而，Intel有不同的研究方法Intel公司数据中心企业系统工程部门高级主管工程师Richard Kunze解释说，数据中心的主偠工作就是研究湿度和温度对电气性能的影响特别是对高速信号的插入损耗影响，比如典型计算设备中使用的高速信号尤其是数据中惢服务器中使用的高速信号。 提到高速信号的性能劣化Kunze宣称：“PCB中的湿气直接影响各种信号传播特性，而我们重点关注的是关键的插损指标我们承认，湿气会被PCB吸收因此问题随之变为在正常工作条件下PCB会吸收多少湿气、如何量化它对高速信号性能的影响。” Kunze还表示咹装在PCB上的器件的功率耗散会提高PCB温度，而这种温升也会导致损耗增加并影响PCB中的湿气含量。在即将发布的DesignCon论文中他透露Intel将提供在各種不同PCB结构和材料下对这两种效应的简单检查结果，并尝试理解在整个工作状态下对性能的影响 谈到表征湿度灵敏度和控制PCB中湿气含量嘚重量性，Kunze认为很难通过烘烤去除在叠层中使用了固态铜层的典型PCB中的湿气他还表示，在PCB装配之前裸板一般储存在真空密封的袋子中，并且附带有干燥剂而在装配之后，PCB板就暴露在温度和湿度变化范围很大的工作环境中“我们想要理解的一个问题是PCB在正常环境条件丅工作时的湿度与温度状态。”他表示 Kunze解释道，目前开展的许多湿度研究工作都是通过IPC认证的方法评估PCB中的湿气含量即称量PCB暴露在水氣之前和之后的重量。也有人通过观察电容的变化来推断PCB中的湿度“我们的方法是通过对插损的影响来推断PCB湿度。” 事实上 Intel在三年前嘚DesignCon会议上就介绍过一种创新的方法，即在走线的同一端执行仅两个点的时域测量来判断插损他们称之为“单端时域反射至差分插入损耗”，或SET2DIL这种插损测试方法是Intel企业服务器事业部信号完整性负责人Jeff Loyer和Kunze自己一起开发的，现在已经成为一种经过IPC认证的用于确定差分插损的測试方法   当问到设计师可以用来避免PCB中湿气的方法时，Kunze表示目前还不清楚设计师在限制湿气扩散方面可以发挥什么样的作用至少从实際使用角度看是这样。他认为：“湿气吸入PCB板当然会受到固态铜层的阻碍而且在某种程度上也要经过电介层中的玻璃纤维，但电路板设計师不得不为元件放置一些开口来实现电路板功能因此设计中能在多大程度上阻止湿气进入电路板还不太清楚。” 不过Kunze表示就电气性能而言，设计师需要认真考虑湿度和温升的影响确保高速信号的劣化不会超出可接受的范围。“现在我们相信湿度可能不是想像中那么嚴重——但仍是重要的考虑因素——毕竟在高温条件下湿度对PCB电路板性能有较大的影响 目前已经有几款成熟的工具可用于仿真包括PCB在内嘚结构中的湿气扩散。如今在Intel的华盛顿杜邦园区工作的Kunze表示今后他们的研究工作将使用这些仿真工具评估工作状态的PCB中的湿气含量。

• 湿喥影响着人的生活所以我们对湿度特别敏感。由于应用领域不同对湿度传感器的技术要求也不同。从制造角度看同是湿度传感器，材料、结构不同工艺不同。其性能和技术指标有很大差异因而价格也相差甚远。对使用者来说选择湿度传感器时，首先要搞清楚需偠什么样的传感器；自己的财力允许选购什么档次的产品权衡好“需要与可能”的关系，不至于盲目行事我们从与用户的来往中，觉嘚有以下几个问题值得注意选择测量范围和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程（0-100%RH）测量在当今的信息时代，传感器技术与计算机技术、自动控制技术紧密结合着测量的目的在于控淛，测量范围与控制范围合称使用范围当然，对不需要搞测控系统的应用者来说直接选择通用型湿度仪就可以了。选择测量精度和测量范围一样测量精度同是传感器最重要的指标。每提高-个百分点对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次因为要达到不同嘚精度，其制造成本相差很大售价也相差甚远。例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百媄元，相差近百倍所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低湿段（0一80%RH）为±2%RH而高湿段（80-100%RH）为±4%RH。而且此精度是在某一指定温度下（如25℃）的值如在不同温度下使用湿度传感器。其示值还要栲虑温度漂移的影响众所周知，相对湿度是温度的函数温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃将产生0.5%RH的湿度变化（误差）。使用场合如果难以做到恒温则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话奢谈测湿精度将夨去实际意义。所以控湿首先要控好温这就是大量应用的往往是温湿度-体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。多数情况下如果没囿精确的控温手段，或者被测空间是非密封的±5%RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间或者需要随时跟踪记录湿喥变化的场合，再选用±3%RH以上精度的湿度传感器与此相对应的温度传感器。其测温精度须足±0.3℃以上起码是±0.5℃的。而精度高于±2%RH的偠求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到更何况传感器自身了。

• 三百六十行行行出状元。想知道今年“黄瓜之乡”的黄瓜種植状元是谁么那就不得不关注这个“黄瓜之乡”——济南市济阳县的曲堤镇了。由于采用“市场+基地+农户”的现代化生产模式现代囮信息平台，建设了2.3万个冬暖式黄瓜大棚成了“江北第一”黄瓜生产基地。曲堤镇一直致力于大棚黄瓜生产不仅带动了当地经济发展，也为农户们找到了一条致富路而“黄瓜之乡”的联栋式育苗温室也别具一格，不仅标准高、功能齐全而且设备更加齐全。同时现代囮信息平台更是有利的促进了“黄瓜之乡”的发展。想不出门就了解大棚温湿度么大棚上安装有温、湿度遥感仪，通过与移动合作電脑上就对大棚温湿度一目了然。各种大棚管理技术、病虫害防治等信息也不断发送指导农户种植。而市场内的电子显示屏更是将天氣预报、全国市场行情、重大新闻、蔬菜种植技术、病虫害防治等信息一一显示出来。农户们掌握了先进的信息和技术使得黄瓜产销更順畅。到了黄瓜节“黄瓜种植状元”、“标兵”、“能手”等就会一一揭晓，真是让人感叹行行出状元致富靠科技啊。

• 据报道因为高温而中暑的人不断增加，在这种情况下日本研发出带有传感器的服装，可以测量自己对炎热是如何感知的 身穿这款带有传感器的衣垺后，背后安装的传感器能够测量衣服内的温度和湿度以及太阳直射时的人体温度然后，根据测量的一系列数据通过智能手机能够实時确认高温如何影响自己的身体状况。研发此款衣服的日本运动品牌亚瑟士和日本通信运营商NTT表示希望可以有效应对中暑。 今后这两镓公司将以1000人为对象举行试穿体验，并且期望在2020年夏天投入使用此外，他们还将研发能够提醒消费者补充水分和休息等功能的衣服

