主权项 |
一种低功耗空气湿度测量方法,其特征在于该方法包括以下步骤:1)将湿敏电容与电阻串联成一个RC电路,湿敏电容的一端接地,另一端与电阻的一端相连,电阻的另一端接微控制器的一个引脚P1,用于给RC电路供电; 2)微控制器的一个引脚P2与RC电路中湿敏电容非接地的一端相连,利用微控制器片内的比较器来设置湿敏电容充电的电压值Vc,通过微控制器控制RC电路中湿敏电容的充放电,微控制器与RC电路相连的引脚P1输出高电平实现对湿敏电容进行充电,微控制器与RC电路相连的引脚P1输出低电平实现对湿敏电容进行放电;3)测量RC电路中湿敏电容的充电时间i、RC电路充电前,配置微控制器片内比较器的输出触发定时器输入捕获中断,设置微控制器中比较器输出端相连的定时器时钟频率为fTIMx,初始计数值0,同时充电前需要对湿敏电容进行完全的放电;ii、RC电路充电时,通过微控制器片内比较器设置充电阀值电压,由于电容中的电量不可能完全放光,先设置湿敏电容一次充电过程中的一个较小的调零阀值电压V0,当湿敏电容充电到V0时,微控制器片内比较器会产生一次输入捕获中断,读取微控制器片内定时器的计数值Count0,同时在中断处理函数里面修改微控制器片内比较器的阀值电压Vc,当湿敏电容继续充电到Vc时,微控制器片内比较器会再次产生输入捕获中断,读取微控制器片内定时器的计数值Countc,电容充电到Vc时定时器的真实计数值Count=Countc‑Count0;iii、通过ii中的测量值计算出电容一次充电到Vc所需要的时间t,t=Count/fTIMx (1)4)根据RC电路原理充电的关系式C=‑t/(R*ln(1‑Vc/V)) (2)以及采用电容值与湿度值成线性关系的湿敏电容的关系式RH=K0*C+D (3)所以由式(1)、式(2)、式(3)可得湿度值表达为RH =Count*(‑K0)/((R*ln(1‑Vc/V))*fTIMx)+D (4) 在式中,各物理量的意义为:R为RC电路中的连接的电阻的阻值;C为RC电路中的连接的湿敏电容的电容值;Vc为湿敏电容两端的电压值;V为RC电路两端的电压值,微控制器的输出电压值;t为对湿敏电容充电到Vc时需要的时间;fTIMx为定时器的时钟频率;Count0为湿敏电容两端电压在调零电压值V0时,定时器的计数值;Countc为湿敏电容两端电压达到比较器设置的比较电压时,定时器的计数值;Count为定时器真实计数值,Count=Countc‑Count0;RH为空气湿度值;K0为电容与湿度线性关系的斜率;D为电容与湿度线性关系的截距;5) 湿度测量值的自校正与计算根据步骤4)中得出的关系式,可知空气湿度值RH与微控制器片内定时器真实计数值Count成线性关系, 利用微控制器设置在标准湿度环境下分别测量湿敏电容在两种湿度RH1、RH2条件下对应的计数值Count1,Count2,并对其结果保存在微控制器内部,用RH1、Count1与RH2、Count2确定湿度值RH与计数值Count的线性方程式,再根据应用过程中实际测量的计数值Count,利用式(4)计算得到实际测量的湿度值RH。 |