HS1101 濕度傳感器：hs1101
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hs1101
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hs1101是 供電電壓為Vs 10 Vac的電容元件。
中文名
hs1101
工作溫度
Ta -40~100 ℃
儲存溫度
Tstg -40~125 ℃
供電電壓
Vs 10 Vac
目錄
1
基本信息
2
特點(diǎn)
hs1101基本信息
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語音
HUMIREL 濕度傳感器 HS1101/HS1100基于獨(dú)特工藝設(shè)計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)。可以應(yīng)用于辦公自動化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補(bǔ)償?shù)膱龊纤部梢缘玫胶艽蟮膽?yīng)用。
hs1101特點(diǎn)
編輯
語音
全互換性 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正長時間飽和下快速脫濕可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸高可靠性與長時間穩(wěn)定性專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)可用于線性電壓或頻率輸出回爐快速反應(yīng)時間最大參數(shù)值（Ta=25℃ 除非特別標(biāo)定）參數(shù) 符號 參數(shù)值 單位濕度范圍 RH 0~100 %RH焊接時間@T=260℃ t 10 S特征參數(shù)(Ta=25℃,@10KHz,除非特別標(biāo)定)特征參數(shù) 符號 Min Typ Max 單位濕度測量范圍 RH 1 99 5供電電壓 Vs 5 10 V標(biāo)稱電容@55%RH C 177 180 183 pF溫度效應(yīng) Tcc 0.04 pF/℃平均靈敏度(33%~75%RH) △C/%RH 0.34 pF/%RH漏電流 Ix 1 nA恢復(fù)時間@150小時結(jié)露 tr 10 s遲滯 +/-1.5 %長時間穩(wěn)定性 0.5 %RH/yr反應(yīng)時間 ta 5 S曲線精度（10%~90%） +/-2 %RH可以按要求提供詳細(xì)的說明書特征曲線Calibration data are traceable to NIST standards through CETIAT laboratory工作頻率：10KHzTa=25℃Polynomial response：測量頻率影響本說明書里的電容測量都是在10KHz條件下測的，但是傳感器并沒有限制必須工作在5K~100KHz。可以用以下的公式做校正：極性測量時為了達(dá)到更好的互換性，回路中需要把傳感器的第2腳接地。這腳已經(jīng)標(biāo)記在傳感頭的背面的標(biāo)簽上。焊接說明： 參考應(yīng)用注意事項HPC007 VA線性電壓輸出回路內(nèi)部電路方塊圖5~99%RH典型溫度影響：+0.1%RH/℃（10~60℃）電壓輸出典型參數(shù)（@VCC=5V，25℃）RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Vout - 1.41 1.65 1.89 2.12 2.36 2.60 2.83 3.07 3.31 3.55Apollo深圳光之神電子頻率輸出回路注釋此電路為典型的555非穩(wěn)態(tài)電路。HS1101/HS1100作為電容變量接在555的TRIG與THRES兩引腳上，引腳7用作電阻R4的短路。等量電容HS1101/HS1100通過R2與R4充電到門限電壓（約0.67Vcc），通過R2放電到觸發(fā)電平（約0.33Vcc），然后R4通過引腳7短路到地。傳感器由不同的電阻R4與R2充放電，其工作循環(huán)可以描述如下：Thigh=C@%RH*(R2+R4)*ln2Tlow=C@%RH*R2*ln2F=1/(Thigh+Tlow)=1/(C@%RH*(R4+2*R2)*ln2)輸出循環(huán)周期=Thigh*F=R2/(R4+2*R2)為了使循環(huán)時間降低50%，則與R2相比，R4應(yīng)該非常小，但是不要低于最小值。電阻R3是為了短路保護(hù)，555必須為CMOS。注釋：555電路的非平衡電阻R1是做內(nèi)部溫度補(bǔ)償，目的是為了引入溫度效應(yīng)，使它與HS1101/HS1100的溫度效應(yīng)相匹配。R1必須象所有的R-C時鐘電阻的要求一樣，1%的精度，最大的溫度效應(yīng)應(yīng)該小于100ppm。由于不同型號的555的內(nèi)部溫度補(bǔ)償有所不同，R1的值必須與特定的芯片相匹配。。為了保證在55%RH的典型濕度值為6660Hz，R2也需要做稍許修正。