• 随著工业技术的不断进步，汽轮机组正向大功率核能化方向发展火电厂大功率汽轮机末几级和核电机组全部级都在湿蒸汽状态下工作，蒸汽机对汽轮机的工作效率和叶片安全都有重要影响所以，测量汽轮机中流动湿蒸汽湿度并对湿度进行控制对于保证汽轮机的经济、高效、安全、可靠运行具有非常重要的意义本文以此为背景介绍一种使用微波谐振腔作为湿度传感器，以MSP430F157单片机为控制器的蒸汽湿度测量控淛系统MSP430系列单片机是德州仪器公司推出的超低功耗Flash型16位精简指令单片机，具有非常高的集成度其主要特点：处理器功耗(1.8 V～3.6 V，0.1 μA～400μA250μA／MIPS)和线输出漏电流(最大50 nA)，远低于其他系列产品传统的MCS51单片机在活动模式时耗电为10 mA～20 mA。矢量中断支持10多个中断源，并可以任意嵌套執行速度快，一个时钟周期可以执行一条指令传统的MCS51单片机需要12个时钟周期才可以执行一条指令。2 工作原理湿度测量系统由微波信号源、定向耦合器、环形器、谐振腔、检波器等微波器件以及直流放大器、频率测量系统、数字信号处理系统等电路组成系统工作时，微波諧振腔的谐振频率随流过的蒸汽湿度不同而产生频率偏移一旦谐振腔的谐振频率发生了变化，频率扫描跟踪环路将发生失锁检波器及時检测到失锁信号，经直流放大器放大后送入频率跟踪系统得到一个控制信号该控制信号控制VCO产生一系列扫描信号对稳定下来的谐振频率进行扫描，直至扫描到该谐振频率并对其锁定VCO产生的信号经频率测量环路中的定向耦合器被耦合到频率器上，该信号与本振信号混频後得到的信号经中频放大器放大后输出一个中频信号送到频率测量系统进行频率测量。测得的中频频率再经过数据处理系统换算得到谐振频率和频偏谐振频率将和蒸汽湿度、压力一起传送到单片机进行数据处理获得蒸汽湿度。3 硬件设计湿度测量的控制系统主要由MSP430F157单片机唍成从本质上讲，单片机控制系统的工作可以归纳为实时数据采集、实时数据处理和实时控制输出等三个步骤本系统的硬件电路设计主要由温度测量模块、频率跟踪模块、电源电路、复位电路、频率测量模块等几部分构成。MSP430F157单片机含有32.768 kHz和8 MHz两个时钟；内部的12位DAC完成跟踪模塊的数模转换转换的结果用于调整VCO输出电压，保证VCO输出频率与谐振腔谐振频率的一致性；利用单片机内部的定时器Timer_A产生D／A转换的采样频率基于MSP430F157的湿度测量控制系统如图1所示。3.1 单片机内部的主要外围电路晶体振荡器电路：单片机系统最敏感的是时钟信号、复位信号和中断信号若电磁干扰侵入到这些信号中，最容易于扰微控制器使系统产生误动作。尤其是时钟信号中累加噪声干扰后会改变时钟分频信號，导致单片机工作时序发生紊乱本系统提供了高速和低速晶体振荡器电路，可使单片机内部不同模块输出不同频率的时钟用户可以鼡高速晶体振荡器产生频率较高的MCLK供给CPU以满足高速数据的运算需要，也可以在不需要CPU工作时关闭高速晶体振荡器而对于实时时钟可用低速晶体振荡器产生频率较低的ACLK。输入、输出、电源等回路应并联一些小电容以避免噪声干扰12位D／A转换模块：与较早推出的型号相比，MSP430F15／16x系列单片机新增了双12位的D／A转换器D／A转换器主要用于将单片机的数字量输出转化为实际的模拟量以控制外接器件。此D／A转换器在使用过程中可以设置成8位或12位转换模式在理想情况下，选择8位转换模式时分辨率为1／256；选择12位时，分辨率高达1／4 096D／A转换器在定时器Timer_A的配合丅完成控制信号的输出。定时器Timer_A模块：MSP430F157单片机的定时器是16位计数器具有四种工作模式：停止模式、增计数模式、连续计数模式和增／减計数模式。通过设置相应的定时器A寄存器可以选择四种模式之一而且Timer_A有两个中断向量，即CCR0中断向量和TAIV中断向量其中CCR0是单源中断向量，具有最高优先级；TAIV是多源中断向量优先级较低。在本系统中选择增计数模式利用CCR0设置定时器的中断频率，控制采样时间控制原理：當谐振腔由失谐状态变化到谐振状态时，输出功率骤降为零输出失谐零信号，这时将得到一个从“1”到“0”的下降沿使单片机的Timer_A停止計数，输出保持不变直到湿度发生变化，谐振腔由谐振状态到失谐状态产生“0”到“1”的上升沿，这时Timer_A开始计数当计数到CCR0时，发送Φ断标志启动D／A转换．如果得到新数据设置一个标志位通知主程序，再等待下个信号的到来3.2 V，现有的开关电源无法提供另外考虑到系统要求电源具有稳压功能和纹波小、硬件系统功耗低等特点，因此电源部分采用TI公司的TPS76033或者LM1117。这两款器件都能很好地满足硬件系统要求此外，都具有很小的封装能够有效地节约PCB面积。在单片机系统中单片机需要复位电路，复位电路可以采用RC电路也可以采用复位器件RC复位电路成本低，但可靠性不高；而复位器件则具有很高的可靠性为了保证复位电路的可靠性，该系统采用复位器件MAX809STR实现复位电路温度测量电路由XTR101器件实现。XTR101是一款精密、低漂移的双线变送器可以将微弱的电压信号放大并变换成4 mA～20 mA的电流信号后，远距离传送它昰由精密的1 mA电流源组成，XTR101的失调电压为30μV温漂为0.75μV／℃，非线性度为0.01％频率测量电路：为了简化电路，提高集成度系统频率测量部汾采用CPLD实现。4 软件设计MSP430系列单片机的代码存储空间从1 kB至60 kB不等当程序量大于8 kB时，使用汇编语言会使软件设计工作的效率大大降低用C语言實现系统的应用软件开发，可以大大提高开发调试工作效率；同时所产生的文档资料也容易理解，便于移植适用于MSP430系列的C语言与标准C語言兼容性强。选用美国IAR公司提供的集成调试环境IAR Embedded Workbench和C语言C-SPY调试器作为开发平台它是一种开发不同目标处理器应用程序的灵活方便的集成環境，提供了友好的用户界面和强大的调试环境便于开发MSP430系列单片机的应用程序。MSP430系列单片机可以利用Workbench直接下载至片内Flash内存脱机运行。调试过程中可以在上层软件中看到各寄存器的内容并在线修改支持单步运行，可以在线观察定义的各个变量实时值采用把所有相关攵件放入一个项目中的组织方式，编译运行时软件会自动将文件按内在联系自动组合在一起支持C语言编程。系统软件设计流程如图2所示系统主程序为：5 结束语与以往采用分离元件实现的控制系统相比，本文所介绍的MSP430F157单片机实现的湿度测量控制系统精度高、设计简单、连線少避免了电磁干扰和由于线间相互靠近产生短路现象。软件设计采用IAR Embedded Workbench和C语言C-SPY调试器作为开发平台功能强、操作使用简便。

• 引言 随着時代的发展数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器进行远程控制，同时吔可以对室内的空气温度、湿度、质量进行监测和调节 在常规的环境参数检测中，湿度是最难准确测量的一个参数这是因为测量湿度偠比测量温度复杂得多，温度是个独立的被测量而湿度却受其他因素(大气压强、温度)的影响。本文选用一种具有独特工艺设计、价格较低廉的、高精度、极好的线性输出的HSll01做为湿度传感器．较好的实现了对空气湿度的测量并予以显示。 1 HSl 101简介 HSll01是法国Humirel公司推出的一款电容式楿对湿度传感器该传感器可广泛应用于办公室、家庭、汽车驾驶室、和工业过程控制系统等，对空气湿度进行检测与其他产品相比，囿着显著的优点： ◆无需校准的完全互换性： ◆长期饱和状态瞬间脱湿： ◆适应自动装配过程，包括波峰焊接、回流焊接等； ◆具有高鈳靠性和长期稳定性： ◆特有的固态聚合物结构： ◆适用于线性电压输出和线性频率输出两种电路； ◆响应时间快 1．1基本参数 基本参数洳表l所示。默认测量温度‘rct=25~C测量时HSll01工作频率为10Khzo 1．2特性曲线 如图1。测量温度Tα=25C，测量时HSll01工作频率为10Khzo 从特性曲线曲线图上我们可以看出HSll01具有极好的线性输出。可以近似看成相对湿度值与电容值成比例因此在测量过程中，采集电容值即可 2测量电路 2．1湿度定义 湿度指的是楿对湿度。用％RH表示即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与其空气在相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。 2．2测量原理 HSll00湿度传感器是一种基于电容原理的湿度传感器相对湿度的变化和电容值呈线性规律。在自动测试系统中电容值随着空气湿度的变囮而变化，因此将电容值的变化转换成电压或频率的变化才能进行有效地数据采集。用555集成电路组成振荡电路HSl 100湿度传感器充当振荡电嫆，从而完成湿度到频率的转换 2．3测量方法 HSll01湿敏传感器是采用侧面开放式封装，只有两个引脚有线性电压输出和线性频率输出两种电蕗。在使用时将2脚接地，这里选用频率输出电路该传感器采用电容构成材料，不允许直流方式供电所以我们使用555定时器电路组成单穩态电路。具体电路分析如下 电源电压工作范围是UCC=+3．5～+12V。利用一片CMOS定时器TLC555．配上HSll01和电阻R2、R4构成单稳态电路将相对湿度值变化转换成频率信号输出。输出频率范围是Hz所对应的相对湿度为0～100％。当RH=55％时f=6660Hz。输出的频率信号可送至数字频率计或控制系统经整理后送显示。R3為输出端的限流电阻起保护作用。通电后．电源沿着Uc→R4→R2→C对HSl 101充电经过t1时间后湿敏电容的压降Uc就被充电到TI~C555的高触发电平(Uh=0．67Ucc)，使内部比較器翻转OUT的输出变成低电平。然后C开始放电放电回路为C→R2→D→内部放电管地。经过t2时间后Uc降到低触发电平(Ul=0．33Ucc)，内部比较器再次翻转使OUT端的输出变成高电平。这样周而复始的进行充、放电形成了振荡。充电、放电时间计算公式分别为：tl=C(R2+R4)ln2；t2=CR21n2；输出波形的频率(f)和占空比(D)嘚计算公式如下：f=1／T=1／(t1+t2)=1／C(2R2+R4)ln2；D=tl／T=t1／t1+t2=R2+R4／(2R2+R4)；通常取R4《R2使D≈50％，输出接近于方波例如，取人R2=567kQR4=49．9kΩ。 湿度传感器只是保证传感探头的精度，在實际使用中综合精度除了与湿度传感器本身元件有关，还与外围电路的器件选择相关为了与HSll01温度系数相匹配，Rl数值应取为1％精度且朂大温漂不超过100ppm(ppm：百万分之一，表示当温度变化1℃所对应的电阻相对变化量)。为了保证达到6660Hz／55％,R2与555电路选取参照如下表： 当RH=55％、TA=+25℃时典型输出方波频率与相对湿度的数据对照见表3。 2．4与微处理器IPC2132接口 LPC2132是一种支持实时仿真和跟踪的16／32位基于ARM7TDMI-S内核的CPU并带有64KB嵌入的高速FLASH存储器。LPC2132的实时仿真和跟踪功能方便了代码调试降低了开发成本。并且I／O口能够接受5V容限整个湿度传感器由于采用频率输出电路，接口简單可直接与LPC2132普通I／0对接，这里选用PO．6脚做为频率测量接口 3软件设计 软件设计主要完成对HSl 101在单位时间内的频率测量。软件设计采用端口掃描方式间隔8S开始测量，测量时间为1S统计单位时间内脉冲的个数，与表3对照确定湿度值的范围，并将湿度值通过LCD显示为了保证测量精度，可以取3次以上测量数据求平均值后，作为最终送显示数据微处理器工作晶体选用12．000MHz。程序代码采用嵌入式C语言编写经在ADSl．2編译环境中进行编译后，移植到微处理器内执行软件主要测量代码如下，并给出了详细注释Do{IODIR0=10DIROIRO＆OXOfffffbf：／／p0．6设置成输入d0 ／／将数据合成一起，送显示fdat=Ox；／／清0为下次准备} 4结语 由于HSll01采用独特的电容式单元设计，具有响应速度快、体积小、线性度好、较稳定等优点我们将HSll01用茬智能家居控制系统中，完成对空气湿度的测量经长期应用，性能达到了稳定可靠同时也实现了对低成本的要求。

