【雕爷学编程】Arduino动手做（08）---湿敏电阻传感器模块2

37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手试试多做实验，不管成功与否，都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验八：ASAIR奥松HR202L数字高品质湿敏元件电阻式传感器模块带外壳

知识点：水、水蒸气和结露
一、水（英文water）
1、水（化学分子式为H₂O），是由氢、氧两种元素组成的无机物，无毒，可饮用。在常温常压下为无色无味的透明液体，被称为人类生命的源泉，是维持生命的重要物质，也叫氧化氢。

2、水是地球上最常见的物质之一，地球表面有71%被水覆盖。它是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。 纯水导电性十分微弱，属于极弱的电解质。日常生活中的水由于溶解了其他电解质而有较多的阴阳离子，才有较为明显的导电性。

3、水是人体正常代谢所必需的物质，正常情况下身体每天要通过皮肤、内脏、肺以及肾脏排出1.5L左右的水，以保证毒素从体内排出。儿童体内有80%的水，老人体内则有50％~60%，正常中年人体内则有70%的水。水在机体内有许多重要功能 ：
（1）水是细胞原生质的重要组分；
（2）水在体内起溶媒作用，溶解多种电解质；
（3）水在体内起运输作用，可以传递营养物质、代谢废物和内分泌物质（如激素）等；
（4）水有较高热导性和比热，可作为“载热体”在体内和皮肤表面间传递热量，有助于人体调节体温。

二、水蒸气（英文Water vapor）
1、水蒸气，是水（H2O）的气体形式。当水达到沸点时，水就变成水蒸气。在海平面一标准大气压下，水的沸点为99.974°C或212°F或373.15°K。当水在沸点以下时，水也可以缓慢地蒸发成水蒸气。而在极低压环境下（小于0.006大气压），冰会直接升华变水蒸气。水蒸气可能会造成温室效应，是一种温室气体。

2、水蒸气不是能源，也不是二次能源，更不是再生能源，水蒸气只是水以气态方式存在的一种表现。气态水是大气很小但重要的组成部分。大约有99.99%是在对流层中。冷凝水蒸气到液体或冰的阶段主要由云，雨，雪，和其他沉淀物完成，而所有这些也是最重要的天气要素。雾和云的形成，通过缩合周围云凝结核。若是在缺乏核的状态，凝结只能发生在更低的温度上。在持续凝结或沉积后，云滴或雪花形成，并促成它们达到了临界质量平流层的水蒸气平均停留时间是10天左右。水的补充、降水、蒸发，是海洋，湖泊，河流和植物蒸腾及其他生物和地质过程作用的结果。

3、测量水蒸气浓度表示为特定的湿度或相对湿度。

三、水的三态变化（英文Three states of water）
1、水是三态主要指得是固态、液态、气态。
水的固态：固态的水我们并不陌生，冬天里面的冰、雪都是水的固态表现形式。
水的液态：这是水最普遍的形态。我们喝的矿泉水、洗澡用的自来水都是液态水。
水的气态：我们周围就有气态的水，只是看不见也摸不着。例如水蒸气。这里我们要与我们看到的”水蒸气“区别开来。其实烧开水后冒出来的白色气体不是气态的水，它是水雾。真正的水蒸气是看不见摸不着的。

2、水的三态是可以相互转化的，例如，晒衣服时候，通过蒸发的作用，水从液态变成气态。例如，从冰箱里面拿出来的鸡蛋放一会上面有水珠，这里水通过凝结从气态变成液态。例如，将水放在冰箱里面就结成冰，这就是通过凝固从液态变成固态的过程。

四、结露（英文condensation）
1、结露是指空气中的水汽能达到饱和状态时，若环境温度继续下降，开始出现空气中过饱和的水汽凝结水析出的现象。结露现象发生很多地方，比如粮食，建筑墙体，空调设备等。我国是人口大国，同时也是粮食需求大国。粮食结露是影响粮食安全的一个重要方面，值得我们注意。

2、当空气中的水汽含量不变，随着环境温度的下降，空气的湿度逐渐升高。当温度下降到一定程度时，空气中的水汽能达到饱和状态，即空气湿度为100%。若环境温度继续下降，开始出现空气中过饱和的水汽凝结水析出的现象称为结露。出现“结露”的温度称为结露温度简称为“露点”。

3、粮食结露，由于粮食是一类吸湿性很强的物料，与环境间不断进行吸湿与解吸作用，并与环境湿度保持着动态平衡。粮堆结露并非只发生在水气饱和时，更多地发生在空气湿度未达到饱和时，只要环境湿度大于对应的粮食平衡湿度时，都会引起粮堆的结露。造成粮食结露的主要原因是粮堆不同部位间存在着温差，温差越大，结露越严重；粮食水分的高低对结露也有一定的影响，高水分粮在温差较小的情况下也有可能发生结露。形成结露的主要原因是粮堆内外存在着温差，当湿热气流遇到冷的界面时，气体的温度降低、湿度增大，粮食就会吸附水汽使得水分增加，形成结露现象。粮食结露后，结露部分粮食的水分含量会明显高于其他部位，若不及时处理或处理方法不当，就会引起粮堆内生物体的酶活力增加，呼吸作用旺盛，尤其是霉菌的生理代谢更为强烈，释放大量的湿热，严重时会引起粮堆发热、发芽、霉变、腐烂并且变质，储粮稳定性受到严重的威胁，通常对安全储粮威胁最为严重的部位为上层结露 。因此，必须做好预防结露发生的工作，一旦出现结露，就应采取适当的措施进行处理，尽量避免更大的损失。