如下表：555 R1 R2TLC555 909K 576TS555 100nF電容 1732K 549LMC555 1238 562頻率輸出典型參數(shù)（REFERENCE POINT AT 6660Hz FOR 55%RH/25℃）RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Fr 7351 7224 7100 6976 6853 6728 6600 6468 6330 6186 為典型的CMOS類型。TLC555（RH：百分比相對濕度，F(xiàn)：頻率Hz）Polynomial response：測量誤差與寄生電容曲線：應(yīng)該特別注意減小輸出寄生電容。寄生電容會在電路上與傳感器并聯(lián)，造成 輸出漂移。Apollo深圳光之神電子合理安裝：HS1101/HS1100經(jīng)鑒定可以承受符合MIL STD 750規(guī)定的所有的焊接。如：焊接溫度與可焊性 高溫高濕環(huán)境下的壽命@93%RH/60℃ : 1000Hours波峰焊260℃ + 45℃去離子水洗 低濕儲存壽命@RH<10%/23℃: 1000Hours機(jī)械沖擊 1500g ，5blows，3direction 環(huán)境溫度下浸入水中或處于80℃環(huán)境下時間： 160Hours震動 震動（F=100-2000Hz），固定（F=35Hz） 可以抵抗ppm的酸氣如含氮化合物、硫化物、氯乙恒定加速度 永久標(biāo)志 醇ESD （靜電）人體或機(jī)械方式 可以抵抗一些家用器具、汽車及消耗器具產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)有鹽氣體MIL STD 750 / Method 1041 / 96 Hours溫度循環(huán) -40℃/+70℃所有的數(shù)據(jù)是從三批不同傳感器實(shí)驗(yàn)所得，每批45個傳感器。可以按要求提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)
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HDC2080為各種環(huán)境監(jiān)測和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用提供高精度測量功能，如智能恒溫器和智能家居助手。對于印刷電路板（PCB）區(qū)域至關(guān)重要的設(shè)計，可通過HDC2010獲得較小的CSP封裝選項，并與HDC2080完全兼容。
對于具有嚴(yán)格功率預(yù)算限制的應(yīng)用，自動測量模式使HDC2080能夠自動啟動溫度和濕度測量。此功能允許用戶將微控制器配置為深度睡眠模式，因?yàn)镠DC2080不再依賴于微控制器來啟動測量。
HDC2080中的可編程溫度和濕度閾值允許器件發(fā)送硬件中斷以在必要時喚醒微控制器。此外，HDC2080的功耗顯著降低，有助于最大限度地減少自熱并提高測量精度。
HDC2080出廠校準(zhǔn)溫度精度為0.2°C，相對濕度精度為2％。
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HDC2010為各種環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）（如智能恒溫器，智能家居助理和可穿戴設(shè)備）提供高精度測量功能.HDC2010還可用于為冷鏈運(yùn)輸和易腐貨物的儲存提供臨界溫度和濕度數(shù)據(jù)，以幫助確保食品和藥物等產(chǎn)品新鮮送達(dá)。
? DC2010經(jīng)過工廠校準(zhǔn)，溫度精度為0.2°C，相對濕度精度為2％，并配備了加熱元件，可消除冷凝和濕氣，從而增加可靠性.HDC2010支持的工作溫度范圍為-40°C至125 °C，相對濕度范圍為0％至100％。
特性
相對濕度范圍為0％至100％
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特性
相對濕度精度為±2％（典型值）
溫度精度為±0.2°C（典型值）
高濕度下具有出色的穩(wěn)定性
14位測量分辨率
睡眠模式的電流為100nA
平均電源電流：
1sps，11位相對濕度（RH）測量時為710nA
1sps，11位RH與溫度測量時為為1.3μA
電源電壓范圍：2.7V至5.5V
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I 2 C接口
應(yīng)用
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本文主要介紹了土壤濕度傳感器設(shè)計方案匯總（三款濕度傳感器設(shè)計電路原理圖詳細(xì)）。土壤濕度傳感器就是監(jiān)測...
發(fā)表于 2018-01-22 15:24
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濕度傳感器好壞檢測_濕度傳感器的工作原理_濕度傳...