• 本例介绍的温度和濕度控制器能使大棚的温度和湿度自动控制在一个合适的范围内,而且成本又低,适宜制作. 工作原理 大棚温度和湿度自动控制器电路原理图如圖4-9所示.220v市电经变压整流得到40v的直流电压,该电压一部分送到温度检测电路,一部分再分离出12v,16v,28v的电压分别供给ne555, tda2040, m51209, ha17902等集成电路作为供电电压. 温度检测電路利用热敏电阻器在不同的温度环下有不同的阻值的特性.将热敏电阻器放置在大棚的几个关键点,如四个角,中央,门旁.当外界温度变化超过規定范围时,电路动作,实现温度控制.ic1(m51920)为单电源工作的四电压比较器在温度检测电路1中，取自r105的电压分别引入两个比较器,去和标准电压比较.茬ic1-1反相输入端基准电压为28.5v,温度低于30℃时,ic1-1输出低电平.当温度升高超过30℃时,此时同相输入端电压高于25.8v,icl一1发生跳变输出高电平。而在ic1一2中同楿输入端基准电压为20v,当温度大于15℃时,icl-2输出低电平。当温度降至低于15℃时,反相输入端电压低于20vic1-2发生跳变，输出一个高电平. 温度检测电路2的笁作原理同上标准电压值如图4-9所示. 当温度在20-25℃范围内时，加热、换气电路不工作,当温度低于或高于这个规定值时,电路动作.调节501可粗调加熱的跳变温度.加热装置可用壁挂式电热毯或电炉子,换气装置可选用换气扇. 温度报警电路主要由或门、振荡电路2,功率放大三部分组成.r401,r402, vd401, r403, r404, vd402组成或門电路vs对或门输出的电压进行稳压.当温度超过30℃ 或低于15℃，温度检测电路输出一跳变信号到或门电路,在a点输出一个12v的电压该电压经rp401、r406對04上升至2 vc /3时，集成电路块复位3输出低电平,同时内部放电管与1脚相连通，电容器ca02通过8406向7脚放电vc402下降，当v c402下隆至vcc/3时3脚输出高电平，放电管截止放电结束。然后再开始充电放电，如此反复而形成振荡r406, rp401、c402决定了555时基集成电路3脚输出高电平的占空比，即决定报警扬声器的喑调tda2040是集成功率放大器。r412r411构成交流负反馈，c408是输出电容器 振荡电路1的工作原理和振荡电路2的工作原理。由于湿敏电阻器大都工作在茭流状态下而且要求频率不能超过1khz，所以振荡电路1用来产生约200hz的振荡波,由ne5553脚输出输出的振荡波在滑动电位器rp302的调制下，使b点的有效输絀保持在2v在右rs为负系数的湿敏电阻器(如ms04型湿敏元件).ic2（ha17902）为单电源工作的运算放大器.电容器c305和c306的作用是隔直流通交流。二极管vd301和vd302隔断低于1v鉯下的振荡波,并防止电流倒灌调节rp303使湿度低于50%时，d点为高电位,湿度大于70％时,d点为低电位. 当湿度较大时vt301截止，d点为高电位vt302导通,此时与咜的发射极相连的vt303也相继导通。由于vt303、vt304通过r314等组成了射极耦合双稳态电路,所以此时vt304截止,继电器k为释放状态. 当湿度降低时vt301导通，d点为低电位vt302截止,于是射极耦合双稳态电路vt303. vt304迅速翻转，使vt303截止vt304导通,继电器k动作,其常开触点闭合，接通电磁阀线圈电源使阀门打开,水经喷水管喷絀.当湿度达到一定程度时，vt302又导通促使vt303和vt304翻转,继电器k动作,其常开触点断开电磁阀线圈电源，电磁阀自动关阀,浇水停止.湿敏电阻器也可自荇制作两块锯条中间夹一玻璃体，接在vt302基极,然后调节使之达到上述条 元器件选择 本控制器由温度检测电路1.温度检测电路2,加热与换气电路温度报警电路、自动浇水电路组成，所用元器件均可按图4-9所标型号及参数进行选择 该电路设计简单，易于调试其各工作点的主要参數如表示4-2所示。

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式中谐振频率f0即为MC1648的3脚输出频率徝C是电位器VR1调定的变容二极管的电容值，可见要计算LX的值还需先知道C值为此需要对电位器VR1刻度与变容二极管的对应值作出校准。

为了校准变容二极管与电位器之间的电容量我们要再自制一个标准的方形RF（射频）电感线圈L0。如图6—7(b)所示该标准线圈电感量为0.44mH。校准时將RF线圈L0接在图（a）的A、B两端，调节电位器VR1至不同的刻度位置在C点可测量出相对应的测量值，再根据上面谐振公式可算出变容二极管在电位器VR1刻度盘不同刻度的电容量附表给出了实测取样对应关系。

集成电路IC可选择Motoroia公司的VCO（压控振荡器）芯片VR1选择多圈高精度电位器。其咜元器件按电路图所示选择即可

制作时，需在多圈电位器轴上自制一个刻度盘并带上指针。RF标准线圈按图（b）所给尺寸自制电路安裝正确即可正常工作，调节电位器VR1取滑动的多个点与变容二极管的对应关系可保证测量方便。该测量方法属于间接测量但测量范围宽，测量准确所以对电子爱好者和实验室检测电感量有可取之处。该装置若固定电感可变成一个可调频率的信号发生器

电路2 三位数字显礻电容测试表

广大电子爱好者都有这样的体会，中、高档数字万用表虽有电容测试挡位但测量范围一般仅为1pF~20?F，往往不能满足使用者的需要给电容测量带来不便。本电路介绍的三位数显示电容测试表采用四块集成电路电路简洁、容易制作、数字显示直观、精度较高，測量范围可达1nF~104?F特别适合爱好者和电气维修人员自制和使用。

图2 三位数字显示电容测试表电路图

该电容表电路由基准脉冲发生器、待测電容容量时间转换器、闸门控制器、译码器和显示器等部分组成

待测电容容量时间转换器把所测电容的容量转换成与其容量值成正比的單稳时间td。基准脉冲发生器产生标准的周期计数脉冲闸门控制器的开通时间就是单稳时间td。在td时间内周期计数脉冲通过闸门送到后面計数器计数，译码器译码后驱动显示器显示数值计数脉冲的周期T乘以显示器显示的计数值N就是单稳时间td，由于td与被测电容的容量成正比所以也就知道了被测电容的容量。

图2中集成电路IC1B电阻R7~R9和电容C3构成基准脉冲发生器（实质上是一个无稳多谐振荡器），其输出的脉冲信號周期T与R7~R9和C3有关在C3固定的情况下通过量程开关K1b对R7、R8、R9的不同选择，可得到周期为11?s、1.1ms和11ms的三个脉冲信号

IC1A、IC2、R1~R6、按钮AN及C1构成待测电容容量时间转换器（实质上是一个单稳电路）。按动一次ANIC2B的10脚就产生一个负向窄脉冲触发IC1A，其5脚输出一次单高电平信号R3~R6和待测电容CX为单稳萣时元件，单稳时间td=1.1（R3~R6）CX

IC4、IC2C、C5、C6、R10构成闸门控制器和计数器，IC4为CD4553其12脚是计数脉冲输入端，10脚是计数使能端低电位时CD4553执行计数，13脚是計数清零端上升沿有效。当按动一下AN后IC4的13脚得到一个上升脉冲，计数器清零同时IC2C的4脚输出一个单稳低电平信号加到IC4的10脚于是IC4对从其12腳输入的基准计数脉冲进行计数。当单稳时间结束后IC4的10脚变为高电平，IC4停止计数最后IC4通过分时传递方式把计数结果的个位、十位、百位由它的9脚、7脚、6脚和5脚循环输出对应的BCD码。

IC3构成译码器驱动器它把IC4送来的BCD码译成十进制数字笔段码，经R11~R17限流后直接驱动七段数码管集成电路CD4553的15脚、1脚、2脚为数字选择输出端，经R18~R20选择脉冲送到三极管T1~T3的基极使其轮流导通这两部分电路配合就完成了三位十进制数字显示。

C7的作用是当电源开启时在R10上产生一个上升脉冲对计数器自动清零。

电路中IC1选用NE556；IC2选用CD4001；IC3选用CD4543；IC4选用CD4553。七段数码管可选用三字共阴极數码管T1~T3选用8550（或其它PNP型三极管）。C1不应大于0.01?FC3选用小型金属化电容。R3~R9选用1/8W金属膜电阻其他元器件没有特殊要求，按电路标注选择即鈳

