CIRCUITO PER IL CONTROLLO DELL' UMIDITA'
(Principio di funzionamento)
Il circuito mostrato in fig.3 permette di ottenere una tensione proporzionale al tasso di umidità presente nell'aria.
Fig.3 - Circuito di controllo dell'umidità.
Il sensore utilizzato è il
modello 2322-691-90001 della Philips.
Esso è un dispositivo a due terminali inserito in un contenitore
plastico circolare del diametro di circa 20mm. munito di fori.
All'interno è inserita una sottile membrana non conduttrice
realizzata con un polimero organico ricoperto sui due lati da una
sottile pellicola d'oro. La membrana e le due foglie d'oro
formano il dielettrico e le armature di un condensatore piano la
cui capacità dipende dall'umidità ambientale che varia sia la
permeabilità del dielettrico che la sua conducibilità
elettrica.
Il sensore subisce una variazione di 40pF quando l'umidità passa
dallo 0% al 100%.
In pratica il valore capacitivo oscilla tra 110pF per umidità
allo 0% a 150pF quando l'umidità è del 100%.
Il circuito è un convertitore capacità-tensione. La tecnica
utilizzata consiste nell'effettuare prima una conversione
capacità-frequenza e successivamente una conversione
frequenza-tensione non lineare per compensare la non linearità
del sensore.
Il circuito utilizza due multivibratori astabili
realizzati con porte NOR 4001 della famiglia CMOS: il primo
astabile genera un clock di sincronizzazione per il secondo;
quest'ultimo utilizza il sensore come condensatore.
Le uscite di tali multivibratori sono collegate a quattro porte
NOR connesse in parallelo in modo da presentare una bassa
impedenza di uscita e in grado di erogare una discreta intensità
di corrente.
Tenendo conto del modo di collegamento tra i due oscillatori,
della loro sincronizzazione e dei valori dei componenti
utilizzati, all'uscita della porta NOR si ottengono impulsi di
larghezza che aumenta con la capacità del sensore e quindi con
l'umidità (se l'umidità è bassa la larghezza degli impulsi è
prossima a zero).
Questa serie di impulsi caricano progressivamente il condensatore
C2 collegato a +5V attraverso la resistenza R3. Il condensatore
viene anche scaricato progressivamente nella resistenza R4.
Il condensatore C3 filtra la tensione disponibile che varia tra 0
e 1V per variazione di umidità compresa tra 0 e 100%.
Questa tensione comanda il trigger di Schmitt invertente che
consente di programmare i valori di umidità dell'ambiente.
Tali valori sono commutabili tramite il deviatore T1 a tre
posizioni e corrispondono ad una umidità mantenuta entro:
40% - 60% I posizione;
60% - 80% II posizione:
80% - 100% III posizione.
Il trigger di Schmitt porterà l'uscita a livello logico alto
quando l'umidità dell'ambiente scende al di sotto del limite
minimo stabilito e al livello logico basso quando l'umidità
supera il limite massimo.
Questa uscita pilota il sistema di nebulizzazione ed un diodo
LED.
La taratura del circuito avviene in due fasi: nella prima si pone
al posto del sensore un condensatore di 120pF e il potenziometro
P2 in posizione di resistenza minima; si agisce poi, sul
potenziometro P1 finché l'uscita del convertitore
capacità-tensione segna il valore minimo (100-150mV circa).
Nella seconda fase si sostituisce al condensatore da 120pF uno da
180pF e si agisce sul potenziometro P2 in modo da ottenere in
uscita il valore di 1V.
