无线温、湿度传感测量电路设计
利用射频芯片nRF9E5、14位数字温度传感器LM71、湿度传感器HS1101构成一款无线温湿度传感器。
LM71 是国家半导体公司生产的低功耗、具有14位(含1符号位)的ΔΣADC温度传感器,测温范围为-40℃~150℃,温度分辨率为0.03125℃,测温精度在-40℃~150℃范围内为±1.5℃,电源电压为2.65V~5.5V,具有三线串行接口SPI/MICROWIRE兼容接口,容易和微处理器连接。
因此,图2中U3(LM71)的串行时钟SC、串行输入输出SI/O、片选CS分别和U1(nRF9E5)的P02、P01和P00相连,LM71、nRF9E5和单端50Ω天线的RF电路如图2所示,该电路可以工作于818/915MHz。环境温度和LM71温度传感器的输出如表1所示。
图3:频率输出振荡电路。
HS1101湿度传感器采用专利设计的固态聚合物结构,具有响应时间快、高可靠性和长期稳定性特点,不需要校准的完全互换性。HS1101湿度传感器在电路中等效于一个电容器Cx,其电容随所测空气的湿度增大而增大,在相对湿度为0%-100%RH的范围内,电容的容量由160pF变化到200pF,其误差不大于±2%RH,响应时间小于5s,温度系数为0.04pF/℃。
表2:外部EEPROM程序存储格式。
如图3所示,将该湿敏电容Cx置于555振荡电路之中,将电容的变化转换为与之成反比的电压频率信号,该频率信号可以直接被微控器采集。振荡电路的两个暂稳态输出频率变化的方波信号(图3中U4的3脚输出)的高电平时间为
输出低电平时间为
因此输出方波信号的周期为
即