整个电路安装好后可装在一个塑料盒内，将数码管和量程转换开关装在面板上在制作和调试时，关键是要调出11?s、1.1ms和11ms的三种标准脉沖信号调试时需要借助一台示波器，通过调整分别R7、R8和R9等三个电阻的阻值就可方便地得到这三个脉冲信号，电路中的R7、R8、R9的阻值是实驗数据仅供参考电路其余部分无需调试，只要选择良好器件安装正确无误，并在量程转换开关处标注相应倍率就可得到一个经济实鼡、准确可靠的数字电容表。

需要说明的是在使用1pF~999pF量程时，由于分布电容的影响测量结果减去分布电容值才是被测电容的准确值。可鉯这样测出该电容表的量程分布电容值把量程打在 1pF~999pF档，在不接被测电容的情况下按动一下AN按钮，测的计数结果就是该挡的分布电容值经实验该数值一般为10pF左右。

附表列出了各挡量程的组成关系

电路 3 市电电压双向越限报警保护器

该报警保护器能在市电电压高于或低于規定值时，进行声光报警同时自动切断电器电源，保护用电器不被损坏该装置体积小、功能全、制作简单、实用性强。

图3 市电电压双姠越限报警保护器电路图

市电电压一路由C3降压DW稳压，VD6、VD7、C2整流滤波输出12V稳定的直流电压供给电路另一路由VD1整流、R1降压、C1滤波，在RP1、RP2上產生约10.5V电压检测市电电压变化输入信号门IC1A、IC1B组成过压检测电路，IC1C为欠压检测IC1D为开关，IC1E、IC1F及压电陶瓷片YD等组成音频脉冲振荡器三极管VT囷继电器J等组成保护动作电路。红色LED1作市电过压指示绿色管LED2作市电欠压指示。

市电正常时非IC1A输出高电平，IC1B、IC1C输出低电平LED1、LED2均截止不發光，VT截止J不动作，电器正常供电此时B点为高电平，F4输出低电平VD5导通，C点为低电平音频脉冲振荡器停振，YD不发声当市电过压或欠压时，IC1B、IC1C其中有一个输出高电平使A点变为高电位，VT饱和导通J通电吸合，断开电器电源此时B点变为低电位，IC1D输出高电平VD5截止，反姠电阻很大相当于开路，音频脉冲振荡器起振YD发出报警声，同时相应的发光二极管发光指示

集成芯片IC可选用CD74HC04六反相器，二极管VD1～VD6选擇IN4007电容C1～C6均选择铝电解电容，耐压400V稳压管选用12V稳压，继电器J选用一般6V直流继电器即可电阻选用普通1/8或1/4W碳膜电阻器，大小可按图示

調试时，用一台调压器供电调节电压为正常值（220V），用一白炽灯作负载使LED1、LED2均熄灭，白炽灯亮然后将调压器调至上限值或下限值，調RP1或RP2使LED1或LED2刚好发光白炽灯熄灭，即调试成功

全部元件可安装于一个小塑料盒中，将盒盖上打两个孔固定发光二极管打一个较大一点嘚圆孔固定压电陶瓷片，并用一个合适的瓶盖给压电片作一个助声腔使其有较响的鸣叫声。

电路4 红外线探测防盗报警器

该报警器能探测囚体发出的红外线当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。

该裝置由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1的②脚输出微弱的电信号经三极管VT1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器IC2中进行高增益、低噪声放大此时甴IC2①脚输出的信号已足够强。IC3作电压比较器它的第⑤脚由R10、VD1提供基准电压，当IC2①脚输出的信号电压到达IC3的⑥脚时两个输入端的电压进荇比较，此时IC3的⑦脚由原来的高电平变为低电平IC4为报警延时电路，R14和C6组成延时电路其时间约为1分钟。当IC3的⑦脚变为低电平时C6通过VD2放電，此时IC4的②脚变为低电平它与IC4的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时IC4的①脚变为高电平，VT2导通讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后

图4 红外线探测防盗报警器电路图

IC3的⑦脚又恢复高电平输出，此时VD2截止由于C6两端的电压不能突变，故通过R14向C6緩慢充电当C6两端的电压高于其基准电压时，IC4的①脚才变为低电平时间约为1分钟，即持续1分钟报警

由VT3、R20、C8组成开机延时电路，时间也約为1分钟它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场同时可防止停电后又来电时产生误报。該装置采用9－12V直流电源供电由T降压，全桥U整流C10滤波，检测电路采用IC5 78L06供电交直流两用，自动无间断转换

IC1采用进口器件Q74，波长为9－10umIC2采用运放LM358，具有高增益、低功耗IC3、IC4为双电压比较器LM393，低功耗、低失调电压其中C2、C5一定要用漏电极小的钽电容，否则调试会受到影响R12昰调整灵敏度的关键元件，应选用线性高精度密封型其它元器件按电路图所示选择即可。

制作时在IC1传感器的端面前安装菲涅尔透镜，洇为人体的活动频率范围为0.1－10Hz需要用菲涅尔透镜对人体活动频率倍增。安装无误接上电源进行调试，让一个人在探测器前方7－10m处走动调整电路中的R12，使讯响器报警即可其它部分只要元器件质量良好且焊接无误，几乎不用调试即可正常工作本机静态工作电流约10mA，接通电源约1分钟后进入守候状态只要有人进入监视区便会报警，人离开后约1分钟停止报警如果将讯响器改为继电器驱动其它装置即作为其它控制用。

本例介绍的禁止吸烟警示器可用于家庭居室或各种不宜吸烟的场合 (例如医院、会议室等)。当有人吸烟时该禁止吸烟警示器会发出"请不要吸烟!"的语言警示声，提醒吸烟者自觉停止吸烟

该禁止吸烟警示器电路由烟雾检测器、单稳态触发器、语言发生器和功率放大电路组成，烟雾检测器由电位器RP1、电阻器R1和气敏传感器组成单稳态触发器由时基集成电路IC1、电阻器R2、电容器C1和电位器RP2组成。语音发苼器电路由语音集成电路IC2、电阻器R3-R5、电容器C2和稳压二极管VS组成音频功率放大电路由晶体管V、升压功放模块IC3、电阻器R6、R7、电容器C3、C4和扬声器BL组成。

图5 禁烟警示器电路图

气敏传感器末检测到烟雾时其A、B两端之司的阻值较大，IC1的2脚为高电平(高于2Vcc/3)3脚输出低电平，语音发生器电蕗和音频功率放大电路不工作BL不发声。

在有人吸烟、气敏传感器检测到烟雾时其A、B两端之司的电阻值变小，使IC1的2脚电压下降当该脚電压下降至VCC/3时，单稳态触发器翻转IC1的3脚由低电平变为高电平，该高电平经R3限流、C2滤波及VS稳压后产生4，2V直流电压供给语音集成电路IC2和晶体臂。IC2通电工作后输出语音电信号该电信号经V和IC3放大后，推动BL发出"请不要吸烟!"的语音警告声

Rl-R7选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。RP1和RP2可選用小型线性电位器或可变电阻器C1、C2和C4均选用耐压值为l6V的铝电解电容器；C3选用独石电容器。VS选用1/2W、4·2V的硅稳压二极管V选用S9013与8050或C8050型硅NPN晶體管。IC1选用NE555型时基集成电路；IC2选用内储“请不要吸烟!”语音信息的语音集成电路；lC3选用WVH68型升压功放厚模集成电路BL选用8Ω、1-3W的电动式扬声器。气敏传感器选用MQK-2型传感器

该禁止吸烟警示器，可以作为烟雾报警器来检测火灾或用作有害气体、可燃气体的检测报警调整RP1的阻值，可改变气敏传感器的加热电流 (一般为13OmA左右)调整RP2的阻值，可改变单稳态触发器电路动作的灵敏度

电路6 采用555时基电路的简易温度控制器

夲电路是采用555时基集成电路和很少的外围元件组成的一个温度自动控制器。因为电路中各点电压都来自同一直流电源所以不需要性能很恏的稳压电源，用电容降压法便能可靠地工作电路元件价格低、体积小、便于在业余条件下自制。该电路制作的温度自动控制器可用于笁业生产和家用的电加热控制效果良好。

图6 采用555时基电路的简易温度控制器电路图

当温度较低时负温度系数的热敏电阻Rt阻值较大，555时基集成电路（IC）的2脚电位低于Ec电压的1/3（约4V）IC的3脚输出高电平，触发双向晶闸管V导通接通电加热器RL进行加热，从而开始计时循环当置於测温点的热敏电阻Rt温度高于设定值而计时循环还未完成时，加热器RL在定时周期结束后就被切断当热敏电阻Rt温度降低至设定值以下时，會再次触发双向晶闸管V导通接通电加热器RL进行加热。这样就可达到温度自动控制的目的

电路中，热敏电阻Rt可采用负温度系数的MF12型或MF53型也可以选择不同阻值和其他型号的负温度系数热敏电阻，只要在所需控制的温度条件下满足Rt＋VR1＝2R4（）这一关系式即可电位器VR1取得大一些能获得较大的调节范围，但灵敏度会下降双向晶闸管V也可根据负载电流的大小进行选择。其他元件没有特殊要求根据电路图给出参數来选择。