本文詳細(xì)的介紹了濕度傳感器的選型、濕度傳感器工作原理與濕度傳感器注意事項，其次詳細(xì)的介紹了從四個方面...
發(fā)表于 2018-01-22 15:22
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濕度傳感器維修技巧
本文介紹了HMP45D溫濕度傳感器的結(jié)構(gòu)、hmp45d濕度傳感器工作原理與hmp45d濕度傳感器天氣...
發(fā)表于 2018-01-22 14:36
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自制土壤濕度傳感電路圖_土壤濕度檢測原理圖
土壤濕度傳感器又名：土壤水分傳感器、土壤墑情傳感器、土壤含水量傳感器。主要用來測量土壤容積含水量，做...
發(fā)表于 2018-01-22 10:17
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電容式濕度傳感器_電容式濕度傳感器工作原理
人類的生存和社會活動與濕度密切相關(guān)。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，很難找出一個與濕度無關(guān)的領(lǐng)域來。由于應(yīng)用領(lǐng)域不...
發(fā)表于 2018-01-21 11:10
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濕度傳感器的生活應(yīng)用
隨著全球一體化，國內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要進(jìn)行改造和提升。濕度是影響紡織品...
發(fā)表于 2018-01-21 10:47
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濕度測量方法_濕度測量方案的選擇_濕度傳感器選擇...
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。對環(huán)境溫、濕度的...
發(fā)表于 2017-11-29 18:15
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“感測”并“看見”我們環(huán)境中的重要參數(shù)
在 TE Connectivity，我們的濕度和溫度組合傳感器即使在極端變化和條件下，也能提供領(lǐng)先的...
發(fā)表于 2017-11-01 15:42
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濕度傳感器的原理、分類、特點(diǎn)特性、參數(shù)及其應(yīng)用
人類的生存和社會活動與濕度密切相關(guān)。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，很難找出一個與濕度無關(guān)的領(lǐng)域來。由于應(yīng)用領(lǐng)域不...
發(fā)表于 2017-06-05 17:46
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一文匯總可穿戴最新技術(shù)和未來趨勢
據(jù)市場分析公司CCS Insight調(diào)查，2014年可穿戴設(shè)備出貨量為2，900萬件，2015年為8...
發(fā)表于 2016-12-08 11:24
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濕度測量中該如何選用傳感器呢？
網(wǎng)絡(luò)化更為測控技術(shù)提供施展身手的廣闊空間。 濕度測量在十年前還是局限于氣象，科研等少數(shù)領(lǐng)域里討論的技...
發(fā)表于 2016-11-05 07:23
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喪尸來襲！智能家居或許能夠救你一命
智能家居在喪尸來襲時可能救你一命。##利用傳感器和家庭網(wǎng)絡(luò)，可以建立合適的預(yù)警機(jī)制和長期生存維持系統(tǒng)...
發(fā)表于 2015-05-21 09:05
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基于PIC單片機(jī)的智能濕度測量儀電路
智能濕度測量儀電路
發(fā)表于 2014-07-07 14:48
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精確測量的數(shù)字化解決方案
在許多不同的產(chǎn)品應(yīng)用中都對溫度和相對濕度測量提出很高的要求，為了滿足這一需要，業(yè)界開發(fā)出了大量數(shù)字式...
發(fā)表于 2014-05-19 15:07
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Silicon Labs推出業(yè)界最節(jié)能和易用的濕...
中國，北京 - 2013年12月5日 - 高性能模擬與混合信號IC領(lǐng)導(dǎo)廠商Silicon Labs（...
發(fā)表于 2013-12-06 16:42
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Silicon Labs推出相對濕度單芯片感測器...
Silicon Laboratories （芯科實(shí)驗(yàn)室有限公司）宣佈推出數(shù)位相對濕度（RH）和溫度「...
發(fā)表于 2012-11-13 09:06
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溫濕度傳感器選擇需知
選擇濕度傳感器時，首先要搞清楚需要什么樣的 濕度傳感器;自己的財力允許選購什么檔次的產(chǎn)品.
