一种基于半导体制冷片的微水密度变送器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于半导体制冷片的微水密度变送器，包括半导体制冷片、制冷片控制电路、主控芯片、热敏电阻、湿度传感器、气体压力传感器；所述半导体制冷片通过制冷片控制电路连接于主控芯片，所述半导体制冷片设置在湿度传感器的湿敏元件上；所述湿度传感器、热敏电阻及气体压力传感器连接于主控芯片。能够在更宽的环境温度范围内保证湿度传感器的发挥出良好性能，实现在宽工作温度下的准确、灵敏的测量出气体湿度及水分含量。降低了标定工作的精度要求，简化了出厂前的标定工作步骤，只需要进行一次三点线性校验即可，同时该装置具有结构简单，量产方便的特点。

A micro water density transmitter based on semiconductor refrigeration chip

【技术实现步骤摘要】
一种基于半导体制冷片的微水密度变送器
本技术涉及微水密度变送器，特别涉及一种基于半导体制冷片的微水密度变送器。
技术介绍
微水密度传感器用于测量气体的微量水分含量，通常使用电容型湿度传感器，如高分子电容型薄膜湿度传感器。高分子电容型薄膜湿度传感器具有响应范围宽，响应速度快，湿滞小，精度高，温度系数小的特点。聚酰亚胺(PI)是高分子电容型湿度传感器中最常见的一种材料，当空气湿度发生变化时，聚酰亚胺(PI)膜暴露于空气的部分，通过吸湿和脱湿的过程使上下电极的PI层含水量发生变化，达到平衡。PI膜的电容量与空气湿度在很大范围内存在线性关系。由于高分子薄膜电容的输出结果是湿度值，微水变送器的测量结果是通过露点值或水分容积比(ppmv)的方式表示水分含量。在稳定气体中露点值(水分含量)不变的条件下，温度越高气体的湿度值越低，由于湿度值与温度的变化是指数型关系，湿度结果值受温度的影响很大，而露点值或水分容积比都是由湿度值与其他环境变量换算得到的，湿度值的测量不准会直接导致露点值或水分容积比的计算结果不准确。主要存在如下几种情况：1、当湿度值小于5％时，高分子电容型薄膜湿度传感器的电容值与湿度值的关系曲线线性度较差，需要针对低湿部分对传感器进行精细的标定，经过多次的多点校验才能保证精度，校验过程繁琐，不利于批量生产。2、随着温度升高，湿度值开始快速下降，当湿度传感器的值小于0.5％时，由于湿度传感器的测量精度有限，难以保证测量结果可靠。3、聚酰亚胺(PI)膜吸附的水量与气体中的相对湿度基本成正比，水的吸附与脱离是可逆的，在常温下很快能达到平衡。但在低温环境下，水分子的平衡过程进行的非常缓慢，特别是在0℃以下时，水分子的脱湿过程非常缓慢，高分子电容型薄膜湿度传感器的灵敏度下降，当气体中湿度发生变化时，传感器需要较长的时间才能达到水分平衡，对于湿度的变化反应缓慢。
技术实现思路
为此，需要提供一种基于半导体制冷片的微水密度变送器，解决现有高分子电容型薄膜湿度传感器收到湿度影响而需要多次的多点校验、不利于批量生产、随着温度升高测量精度有限、脱湿过程缓慢的问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种基于半导体制冷片的微水密度变送器，包括半导体制冷片、制冷片控制电路、主控芯片、热敏电阻、湿度传感器、气体压力传感器；所述半导体制冷片通过制冷片控制电路连接于主控芯片，所述半导体制冷片设置在湿度传感器的湿敏元件上；所述湿度传感器、热敏电阻及气体压力传感器连接于主控芯片。进一步优化，所述制冷片控制电路包括电源控制模块及电源切换模块，所述电源控制模块的控制端连接于主控芯片，输入端连接于电源，输出端连接于电源切换模块的输入端，所述电源切换模块的控制端连接于主控芯片，输出端连接于制冷片控制电路。进一步优化，所述电源控制模块包括三极管Q1、MOS管及DC-DC模块，所述三极管Q1的基极连接于主控芯片，发射极接地，集电极连接于MOS管的栅极，所述MOS管的源极连接于电源，漏极连接于DC-DC模块的输入端，所述DC-DC模块连接于电源切换模块。进一步优化，所述电源切换模块包括三极管Q2及继电器，所述三极管Q2的基极连接于主控芯片，发射极接地，集电极连接于继电器的控制端，所述继电器的一端连接于电源控制模块，另一端连接于半导体制冷片。进一步优化，还包括变送器气室、壳体及PCB板，所述湿度传感器的本体设置在壳体内，所述湿度传感器的湿敏元件设置在PCB板，所述PCB板设置在变送器气室内，所述壳体通过密封圈连接于变送器气室。区别于现有技术，上述技术方案，通过半导体制冷片与湿度传感器的湿敏元件组合工作。