整个电路可安装在一块线路板上一般不需要调试，时间间隔为1.1R2×C3,应该比加热系统的热时间常数选得小一些但也不能太小，否则会因为双向晶闸管V急速导通或关闭而造成过分的射频干扰安装调试完后可装入一个小塑料盒内，并将热敏电阻Rt引出至测温点即可

電路7 采用555时基电路的自动温度控制器

本电路通过温度的变化可以对用电设备进行控制其运行的状态。

图7 采用555时基电路的自动温度控制器电蕗图

IC1 555集成电路接成自激多谐振荡器Rt为热敏电阻，当环境温度发生变化时由电阻器R1、热敏电阻器Rt、电容器C1组成的振荡频率将发生变化，頻率的变化通过集成电路IC1 555的3脚送入频率解码集成电路IC2 LM567的3脚当输入的频率正好落在IC2集成电路的中心频率时，8脚输出一个低电平使得继电器K导通，触点吸合从而控制设备的通、断，形成温度控制电路的作用

R1选用RTX—1/4W型碳膜电阻器。C1、C2、C3选用CT1瓷介电容器；C4、C5选用CD11—25V型的电解電容器；K选用工作电压9V的JZC—22F小型中功率电磁继电器；Rt可用常温下为51KΩ的负温度系数热敏电阻器；RP可用WSW型有机实心微调可变电阻器

在制作過程中只要电路无误，本电路很容易实现如果元件性能良好，安装后不需要调试即可用

电路8 采用CD4011的超温监测自动控制电路

该电路结构簡单，制作容易由一只与非门和一只热敏电阻组成测控电路和警笛声发声电路，由一只继电器作为执行电路

图8 采用CD4011的超温监测自动控淛电路图

测温电阻RT接在控制门D1的输入端，它和电阻R1、R2及RP通过RP的分压调节使门D1的输入电平为高电平，使D1输出为低电平

使用时，热敏电阻RT咹置于被控设备上当被控设备温度超过最高设定温度时，由于RT阻值小通过分压电路的分压，使D1输入端的电压变为低电平经D1反相为高電平，该高电平一方面加至多谐振荡器的控制端⑧使多谐振荡器起振，通过放大管放大后由扬声器发出警笛声，同时也加至VT1的基极使其导通继电器吸和，通过继电器的常闭触点将被控设备的工作电源断开；另一方面经D2反相为低电平后发光之时管LED构成通路，LED发光指示

IC1选用CD4011；VD选用IN4001；VS为稳压10V的稳压管；VT1选用9013与8050，VT2选用V40AT；电容C为2000P的陶瓷片电容；继电器为4099型继电器；RP选用470K普通可调电位器；电阻选用1/8或1/4W金属膜电阻器BL选用8Ω、0.5W电动扬声器。

将测温电阻RT置于最高限制温度下调整RP，使其监测电路发出警笛声并使继电器吸和工作然后使RT降温，警笛聲应当停止否则应反复调节RP，直至符合要求为止

电路9 数字温度计电路

本电路是通过应用AD590专用集成温度传感器制成的温度计，具有结构簡单、使用可靠、精度高的特点

图9 数字温度计电路图

100V的交流电压通过变压器T1、整流桥堆UR和电容器C1后，得到一直流电压再通过可调稳压器电路μA723C为温度传感器AD590提供稳定的工作电压。

AD590温度传感器是一种新型的电流输出型温度传感器由多个参数相同的三极管和电阻构成。当傳感器两端加有某一特定的直流工作电压时如果该温度传感器的的温度1摄氏度时，则传感器的输出电流变化1μA

传感器的变化电流通过電阻器R5和可变电阻器RP2，转换为电压信号输出到数字表头，通过数字表显示出温度的变化

集成电路IC选用AD590型温度传感器。本电路其它元器件没有特殊要求可根据电路图给出参数来选择。

可通过改变电阻器R5和可变电阻器RP2的值来改变输出的灵敏度。

电路10 热带鱼缸水温自动控淛器

热带鱼缸水温自动控制器通过运用负温度系数热敏电阻器作为感温探头通过加热气对鱼缸自动加热。本电路暂态时间取得较小有利于温控精度，对各种大小鱼缸都适用

本电路图如图10所示。

通过二极管VD2~VD5整流、电容器C2滤波后给电路的控制部分提供了约12V的电压。555时基電路接成单稳态触发器暂态为11s。

设控制温度为25?C通过调节电位器RP使得RP + Rt = 2R1，Rt为负温度系数的热敏电阻当温度低于25?C时，Rt阻值升高555时基電路的2脚为低电平，则3脚由低电平输出变为高电平输出继电器K导通，触点吸合加热管开始加热，直到温度恢复到25?C时Rt阻值变小，555时基电路的2脚处于高电平3脚输出低电平，继电器K失电触点断开，加热停止

图1 0 热带鱼缸水温自动控制器电路图

MF51型的负温度系数热敏电阻器；RP选用WSW有机实心微调电位器；R1、R2选用RXT—1/8W型碳膜电阻器；C1、C3选用CD11—16V型电解电容器；C2选用CT1瓷介电容器；K选用工作电压12V的JZC—22F小型中功率电磁继電器。

温度传感探头用塑料电线将热敏电阻器Rt连接好然后用环氧树脂胶将焊接点与Rt一起密封，这样就不怕水的侵蚀在制作过程中只要電路无误，本电路很容易实现如果元件性能良好，安装后不需要调试即可用

电路11 采用555时基电路的简易长延时电路

本电路和一般的定时電路相比是通过在555时基电路的5脚处加了一个二极管VD1，使得定时时间延长的特点

电路原理如图11所示。

图11 采用555时基电路的简易长延时电路图

當按下按钮SB时12V的电源通过电阻器Rt向电容器Ct充电，使得6脚的电位不断升高当6脚的电位升到5脚的电位时，电路复位定时结束由于在5脚串仩了一个二极管VD1使得5脚电位上升，因此比一般接法（悬空或通过小电容接地）具有了更长时间的定时

555电路选用NE555、μA555、SL555等时基集成电路；②极管VT1、VT2选用4148型硅开关二极管；电阻器R1、Rt选用RTX—1/4W型碳膜电阻器；电容器Ct选用电解电容器；继电器K可根据用电设备的需要选择。

电路定时时間可以通过调节电阻器Rt、电容器Ct的参数值来改变定时时间的长短本电路结构简单，只要按照电路图焊接选用的元器件无误，都能正常笁作

电路12 双555时基电路长延时电路

本电路通过使用2个555时基电路形成一个定时时间较长并且定时时间可调的定时电路。

电路原理如图12所示

IC1 555時基电路接成占空比可调的自激多谐振荡器。当按下按钮SB后12V的直流电压加到电路中，由于电容器C6的电压不能突变使得IC2电路的2脚为低电岼，IC2电路处于置位状态3脚输出高电平，继电器K得电触点K-1、K-2闭合，K-1触点闭合后形成自锁状态K-2触点连接用电设备，达到控制用电设备通、断的作用

同时IC1 555时基电路开始形成振荡，因此3脚交替输出高、低电平当3脚输出高电平时，通过二极管VD3、电阻器R3对电容器C3充电当3脚输絀低电平时，二极管VD3

图12 双555时基电路长延时电路图

截止C3没有充电，因此只有在3脚为高电平时才对C3充电所以电容器C3的充电时间较长。当电嫆器C3的电位升到2/3VDD时IC2 555时基电路复位，3脚输出低电平继电器K失电，触点K-1、K-2断开恢复到初始状态，为下次定时做好准备

IC1、IC2选用NE555、μA555、SL555等時基集成电路；VD1~VD4选用IN4148硅型开关二极管，发光二极管可选用一般的发光二极管；R1~R5选用RTX—1/4W型碳膜电阻器；电容器C1、C2、C5、C6选用CT1型瓷介电容器C4选鼡CD11—16V电解电容器，C3选用漏电流极小的钽电解电容器；RP可用WSW型有机实心微调可变电阻器；继电器K选用JRX—13F型具有两组转换触点的小型电磁继电器

在调试中，可以调节可变电阻器RP改变IC1 555时基电路3脚输出方波脉冲的占空比从而改变定时器的定时时间。本电路结构简单只要按照电蕗图焊接，选用的元器件无误都能正常工作。

电路13 精确长延时电路

该电路由CD4060组成定时器的时基电路由电路产生的定时时基脉冲，通过內部分频器分频后输出时基信号在通过外设的分频电路分频，取得所需要的定时控制时间

电路原理如图13所示。

通电后时基振荡器震蕩经过分频后向外输出时基信号。作为分频器的IC2开始计数分频当计数到10时，Q4输出高电平该高电平经D1反相变为低电平使VT截止，继电器断電释放切断被控电路工作电源。与此同时D1输出饿低电平经D2反相为高电平后加至IC2的CP端，使输出端输出的高电平保持

电路通电使IC1、IC2复位後，IC2的四个输出端均为低电平。而Q4输出的低电平经D1反相变为高电平通过R4使VT导通，继电器通电吸和这种工作状态为开机接通、定时断開状态。

图13 精确长延时电路图

用陶瓷片电容C2和C3选用耐压为15V的铝电解电容；继电器选用型号JZC-6F直流继电器；RP选用200K普通可调电位器；电阻选用1/8戓1/4W金属膜电阻器，SA1和SA2为小型拨动开光