發(fā)表于 2012-03-08 11:00
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濕度傳感器類型及其特點(diǎn)
濕度傳感器的定義式能感受氣體中水蒸氣含量，并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。本文講述了濕度傳感器特點(diǎn)，性...
發(fā)表于 2011-12-30 11:40
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陶瓷濕度傳感器基礎(chǔ)知識
陶瓷濕度傳感器由金屬氧化物陶瓷構(gòu)成，分離子型和電子型兩類。陶瓷濕度傳感器是近年來大力發(fā)展的一種新型傳...
發(fā)表于 2011-12-30 10:19
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濕度傳感電路
濕敏電容和TLC555配合使用可以完成相對濕度的測量。TLC555具有定時精度高，工作速度和可靠性高...
發(fā)表于 2011-11-21 11:56
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基于HS1101的濕度傳感器設(shè)計
濕度傳感器分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都是在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附...
發(fā)表于 2011-07-02 10:38
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濕度傳感器的分類
水是一種極強(qiáng)的電解質(zhì)。水分子有較大的電偶極矩，在氫原子附近有極大的正電場，因而它有很大的電子親和...
發(fā)表于 2010-10-21 11:09
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世上最小的數(shù)字濕度傳感器-SHT21
世上最小的數(shù)字濕度傳感器-SHT21
2009年...
發(fā)表于 2010-05-24 18:09
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自制濕度傳感器控制電路圖
自制濕度傳感器控制電路圖
發(fā)表于 2010-04-02 18:14
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空氣濕度測量電路原理圖
空氣濕度測量電路原理圖
發(fā)表于 2009-05-08 14:56
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HS1101 濕度傳感器：基于HS1101的濕度傳感器設(shè)計
描述
1引言
濕度傳感器是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍空氣中吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，從而獲得該物質(zhì)的吸水量和周圍空氣的濕度。
濕度傳感器分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都是在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，由于它具有靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。但電阻對溫度的敏感因而限制了器件在較大溫度范圍內(nèi)的應(yīng)用，因而電容濕度傳感器越來越受到重視。
2 濕敏元件及變送器芯片特性
目前， 生產(chǎn)濕敏電容的主要廠家是法國Humirel 公司。它生產(chǎn)的HS1101 測量范圍是0%～100%RH，電容量由162PF 變到200PF，其誤差不大于±2%RH;響應(yīng)時間小于5S;濕度系數(shù)為0.34PF/℃;年漂移量0.5%RH/年，長期穩(wěn)定。圖1 為HS1101 濕敏電容的濕度-電容響應(yīng)曲線。
濕度變送器采用了美國 BB 公司生產(chǎn)的XTR105芯片，該變送器具有以下特點(diǎn)：
a 工作范圍寬;
b 測量精度高;
c 電路簡單;
d 可靠性好，使用壽命長;
e 抗干擾能力強(qiáng);
f 工作溫度范圍寬(-40～+85℃)
3 濕度測量電路
HS1101在電路中相當(dāng)于一個電容器件，它的電容量隨著所測空氣濕度的增加而增大，為了能將電容的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，我們設(shè)計了振蕩電路、消除零點(diǎn)電容影響電路、整流電路、積分電路、電壓—電流轉(zhuǎn)換電路、放大電路等，其工作原理簡圖如圖2 所示。
