[实用新型]电容式湿敏多功能传感器

权利要求书

1.一种电容式湿敏多功能传感器，含有电容式湿敏探头和与探头联合工作的传感器电路，所述探头其特征是含有同心绝缘联结于上、下端盖(2、14)间的内筒(5)和外套(9)，内、外筒套(5、9)由抗腐蚀的金属材料制作，分别构成湿敏探头电容的测量极和地电极，内筒(5)的内表面上绝缘地设有等电位驱动极(8)，传感器电路板(7)被密封地，并以与上述电极实现相应联结的方式装设于内筒(5)中，上端盖(2)的中央部设有与电路板7实现相应电联结的电缆或插座(1)，一与电路板有相应电联结的温敏元件(12)表露地装设于探头适当部位，由内筒外套构成的环形腔道的上、下两端有与外界连通的孔道；所述传感器电路其特征是含有载波信号发生电路(73)、载波式测量电路(74)及虚部信号分离电路(75)，被测电容CX一极接地，另一极接入载波式测量电路(74)，载波信号发生电路(73)产生等幅定频的三角波载波信号UI输送到载波式测量电路(74)，测量电路(74)输出由载波及被测电容的漏电阻决定的实部信号及由被测电容决定的虚部信号合成的复数信号，和另一与UI相位差90度的同频方波信号UK分别被输送到虚部信号分离电路(75)，虚部信号分离电路(75)则能输出正比于被测电容的电信号UJ，这样一种称为“虚部法电容检测电路”；此外，传感器电路还含有能向各电路提供正、负稳压电源VCC、VSS的电源电路(71)，单片机电路(72)，滤波放大减法器(76)，放大器(77)，温度测量电路(78)；单片机电路(72)的PWM控制器输出一个频率f稳定的，幅度稳定等于VCC到地的对称方波接到载波信号发生电路(73)，虚部信号分离电路(75)输出的电信号UO接滤波放大减法器(76)，滤波放大减法器(76)输出经校准标定的信号再经放大器(77)放大后的正比于空气含水量的信号，和温度测量电路(78)输出的温度电压信号接到单片机电路(72)的相应接口，单片机以数字量和/或模拟量输出测得的温度、湿度等信息。

2.按权利要求1所述的电容式湿敏多功能传感器，其特征是通过定位螺钉(6)使测量极内筒(5)与上端盖(2)周向定位，并实现测量极与用螺钉(4)压装到上端盖(2)上的电路板(7)上的测量极接线端(6A)的联结；内筒内表的等电位驱动极(8)是用一面敷有铜箔的绝缘塑料敷铜板制作，并将塑料面胶贴在测量极内表面上，铜箔向着电路板(7)，电路板周边设计成等电位驱动极的端子，用焊锡与等电位驱动极(8)焊接。

3.按权利要求1、2所述的电容式湿敏多功能传感器，其特征是载波式测量电路(74)、温度测量电路(78)含有运放N0：A-N0：D、电阻R9-R15、电容C10-C14，其中，V2、N0：D、R12-R15构成温度测量电路(78)；运放N0的正电源脚4脚接VCC，负电源脚11脚接VSS，输入的三角波载波信号经电容C10接N0：A的3脚和电阻R9，R9的另一端接地，N0：A的2脚经R10接1脚，2脚还接到等电位驱动器跟随器N0：B的5脚，和经电容C12、测量极接线端接测量极5，N0：B的6脚接7脚，7脚经电容C13、端子D接到等电位驱动极8，1脚经电容C11接10脚，10脚经R11接地，9脚经电阻R15接8脚和经电阻R14接14脚，14脚经电阻R13与电容C14并联电路接13脚，13脚经电阻R12接正电源VCC；13脚还接测温器件V2的正端，V2的负端接负电源VSS，12脚接地；虚部信号分离电路(75)含有D4、N1：A、R16-R19、C15，D4使用CD4053，N1：A应用低失调高速运放，其连接为：C15的一端接电压信号XH，另一端接作为相敏检波器的D4的1、5脚，D4的2、3、6、11-14脚接地，9、10脚接同频参考信号UK，7脚接VSS，8脚接地，16脚接VCC，15脚接R16，R16另一端接N1：A的3脚，3脚经R17接地，D4的4脚经R18接N1：A的2脚，2脚还经R19接1脚，分离得到的虚部信号UJ从1脚输出，并有R17/R16＝R19/R18＝KX。