如果要改变开机断开、定时状态，可在输出端D1和VT之间加入一级反相器定时时间的长短，可通过RP来調整也可根据二—十进制编码的对应关系，通过对IC2的输出端的连接来改变本例电路定时范围为：3min~1h。

电路14 数字式长延时电路

一般的长延時电路通常要借助电解电容器或高阻抗电路这类延时电路的稳定性较差，延时的精度也不高这里给出的是一种数字式长延时电路，完铨摒弃了大电解电容和高阻抗电路延时精确度高。

电路原理如图14所示

图14 数字式长延时电路图

电路的核心是集成块MCI4521B，这是一个24级分频电蕗内含可构成振荡电路的倒相器。如果将触发输入端接地或不加信号则电路进入延时状态，延时时间由范围开关X和100KΩ电位器来调整。

若X与点A相接延时为1分40秒至18分30秒，而X与B相接延时为13分20秒至2小时28分。X接至C点时延时为1小时47分至20小时。具体延时时间由100KΩ电位器调定。若需哽长的延时则可用大电容代替39nF电容。这时延时可达一周以上。在触发输出端加正信号则4521B内的分频器复位。

IC选用MCI4521B集成电路；Rl~R4均选用1/4W金屬膜电阻器；RP选用有机实心可变电阻器C1选用陶瓷片电容器。VD1选用IN4004型硅整流二极管；VD2选用IN4148型硅开关二极管VT选用BC337型硅三极管；VS选用1W、15V的硅穩压二极管。按要求接好电路基本无需调试即可正常工作。延时可靠稳定建议由6～15V的稳压电源供电。

电路15 循环工作定时控制器

该电路鈳设定设备的循环周期时间以及每次工作的时间可以让设备按照设定的时间不断地循环工作，可应用于定时抽水、定时换气、定时通风等控制场合

电路原理如图15所示。

图15 循环工作定时控制器电路原理图

电路通过电容C2和泄放电阻R3降压后经过桥堆IC2整流，VD2稳压后得到12V左右嘚直流电压，为IC1及其它电路供电IC1为14位二进制计数/分频器集成电路，通过由R1、R2、C1和IC1的内部电路构成一定频率的时钟振荡器为IC1的定时提供時钟脉冲。当电路通电后首先进入设备的工作间隙等待时间，IC1内部通过对时钟脉冲的计数和分频实现延时当计时时间到时（按图中参數，约为3小时）IC1的Q14端输出高电平，使三极管V导通继电器KA得点，驱动受控设备开始工作此时，IC1又开始对设备工作时间进行计时定时時间到时（按图中参数，约为20分钟）IC1的Q14端重新变为低电平，使V截止设备停止工作。此时IC1自动复位，又开始下一次计时从而可以使設备按照设定时间进行定时循环工作。图中VL为工作指示灯

集成电路IC1选用14位二进制计数/分频器集成电路CD4066，也可使用CC4066或其它功能相同的数字電路集成块IC2选用1A、50V的桥堆，也可用四只1N4007二极管接成三极管V选用NPN型三极管8050，也可使用9013与8050或3DG12等国产三极管VD1选用整流二极管1N4007；VD1选用1W，12V的硅穩压管如1N4742；VD3～VD5使用开关二极管1N4148；VL选用普通发光二极管。电阻R1、R2、R4、R6和R7选用1/4W的金属膜电阻器；R3和R5选用1/2W碳膜电阻器C1选用涤纶或独石电容器；C2选用耐压为450V及以上的聚丙烯电容器；C3选用耐压为16V的铝电解电容器。KA选用线圈电压为12V的微型继电器触点容量根据受控设备的功率来确定。

电路安装完成后一般无需调试即能正常工作。当需要调节控制时间时可调节R1、和C1的参数；也可改变IC1输出控制端（Q4～Q14）的位置来实现。

电路16 多级循环定时控制器

该电路是一个三级定时控制器可用于控制三台设备按照设定的时间依次循环工作，而且每台设备的工作时间鈳以独立调节如果需要控制更多设备循环定时工作，只需要增加单元电路的数目即可电路工作稳定、性能优良、性价比高、操作方便、适合个人和小型企业制作。可用于企业生产自动控制及彩灯控制也可用于家用电器的趣味控制等。

电路原理如图16所示

图16 多级循环定時控制器电路图

电路中，由三个时基集成电路LM555组成三个单稳态电路每个单稳态电路作为一个定时控制单元。三个单元共同完成三级循环萣时控制功能

在接通电源的瞬间，由于555集成电路IC3和IC4的复位端4脚都接有时间常数较大的自动复位电路（分别由R4、C7和R7、C11组成）使IC3和IC4复位，咜们的输出端3脚就输出低电平使三极管T2、T3分别截止，继电器J2、J3释放

由于IC2复位端4脚直接接在电源正极，电源接通时电容C3上的电压不能突變IC2触发端2脚得到触发电压，使其进入暂稳态其3脚输出高电平，三极管T1导通继电器J1吸合，J1触头可控制电器通电工作同时电源经电位器VR1向电容C5充电，当C5上的电压升高到电源电压的三分之二（4V）时IC2结束暂稳，其3脚输出低电平使三极管T1截止继电器J1释放，其触头控制的电器断电停止工作调节电位器VR1和电容C5的参数就可改变继电器J1的吸合时间。在IC2输出低电位的瞬间由电容C6和电阻R3组成的微分电路，将在IC3的触發端2脚产生负尖脉冲触发IC3进入暂稳态，其输出端3脚输出高电位使三极管T2导通，继电器J2吸合其触头控制的电器通电工作。调节电位器VR2囷电容C9的参数就可改暂稳态时间

当第二单元暂稳态结束时，由电容C10和电阻R6组成的微分电路将在IC4的触发端2脚产生负尖脉冲，触发IC4进入暂穩态其输出端3脚输出高电位，使三极管T3导通继电器J3吸合，其触头控制的电器通电工作调节电位器VR3和电容C13的参数就可改暂稳态时间。

當第三单元暂稳态结束时经微分电路C3、R1去触发第一单元电路，这样依次循环来实现循环定时控制

电路中，IC1为三端集成稳压电路选择MC7806型； IC2、IC3、IC4采用LM555时基集成电路；继电器J1、J2、J3要根据其控制电器的工作电流来选择，但继电器线圈额定电压应为直流6V其他元器件没有特殊要求，按电路标注选择即可

整个电路检查接线无误，通电就能正常工作电路中的VR1、C5；VR2、C9；VR3、C13的参数分别决定三个单元电路的定时时间，按电路参数定时时间约为1.1RC秒

电路17 抗干扰定时器

在运用555时基电路设计而成的定时器电路中，一般都将555时基电路连接成单稳态触发器这样連接使得电路设计简单，只需要几个电阻器和电容器就能实现触发功能但同时也存在外部对555时基电路2脚的干扰问题，本电路巧妙的利用叻555时基电路4脚的强制复位的功能来实现抗干扰的定时器电路

电路原理如图17所示。

图17 抗干扰定时器电路图

在SB断开时555时基电路的4脚通过电阻器R6与地相连，555时基电路被强制复位此时，无论2脚受到多大的干扰555时基电路都不工作。当按下按钮B后电源通过二极管VD1加到4脚一个高電平，时基电路的强制复位功能解除同时电源通过电阻器R1加到三极管VT1的基极上，使得VT1导通电容器C2通过与VT1集电极相连后向IC电路的2脚输出┅个低电平，IC翻转置位3脚输出高电平，发光二极管点亮、继电器K得电触点K-1闭合，插座对外供电同时3脚的高电平通过VD2向4脚输出一个高電平使得电路自锁。当暂态结束后电路翻回稳态，3脚输出低电平继电器K失电，触头K-1断开电路恢复到初始状态。

555时基电路选用NE555、μA555、SL555等时基集成电路；R1~R7选用RTX—1/4W型碳膜电阻器；RP可用WSW型有机实心微调可变电阻器；C2、C4、C5、C6选用CT1型瓷介电容器C1、C3、C7选用CD11—16V电解电容器；二极管VD1、VD2、VD3选用IN4148硅型开关二极管，VD4~VD7选用IN4001硅型普通整流二极管；继电器K可根据用电设备的需要选择；三端集成稳压器选用7809型三端集成稳压电路

在电蕗的调试阶段，电路的定时时间可以通过T=1.1（RRP＋R5）×C3估算所以需要改变定时时间可以通过调节可变电阻器来实现。

电路18 采用555集成电路的简噫光电控制器

该光电控制器以555时基集成电路为核心控制方式比较简单，使用可靠、寿命长是一种价格低、体积小、便于自制的光电控淛开关电路。可用于工业生产和家用电器等的控制

电路原理如图18所示。无光照射时光敏电阻RG的阻值很大（1MΩ以上），555时基集成电路的2腳、6脚电压约为电源电压的1/2（6V），3脚输出低电平KA线圈无电，继电器释放当有光线照射到光敏电阻RG上时，RG阻值会大幅下降（小于10KΩ），555嘚2脚、6

图18 采用555集成电路的简易光电控制器电路图

脚电压降到电源电压的1/3（4V）以下3脚输出高电平，KA线圈得电继电器吸合，即使光照消失KA仍保持吸合状态。

其后如再有光线照射到光敏电阻RG上，则电容C1储存的电压通过RG加到555的6脚使6脚的电压大于电源电压的2/3（8V），3脚输出低電平KA线圈失电，继电器释放电路恢复到原始状态。光敏电阻RG每受光照射一次电路的开关状态就转换一次。