3.1 振蕩電路
振蕩電路的作用是將電容的變化量轉(zhuǎn)化為頻率可變的方波。由圖3 可知，這是一個非對稱多諧振蕩器。或非門G1 工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，把它的輸出電壓直接連接到或非門G2 的輸入端。G2即可得到一個介于高低電平之間的靜態(tài)偏置電壓，從而使G2 的靜態(tài)工作點(diǎn)也處于電壓傳輸特性轉(zhuǎn)折區(qū)上。反饋環(huán)路中電容使電路在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間往復(fù)振蕩。
由于電容充放電的時間T為2.2RC，所以輸出的方波頻率：
可見輸出頻率和電容值成反比。通過這個電路使?jié)穸刃盘栕優(yōu)殡娙葜担詈笞優(yōu)轭l率信號輸出。
3.2 消除零點(diǎn)電容
需要指出的是，圖3 所示的濕度傳感器零點(diǎn)電容比較大，靈敏度不夠高，濕度從0%～100%RH，電容的變化量不超過30～50PF。為此，最好將零點(diǎn)電容消除掉，在實(shí)際設(shè)計中我們用兩片CMOS4001 集成電路對圖3 進(jìn)行改造，具體見圖4。
A、B、C、D 四個點(diǎn)的波形如圖5 所示。由圖4 中U1 的4 個或非門組合邏輯可知：
只要調(diào)整C 的脈沖寬度，就可以得到D 的脈沖寬度，從而可以消除零點(diǎn)電容，經(jīng)過調(diào)制的電容變化信號也就是濕度信號。將同一封裝內(nèi)的門電路U2A、U2B、U2C、U2D 并聯(lián)使用，可以擴(kuò)大CMOS 門電路輸出低電平時吸收負(fù)載電流的能力。
3.3 線性輸出信號調(diào)理
電路濕度的脈沖信號再經(jīng)過后面的二極管整流、RC積分電路，得到隨溫度變化的電壓。由于信號比較微弱，再經(jīng)過一個同向比例放大器把信號放大，最終把信號調(diào)理為0～3V的輸出。
4 濕度變送器的設(shè)計
在工業(yè)現(xiàn)場，采集到的信號經(jīng)長線傳輸時，往往會產(chǎn)生以下問題：由于傳輸?shù)男盘柺请妷盒盘枺瑐鬏斁€會受到噪聲的干擾;傳輸線的分布電阻會產(chǎn)生電壓降。為了解決這些問題，通常用電流來傳輸信號，這就用到了變送器。
本文采用了美國BB 公司生產(chǎn)的XTR105 作為濕度變送器的芯片，把濕度傳感器輸入的0～3V 電壓轉(zhuǎn)換為4～20mA 的電流信號輸出。其電路如圖7 所示。
濕度傳感器輸出的0～3V 電壓通過XTR105 芯片的2 和13 引腳輸入。調(diào)整3 和4 引腳間的電阻RG和RG1 的值，可以改變XTR105 芯片的內(nèi)置儀表放大器增益值，從而選定合適的測量范圍。RCM 取為1KO，它提供一個附加電壓降，使XTR105 的輸入電壓限制在共模方式下的電壓范圍內(nèi)。與RCM 并聯(lián)的0.01μF 旁路電容用于降低共模噪聲。整個裝置的電壓，電流傳遞函數(shù)為：
其中Rm=RG·RG1/(RG+RG1)，VIN 是VIN+(13 引腳)，VIN-(2 引腳)兩端輸入電壓。VREG 引腳(11引腳)還專門為外部電路提供5.1V 的精密電壓，11引腳最大輸出電流為1mA，超過1mA 會影響到零輸出電流。
三極管Q1 是4～20mA 電流回路的主要電流傳導(dǎo)器件，用于吸收回路中的大部分電流。該器件將外部電源電流與XTR105 的內(nèi)部消耗嚴(yán)格分開。由于外接三極管位于反饋回路中，其參數(shù)不能在臨界點(diǎn)。
當(dāng)電源電壓低于36V 時，功耗可低一些。IN4048 接成的橋式電路可以保證XTR105 的電源極性不反接，從而真正實(shí)現(xiàn)兩線制。C2 為去耦電容，其值是0.01μF，用于降低高頻干擾。負(fù)載RL 用于將傳送的4～20mA 的電流轉(zhuǎn)換為電壓，供后級處理。選擇負(fù)載阻抗RL，應(yīng)使得輸出在4～20mA 范圍內(nèi)變化時，引腳7 和引腳8 之間的電壓保持在11.6V～40V 的電源電壓范圍內(nèi)。也可以由下式確定最大的RL：
所以取 RL=250ω。
5 結(jié)語
我們對所設(shè)計的濕度傳感器進(jìn)行了準(zhǔn)確度測量。將濕度傳感器置入TERCHY 公司的MHU-SA 恒溫恒濕箱內(nèi)，用VAISALA 公司的HMP143A 高精度濕度測量儀及萬用表對濕度傳感器輸出信號進(jìn)行測量，結(jié)果見表1。從表1 的測試結(jié)果可以看出：該傳感器的測量準(zhǔn)確度達(dá)到了±2.5%以內(nèi)。
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