主控芯片通过热敏电阻检测变送器内气体的温度及通过湿度传感器检测变送器内气体的湿度值，当温度较高时，且湿度值小于5％时，则通过制冷片控制电路给半导体制冷片正向导通上电，开始制冷工作，降低湿度传感器周围气体的温度，使得测量到的湿度值升高，提高了水分含量的测量精准度，而当检测温度低于0℃时，则控制制冷片控制电路给半导体制冷片反向导通上电，对湿度传感器及周围气体进行加热，保证湿度传感器的响应速度，提高湿度传感器的灵敏度。能够在更宽的环境温度范围内保证湿度传感器的发挥出良好性能，实现在宽工作温度下的准确、灵敏的测量出气体湿度及水分含量。降低了标定工作的精度要求，简化了出厂前的标定工作步骤，只需要进行一次三点线性校验即可，同时该装置具有结构简单，量产方便的特点。附图说明图1为具体实施方式所述基于半导体制冷片的微水密度变送器的一种结构示意图；图2为具体实施方式所述主控芯片的一种结构示意图；图3为具体实施方式所述湿度传感器的一种结构示意图；图4为具体实施方式所述热敏电阻的一种结构示意图；图5为具体实施方式所述气体压力传感器的一种结构示意图；图6为具体实施方式所述电源控制模块的一种结构示意图；图7为具体实施方式所述电源切换模块的一种结构示意图；图8为具体实施方式所述于半导体制冷片的微水密度变送器的另一种结构示意图。附图标记说明：110、主控芯片，120、制冷片控制电路，130、半导体制冷片，140、湿度传感器，141、湿敏元件，150、热敏电阻，160、气体压力传感器，170、PCB板，180、壳体。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。请参阅图1-5，本实施例提供一种基于半导体制冷片的微水密度变送器，包括半导体制冷片130、制冷片控制电路120、主控芯片110、热敏电阻150、湿度传感器140、气体压力传感器160；其中，主控芯片110采用型号为aducm361的控制芯片；湿度传感器140采用型号为HCH-1000-001霍尼韦尔湿度传感器140，气体压力传感器160采用型号为WPSH04的气体压力传感器160，热敏电阻150采用PT100热敏电阻150，半导体制冷片130采用TES1-02301TT微型半导体制冷片130。所述半导体制冷片130通过制冷片控制电路120连接于主控芯片110，所述半导体制冷片130设置在湿度传感器140的湿敏元件141上；所述湿度传感器140、热敏电阻150及气体压力传感器160连接于主控芯片110。通过半导体制冷片130与湿度传感器140的湿敏元件141组合工作。主控芯片110通过热敏电阻150检测变送器内气体的温度及通过湿度传感器140检测变送器内气体的湿度值，当温度较高时，且湿度值小于5％时，则通过制冷片控制电路120给半导体制冷片130正向导通上电，开始制冷工作，降低湿度传感器140周围气体的温度，使得测量到的湿度值升高，提高了水分含量的测量精准度，而当检测温度低于0℃时，则控制制冷片控制电路120给半导体制冷片130反向导通上电，对湿度传感器140及周围气体进行加热，保证湿度传感器140的响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半导体制冷片的微水密度变送器，其特征在于，包括半导体制冷片、制冷片控制电路、主控芯片、热敏电阻、湿度传感器、气体压力传感器；/n所述半导体制冷片通过制冷片控制电路连接于主控芯片，所述半导体制冷片设置在湿度传感器的湿敏元件上；/n所述湿度传感器、热敏电阻及气体压力传感器连接于主控芯片。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于半导体制冷片的微水密度变送器，其特征在于，包括半导体制冷片、制冷片控制电路、主控芯片、热敏电阻、湿度传感器、气体压力传感器；
所述半导体制冷片通过制冷片控制电路连接于主控芯片，所述半导体制冷片设置在湿度传感器的湿敏元件上；
所述湿度传感器、热敏电阻及气体压力传感器连接于主控芯片。


2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷片的微水密度变送器，其特征在于，所述制冷片控制电路包括电源控制模块及电源切换模块，所述电源控制模块的控制端连接于主控芯片，输入端连接于电源，输出端连接于电源切换模块的输入端，所述电源切换模块的控制端连接于主控芯片，输出端连接于制冷片控制电路。


3.根据权利要求2所述的基于半导体制冷片的微水密度变送器，其特征在于，所述电源控制模块包括三极管Q1、MOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝毅，蓝程，
申请(专利权)人：福州亿得隆电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35