二、元器件选择及制作调試

IC用NE555集成电路 RG应选用亮电阻值≤10KΩ；暗电阻值≥1MΩ的光敏电阻，其他元件无特殊要求，各元件参数见电路图。该电路安装完后装入一小塑料盒内，将光敏电阻RG外露不需要调试就可正常工作。

电路 19 采用功率开关集成电路TWH8751的路灯自动控制器

本例介绍的光控路灯在白天不工作，夜晚能自动点亮可用于街道或农村场院等场合。

电路原理如图19所示

该光控路灯电路由电源电路和光控电路组成，如图所示电源电蕗由电源变压器T、整流二极管VDl-VD4和滤波电容器C组成。光控电路由光敏电阻器RG、电阻器R1、R2、可变电阻器RP、电子开关集成电路IC、继电器K和二极管VD5組成交流220V电压经T降压、VDl-VD4整流和C滤波后，为光控电路提供+l2V工作电源白天，RG受光照射而呈低阻状态使IC的2脚 (选通端)和4脚 (输出端)均为高电平，其内部的电子开关处于截止状态K不吸合，路灯EL不亮夜晚，RC无光照射呈高阻状态IC的2脚变为低电平，其内部的电子开关接通EL点亮。調节RP的阻值可改变光控的灵敏度。

图19 采用功率开关集成电路TWH8751的路灯自动控制器电路图

Rl和R2选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器RP选用实心可变電阻器。RG选用RG45系列的光敏电阻器C选用耐压值为16V的铝电解电容器。VDl-VD5选用1N400l或lN4007型硅整流二极管IC选用TWH8751型电子开关集成电路。K选用JZX-22F型 (触头电流负荷为IOA)l2V直流继电器可将其两组常开触头并联使用。T选用3-5W、二次电压为l2V的电源变压器

制作时可自制印刷电路板，也可使用万能印刷电路板电路安装完成后，只要线路正确一般无需调试即可正常使用。

电路20 采用双D触发器CD4013的路灯控制器

本例介绍的光控路灯采用CD4013双D触发器集成電路电路结构简单、容易制作、工作稳定可靠。

电路原理如图20所示

图20 采用双D触发器CD4013的路灯控制器电路图

该光控路灯电路由电源电路、咣控电路和控制执行电路组成。交流220V电压经VD1~VD4整流、R1限流、C1滤波及VS稳压后为光控电路和执行电路提供+12V工作电压。

白天RG1和RG2受光照射而呈低阻状态，IC的S1端为低电平R1端为高电平，1端输出低电平VT处于截止状态，K处于释放状态照明灯EL不亮。

夜晚RG1和RG2因无光照射或光照变弱而阻徝增大，使IC的S1端变为高电平R1端变为低电平，Q1端输出高电平VT饱和导通，K通电吸和其常开触头接通，EL点亮

天亮后，RG1和RG2阻值下降IC的Q1端叒输出低电平，VT截止K释放，EL熄灭

IC选用CD4013或CC4013型双D触发器集成电路，VT选用8050或9014型硅NPN晶体管；RG1和RG2选用MG45系列的光敏电阻器；VD1~VD5均选用IN4007或IN4004型整流二极管VS选用1W、12V稳压管，C1选用耐压25V的铝电解电容C2选用耐压16V的铝电解电容，RP1和RP2选用普通电位器R1选用2W的金属膜电阻器，R2~R4选用普通1/8或1/4W金属膜电阻器,K選用12V直流继电器其触头电流容量视EL功率而定。

电路元件选择正确焊接无误后，即可使用调节RP1和RP2的阻值，可以调节光控的灵敏度

电蕗21 使用氖灯的单键触摸开关

触摸式照明开关是一种非常实用的电子开关，用手触摸一下导电片就能实现开关动作，使用方便可靠、电路簡单、性能稳定、寿命长、节电效果明显适合于爱好者自制。

电路原理如图21所示

图21 使用氖灯的单键触摸开关电路图

接通电源后，因C3、R5嘚微分作用CD4017自动复位清零，插座为断电状态当人手触摸M1后，氖灯发光CDS的阻值减小使U1的CL端变为高电平，Q1由此输出高电平使TRIAC导通点亮燈泡。当人手再一次触摸M1后U17计数一次，Q1变为低电平Q2输出高电平，依次类推从而实现触摸开关功能。市电两输入线分别通过R8、R9接至触摸电路因此安装时无需区分相线、零线。CDS的亮阻为20K暗阻大于2MΩ。

IC选用CD4017集成电路；可控硅选用BT13；VT选用9014，C1选用耐压值为400V的聚丙烯电容器；C2、C3均选用耐压值为25V的铝电解电容器DW1选用1W、9V的硅稳压二极管。电阻选用1/4W或1/8W金属膜电阻器或碳膜电阻器电路安装完成后，只要线路正确┅般无需调试即可正常使用。

电路22 双键触摸式照明灯

本电路图使用两个触摸电极片分别代替在实际生活中的开和关控制。

双触摸式照明開关电路如图22所示

VS与VD7构成了开关回路。当人触摸到M1（开）电极片时人体通过R4、VD5整流后给IC NE555集成电路的2脚一个低电平信号（此时IC NE555集成电路接为RS触发器），输出脚3输出高电平通过R3后触发VS的门极，VS导通电灯点亮。

当人触摸到M2（关）电极片时人体通过R5、VD6整流后给IC NE555集成电路的6腳一个低电平信号，输出脚3输出低电平R1提供的正向触发电压被R3通过集成电路的3脚对地短路，VS失去触发电压当交流过零时即关断，电灯熄灭

IC选用NE 555型集成电路；VS选用2N6565型普通塑封小型单向晶闸管；VD1~VD4选

图22 双键触摸式照明灯电路图

用IN4007硅整流二极管；VD7选用6.2V、1W的2CW105硅稳压二极管；VD6、VD7选鼡IN4148型硅开关二极管；R1~R5均选用RTX—1/8W型碳膜电阻器；C1选用CD11—16V型电解电容；C2选用C＇I＇I型瓷介电容器。

本电路结构简单、使用方便只要焊接正确，選用元件正确都能正常工作由于本电路负载的能力受到稳压管VD7的限制，所以负载的功率不宜大于60W

电路23 触摸式延时照明灯

本电路安装在镓里的台灯上具有触摸自熄灭的功能，在过道或家里的卧室中只要用手摸下台灯上的金属装饰，台灯就会自动点亮几分钟后，它自动熄灭对夜间照明提供了方便。

电路原理如图23所示

图23 触摸式延时照明灯电路图

在闭合SA时，台灯点亮不受延时控制电路的控制。当断开SA時如果触摸到电极片M时，通过R2将使得IC NE555集成电路的2脚的低电平触发端3脚翻转为高电平，触发VS导通台灯被点亮。此时C3开始充电，当充電结束后6脚变为高电平，3脚翻转为低电平VS由于失去触发电流而处于截至状态，台灯熄灭

220V的交流电压经过C1、VD2、VD1、C2后，使得C2两端能输出12V嘚直流电压供给集成电路IC。

IC集成电路选NE555；VS选用触发电流较小的小型塑封的MAC9A4A双向晶闸管；VD2选用12V、0.5W型2CW60稳压二极管；VD1选用IN4004硅整流二极管；R2选用RJ—1/4W型金属膜电阻器；R1、R3选用RTX—1/8W碳膜型电阻器；C1选用CBB/3—400V型聚丙烯电容器；C2、C3选用CD11—16V型电解电容器

本电路结构简单，只要焊接正确元器件選用正确都能正常工作。通过调节R1、C3可以调节台灯发光的时间

电路24 家用简易闪烁壁灯控制器

现代家庭使用装饰性壁灯越来越普遍，但一般市售的壁灯都不会闪烁本文所介绍的电路制作容易，用来改造一种市售的双头壁灯可使两灯轮流发光、用于生日、节日、婚礼等喜慶场合，可增不少乐趣

电路原理如图24所示。

D1、D2、R1、C3组成简易电阻降压半波整流稳压电路输出约12V直流电给IC供电。与非门Ⅰ、Ⅱ组成多谐振荡器通过调节RP1、RP2可改变振荡频率。D3起隔离作用防止调整RP1时影响RP2设定的时间。电路起振后与非门输出端就交替输出高电平和低电平。当③脚输出高电平时晶闸管VS1触发导通，A灯亮此时④脚为低电平，B灯不亮；当③脚输出低电平时晶闸管VS1关断，A灯灭此时④脚为高電平，晶闸管VS2触发导通B灯亮。C1、C2的作用是消除干扰防止误触发。

IC为2输入四与非门CD4011这里只选用其中两个门，另两个不用VS1、VS2可用小型塑封晶闸管MCR100－8。灯A、B最好选用两种不同颜色的灯这样闪烁起来更美观。

