基于HS1101 的湿度传感器及其变送器的设计

　　本文采用了美国BB 公司生产的XTR105 作为湿度变送器的芯片，把湿度传感器输入的0～3V 电压转换为4～20mA 的电流信号输出。其电路如图7 所示。

　　湿度传感器输出的0～3V 电压通过XTR105 芯片的2 和13 引脚输入。调整3 和4 引脚间的电阻RG和RG1 的值，可以改变XTR105 芯片的内置仪表放大器增益值，从而选定合适的测量范围。RCM 取为1KO，它提供一个附加电压降，使XTR105 的输入电压限制在共模方式下的电压范围内。与RCM 并联的0.01μF 旁路电容用于降低共模噪声。整个装置的电压，电流传递函数为：

　　其中Rm＝RG·RG1/（RG+RG1），VIN 是VIN+（13 引脚），VIN-（2 引脚）两端输入电压。VREG 引脚（11引脚）还专门为外部电路提供5.1V 的精密电压，11引脚最大输出电流为1mA，超过1mA 会影响到零输出电流。

　　三极管Q1 是4～20mA 电流回路的主要电流传导器件，用于吸收回路中的大部分电流。该器件将外部电源电流与XTR105 的内部消耗严格分开。由于外接三极管位于反馈回路中，其参数不能在临界点。

　　当电源电压低于36V 时，功耗可低一些。IN4048 接成的桥式电路可以保证XTR105 的电源极性不反接，从而真正实现两线制。C2 为去耦电容，其值是0.01μF，用于降低高频干扰。负载RL 用于将传送的4～20mA 的电流转换为电压，供后级处理。选择负载阻抗RL，应使得输出在4～20mA 范围内变化时，引脚7 和引脚8 之间的电压保持在11.6V～40V 的电源电压范围内。也可以由下式确定最大的RL：

　　所以取 RL＝250Ω。

　　5 结语

　　我们对所设计的湿度传感器进行了准确度测量。将湿度传感器置入TERCHY 公司的MHU-SA 恒温恒湿箱内，用VAISALA 公司的HMP143A 高精度湿度测量仪及万用表对湿度传感器输出信号进行测量，结果见表1。从表1 的测试结果可以看出：该传感器的测量准确度达到了±2.5%以内。

　　基于HS1101 的湿度传感器及XTR105 变送器设计的电路性能好，线性度高，年漂移量小，可以互换，体积小。而且可在宽温度，全湿度范围内进行测量，具有温度补偿，提高了传感器的精度，传输距离远，防静电特点，所以有很大的推广价值。