知识点：湿度、湿敏效应与湿敏电阻
一、湿度（英文humidity）
1、湿度，一般在气象学中指的是空气湿度，它是空气中水蒸气的含量。空气中液态或固态的水不算在湿度中。不含水蒸气的空气被称为干空气。由于大气中的水蒸气可以占空气体积的0%到4%，一般在列出空气中各种气体的成分的时候是指这些成分在干空气中所占的成分。

2、空气的干湿程度，或表示含有的水蒸气多少的物理量，称为湿度。单位体积的空气中含有的水蒸气的质量叫作绝对湿度。由于直接测量水蒸气的密度比较困难，因此通常都用水蒸气的压强来表示。空气的绝对湿度并不能决定地上水蒸气的快慢和人对潮湿程度的感觉。人们把某温度时空气的绝对湿度和同温度下饱和气压的百分比叫作相对湿度。

3、湿度表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；若表示在湿蒸汽中水蒸气的重量占蒸汽总重量（体积）的百分比，则称之为蒸汽的湿度。人体感觉舒适的湿度是：相对湿度低于70%。

二、湿敏效应（英文Humidity effect）
湿敏效应是一个化学术语。某些半导体材料，环境湿度变化导致电阳率变化的效应，利用此效应可制成湿敏电阻器。温敏陶瓷大部分是多孔性的，利用其微孔吸附大气中水分后，水气在多孔体的晶粒上扩散和作用，引起导电率变化，从而可作为检测湿度的传感器。其种类很多，有粉体涂敷膜型，烧结膜型和烧结体型等。常见的湿敏电阻器材料有氧化铁、四氧化三铁、氧化铬、二氧化二镍、二氧化锡、二氧化 铁、二氧化浩、_三氧化二钒一二氧化钦、氧化铁一二氧化二锑、一 氧化镍一砚氧化钨、一氧化锰一三氧化钨、铬酸锌一钒酸视锌、二氧化硅·氧化钠一二氧化二钒、氯化锉、 氟化物和碘化物等。可用于制造家用电器和汽车零件、医疗 器械部件，以及精密测量、气象等领域的检测和监控。主要用烘烤食品控制、各种空调控制、集尘装置的排气及干燥装置、磁带录像机防止结露、露点检测、密封集成电路内非破坏性的湿度检测等。图为相对湿度与材料电阻值对应变化的示意图。

三、湿敏电阻（英文hygristor）
1、湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。工业上流行的湿敏电阻主要有a半导体陶瓷湿敏元件；b氯化锂湿敏电阻；c有机高分子膜湿敏电阻等。湿敏电阻是一种对环境温度敏感的元件，它的电阻值能随着环境的相对温度变化而变化。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度 。 湿敏电阻器在电路中的文字符号用字母“R”或“RS”表示，其电路图形符号如下。

2、表示空气湿度的方法一般有两种，即绝对湿度和相对湿度绝对湿度是指空气中含水置的绝对值，可用空气中水蒸气的分压来表示。相对湿度是指空气中的水蒸气压与同一温度下的饱和蒸气压之比,用百分数表示。一般常用相对湿度来表征空气的干湿程度。湿敏元件是指对相对湿度敏感的元件，它可以是湿敏电阻器，也可以是湿敏电容器或其它元件。但目前研究得较多的是湿敏电阻器。
3、湿敏元件一般应满足以下要求：灵敏度高I元件随湿度而变化的物理罱在0〜100%的相对湿度范围内能有规则地重复变化>响应速度快；与温度依赖关系小；能在高温和低温的环境中使用>对湿度以外的各种气氛不灵敏；滞后效应小；小型；制作容易，使用方便，不易损坏，价廉等等。 测量湿度的方法一般用毛发湿度计和千湿球湿度计，由于它们对湿度的变化反应较慢，并还有其它一些缺点，因此湿度自动控制和探空气球等方面不宜使用。而湿敏电阻器具有测量精度较髙并便于使用等优点，所以被广泛应用于各种湿度测量和控制系统中。
4、湿敏电阻器是一种电阻值随环境相对湿度的变化而改变的敏感元件。它主要由感湿层、电极和具有一定机械强度的绝缘基体组成。感湿层在吸收了环境的水分后，引起两电极间阻值的变化，这样就能直接将相对湿度变换成电阻值。 湿敏电阻器按感湿层所用的材料有很多种，如有氯化裡湿敏电阻器、碳湿敏电阻器、氧化物湿敏电阻器、硫酸钙、獠化物、碘化物、偏磷酸盐等湿敏电阻器和发光湿敏电阻器等。

HR202L湿敏电阻与湿敏电阻传感器模块
一、HR202L湿敏电阻
1、HR202L 湿敏电阻器是采用有机高分子材料的一种新型湿度敏感元件，具有感湿范围宽，响应迅速，抗污染能力强，无需加热清洗及长期使用性能稳定可靠等诸多特点。外型小巧美观、长期稳定性好、温湿度测量范围宽、高低温湿度测量精确。可以应用于仓储、车厢、居室内空气质量控制、楼宇自控、医疗、农业、测量仪表、工业控制系统及科研等领域。

2、HR202L主要参数
定额电压：1.5V AC (Max,正弦波)
定额功率：0.2mW (Max,正弦波)
工作频率：500Hz~2kHz
使用温度：0~60℃
使用湿度：95%RH 以下（非结露）
湿滞回差：≤2%RH
响应时间：吸湿, ≤20S；脱湿≤40S
稳定性：≤1%RH/年
湿度检测精度：≤±5%RH

相对湿度
条件：at25℃ 1kHz 1V AC (正弦波)
湿度： 60%RH
中心值：31 KΩ
阻抗值范围：19.8~50.2 KΩ
湿度检测精度：±5%RH

HR202L的外观规格

4、HR202L相对湿度－阻抗特性

HR202L电气阻抗 R（KΩ）

HR202L的经典电路图