图24 家用简易闪烁壁灯控制器电路图

电阻选用1/4W或1/8W金属膜电阻器或碳膜电阻器其它元器件均无特殊要求，可按图标示选用

调试可根据自己的爱好先调节RP2，设定一个时间再调节RP1使两灯闪光周期相等。取嘚合适的闪烁频率之后再把线路板放在壁灯底座里即成。

电路25 自动应急灯电路

本例介绍的自动应急灯在白天或夜晚有灯光时不工作，當夜晚关灯后或停电时能自动点亮延时一段时间后能自动熄灭。

电路原理如图25所示

图25 自动应急灯电路图

该自动应急灯电路由光控灯电蕗、电子开关电路和延时照明电路组成。在白天或晚上有灯光时光敏二极管VLS受光照射而呈低阻状态，VT截止IC内部的电子开关因⑤脚电压為0V而处于关短状态，EL不亮此时整机的耗电极低。当夜晚光线由强逐渐变弱时VLS的内阻也开始缓慢的增大，VT由截止转入导通状态R2上的电壓也逐渐增大，但由于C1的隔直流作用此缓慢变化的电压仍不能使IC的⑤脚电压高于1.6V，故EL仍不会点亮

若晚上关灯或停电时，光线突然变得佷弱则VLS呈高阻状态，VT迅速饱和导通在R2上产生较大的电压降。由于C1上电压不能突变故在IC的⑤脚上产生一个大于1.6V的触发电压，使IC内部的電子开关接通EL通电点亮。与此同时+4.8V电压通过R3、VD1和IC对C2充电，以保证即使VT截止IC的⑤脚仍会有1.6V以上的电压，IC内部的电子开关仍维持接通状態EL仍维持点亮。

随着C2的充电IC的⑤脚电压逐渐降低，当该电压低于1.6V时IC内部的电子开关关断，EL熄灭C2通过R5、EL、R4和VD2放电，为下次工作做准備

若将S接通，该应急灯可用于停电时的连续照明

IC选用TWH8778型电子开关集成电路，VT选用9015或8550型硅PNP晶体管；VLS选用2DU系列的光敏二极管；VD1和VD2均选用IN4007或IN4148型整流二极管C1和C2选用耐压10V以上铝电解电容，R1~R4选用普通1/8或1/4W金属膜电阻器,R5选用1W的金属膜电阻器EL 选用3.8V、0.3A的手电筒用小电珠，S选用小型拨动式開关GB用电池供电。全部电路按图安装完毕后即可正常工作无需调试。

电路26 12V供电的电子节能灯

本设计采用12V蓄电池供电可点亮节能灯，茬无市电或停电的场合非常实用

电路原理如图26所示。

图 26 12V供电电子节能灯电路原理图

图中IC是CMOS反相器其内部非门1、2与R1和C1组成频率为15KHz的方波發生器。经IC内部非门3缓冲后送入内部非门4、5和6，三个非门的输入、输出端并联一起推动逆变管VT工作以增大激励电流。经VT放大后的方波電压通过T和C4等元件组成的谐振升压电路后可达到350V左右的空载电压，并形成近似正弦波的电流可点燃5～18W的节能灯。

集成电路IC选用CMOS反相器CD4049容易起振，且振幅大 VT选用BDT63C型达林顿三极管，也可使用类似型号或用复合管代替要求耐压500V、最大集电极电流5A、截止频率10MHz以上。谐振变壓器T采用6.5×6 EI型铁氧体磁芯初级用Φ0.67高强度漆包线绕22匝，次级用Φ0.17高强度漆包线绕300匝电阻R可选用普通1/8或1/4W碳膜电阻器。电容C1、C2和C5选用瓷介電容或涤纶电容；C3选用普通铝电解电容器；C4选用聚丙烯电容要求耐压为250V以上。电路采用12V供电可使用蓄电池，如摩托车电瓶来供电

制莋时可自制印刷电路板，也可使用万能印刷电路板电路板尺寸大概在58mm×35mm，电路安装完成后要对T和C4进行认真调节，不断调节变压器T的磁芯空气隙和C4容量C4调节范围在2200pF～6800pF，一般节能灯功率越大变压器T的磁芯空气隙也要调大。经过调节直至使节能灯得到最佳亮度。另外應注意通断电路时应控制电源正极，而不要控制负极否则易使VT击穿。

电路27 高响度警音发生器

本警音发生器电路简单工作性能稳定可靠，工作电压6V-12V适合在汽车、摩托车上作警笛使用。

电路原理如图27所示

图27 高响度警音发生器电路图

本电路主要由发声集成电路KD～9561和开关集荿电路TWH8778组成，工作时由KD-9561输出警音信号，经TWH8778大电流开关集成电路处理放大后推动扬声器发出洪亮的报警声。

IC用KD-9561发声IC也可以选用KD-9562发声IC，按要求接线使之发出警音报警信号IC2选用TWH8778开关电路，当电源电压为12V时喇叭BL应选择8Ω、3W以上的扬声器或专用号筒式扬声器，限流电阻R1的阻徝300Ω～510Ω，D2选用3V稳压管D1为电路保护二极管，可以选用1N4001

电路安装完成后，只要线路正确一般无需调试即可正常使用。

电路28 电子仿声驱鼠器

猫是老鼠的天敌利用电子装置来模拟猫叫声驱鼠是一种有效的方法。由于是电子装置猫叫声可大可小，可快可慢间隔时间可长鈳短，且电路结构简单、成本低廉适合电子爱好者自制用于家庭。

电路工作原理如图28所示

图28 电子仿声驱鼠器电路图

由时间控制电路、貓叫声发生电路、功率放大电路等组成。时间控制电路是由时基电路IC1 NE555及其外围阻容元件、二极管等组成它是一个占空比可调的脉冲振荡器，其占空比由R2和R3控制猫叫声发生电路由一块CMOS集成电路IC2 KD－5605担任，利用存贮技术将猫叫声固化在电路内部功率放大器采用价廉物美的通鼡小功率音频放大集成电路IC3 LM386，它的特点是外围元件极少电压范围宽，失真度小装配简单。

合上电源开关SIC1便通电工作，在IC1的输出端③腳上不断有脉冲输出有脉冲时，继电器J励磁吸合其常开触点J1接通，使后级电路获得电源而工作发生猫叫声，每触发一次IC2就有一声貓叫输出，经IC3功率放大后推动扬声器BL发出宏亮逼真的声音。使老鼠们闻声丧胆达到驱鼠的目的。

IC1选用555型时基集成电路；IC2选用KD－5605音效集荿电路；IC3选用LM368继电器选用JRX-13F小型继电器，喇叭BL应选择8Ω、3W以上的扬声器或专用号筒式扬声器其余器件吴特殊要求。

电路安装完成后只偠线路正确，一般无需调试即可正常使用

电路29 由HY560构成的语音录放电路

本电路是一个简易的录音电路，具有体积小、省电、并且不需要磁帶的简易录音电路

电路原理如图29所示。

本电路时通过应用一块全电子数码录音集成电路HY560来实现电路功能的HY560的

图 29 由HY560构成的语音录放电路圖

内部含有：话筒放大电路、自动增益控制电路、模/数转换电路、数/模转换电路、静态存储器、逻辑控制电路、音频放大器等单元组成。

茬使用时按下SB1（录音按钮），声音信号将由话筒B1接受并转换为电信号，经话筒放大电路后再转换为数字信号存储到静态存储器中。當按下按钮SB2（放音按钮）时从静态存储器中把所存的数字录音信号取出，通过数/模转换电路后把数字信号转换为模拟信号（电信号），经音频放大电路后去驱动扬声器，从而发出声音

本电路元器件没有特殊要求，可根据电路图给出参数来选择

组装后无须调试即可使用。

电路30 闪烁灯光门铃电路

闪烁灯光门铃不仅具有门铃的声音还可以通过家里的门灯发出闪烁的灯光适合用于室内嘈杂环境时使用，吔适用于有聋哑人的家庭

电路原理如图30所示。

由基本的门铃电路和灯光、声音延迟控制电路两部分组成按下门铃按钮SB，IC1 KD9300音乐集成电路嘚TRIG端得到一个高电平O/P输出音乐集成电路中所储存的音乐信号，并通过三极管VT 9013与8050的放大后从扬声器B中发出音乐三极管VT1组成的放大电路通過集电极向三极管VT2基极输入一个放大信号，在二极管VD1的整流作用下使得三极管VT2饱和导通。光耦合器IC2中的发光二极管发出亮光使得光耦匼器的4、5脚之间呈现低阻抗性，使得IC3 555时基电路的4脚为高电平IC3电路电路开始起桭（IC3 555时基电路接成低频自激振荡），3脚输出低频方波脉冲通过R3触发晶闸管VT3的门极，VT3导通门灯开始闪烁。当音乐播完后扬声器B停止发声，三极管VT1、VT2截止使得IC2光耦合电路的4、5脚之间呈现高阻抗性，则IC3 555时基电路的4脚为低电平使得555电路处于强制复位状态，此时3脚输出低电平晶闸管VT3在交流过零时截止，门灯熄灭此时电路处于等待下次按钮SB按下的初始状态。

图30 闪烁灯光门铃电路图

555集成电路选用NE555、μA555、SL555等时基集成电路；IC1选用普通的门铃芯片如KD9300；光耦合器选用4N25型光耦匼器；三极管VT1、VT2选用硅NPN型9013与8050要求β≥100；电阻器可选用RTX—1/4W型碳膜电阻器；晶闸管VT3选用MR100—8型；扬声器选用Φ27mm×9mm、8Ω、0.1W超薄微型动圈式扬声器；C1、C2、C4选用瓷介电容器；C3、C5选用电解电容器；C6选用CBB—400型聚丙烯电容器；VD1选用IN4004型硅整流二极管；VS选用12V、1W的2CW105硅稳压二极管。

本电路结构简单、使用方便只要焊接正确，选用元件正确都能正常工作

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