現行汽車發展方向與狀況迫使汽車空調向標準化方向發展，并向全季節型的車廂氣候控制方向發展。在現代汽車自動空調系統中，最主要是溫度梯度控制和相對濕度控制兩個方面。而空調ECU是根據外界氣候條件及溫度和濕度傳感器檢測車廂內信號，自動打開加熱、制冷或去濕裝置，使汽車車廂內的溫濕度能維持在人體較舒適的范圍內，而且能夠根據車內外的溫差進行自動除霜，避免擋風玻璃起霧致使能見度降低。

在開發汽車空調自動系統方面我國起步較晚，而空調傳感器的研發更是落后于發達國家，現在國內品牌轎車所采用的全自動空調傳感器都是依賴進口，這在一定程度上制約了我國汽車工業發展水平。鑒于現狀，筆者提出一種一體化設計思想，并采用集成傳感器結合強制風流方案。這一設計理念有助于提升我國在這一領域里創新水平。

1 設計思想

環境的相對濕度是受環境的溫度變化而變化的，所以測量某點相對濕度時必須同時進行該點溫度的測量。全面考慮汽車環境和傳感器的靈敏度、頻響特性、線性范圍、穩定性和準確度等要求，溫度傳感器采用電流型集成溫度傳感器，濕度傳感器采用IH3605集成濕度傳感器。為了保證測量數據的真實可靠，并防止傳感器表面結露及集灰，傳感器表面空氣應有一定的流動性，須配有風扇強制流動。風扇的電動機應是無刷直流電動機，這樣才會避免電磁的干擾，并把這3個單元進行一體化設計。從而達到結構緊湊、體積小、測量準確、可靠性高等特點。傳感器結構如圖1所示。

汽車空調濕度、溫度控制原理如圖2所示。由于人體散發的水汽造成車廂內濕度增加，濕度測量單元便會檢測到相對濕度的變化，當超過一定值時，空調控制器啟動制冷壓縮機，進而循環風機強制車廂內空氣流過冷卻器表面。經過冷卻降溫除濕后，再被加熱到一定的溫度，從而達到除霧的作用，并保持車廂內較舒適的環境；溫度測量單元用于空調控制器測量車廂內溫度變化，控制加熱電磁閥打開循環水加熱時機和加熱時間。

2 集成濕度傳感器

IH3605濕度傳感器是一種電容式集成濕度傳感器，它把電容式濕度傳感器與調理電路一起制作在陶瓷基片上，空氣中的水蒸氣通過保護性聚醋層經過多孔鉑層進入介質層，改變介質介電常數，從而使電容量發生變化。通過電容／頻率和頻率／電壓的轉換電路，將電容量變化轉換為直流電壓輸出。在25℃時，輸出直流電壓Uo與相對濕度Ho成線性關系

式中：E—— IH3605的電源供電電壓；H0——25℃時的相對濕度。

例如，當E=5 V，Ho=0～100%RH時，對應的U0=0.8-3.9 V。

在25℃時，可依照上式從輸出電壓Uo計算出被測的相對濕度值。但是當環境溫度t變化，t≠25℃時，按上式從輸出電壓Uo計算出的相對濕度值Ho,并不等于實際的相對濕度H，應按下式進行濕度補償，計算出實際的相對濕度值H。

式中：t——當前的攝氏溫度值；H——當前的攝氏溫度t≠25℃時的相對濕度值。

當t=25℃時，由上式可計算得H=Ho。

由于IH3605的輸出電壓較高且線性較好，因此，無需放大和非線性校正，可直接接到A/D轉換器上，完成模擬量到數字量的轉換。它可以直接用作電子觸發開關的信號源，來啟動壓縮機工作。

3 集成溫度傳感器

該類傳感器分為：電流型集成溫度傳感器、電壓型集成溫度傳感器、頻率型集成溫度傳感器、數字型集成溫度傳感器。該設計方案采用了電壓型集成溫度傳感器，這一傳感器的主要特點是電流電壓比較低，一般在50μA以下。所以器件的自熱很小，一體化設計時，該單元不會影響濕度測量單元，而且可以直接成為空調控制系統的輸人信號，如圖3所示。

圖3中，T5 的基射結電壓和基射結面積都與T3、T4相同，所以流過T5和R2的電流與流過T3, T2, R1及流過T4, T1 的電流都相同。因此，由△Ube=（KT/q )xln（A2/A1)得出輸出電壓為

式中：S——靈敏度系數。

由上式可以看出，只要R2/R1為一常數，就可以得出正比于絕對溫度的輸出電壓。

4 風扇驅動電路設計

如圖4所示，U2為US91型雙繞阻無刷直流電動機專用驅動電路。它具有獨特的恢復電路和抗干擾抑制能力，使其電磁輻射控制在可接受的范圍內。12V電源直接由M+、M-端接入。

5 總結

該設計方案充分利用了集成優勢。其分布電容小、抗電磁輻射能力強、成本低廉、體積小、結構緊湊，經試驗測定其性能穩定、輸出信號線性度好、精度級高、測量準確、調試及標定方便，可形成產品一致性，能夠在-50-100℃的環境中連續工作，在溫度為20%-90%時RH范圍可達±0.5%的準確度。它特別適合汽車全自動空調對環境測量的要求。可以實施開發生產，替代現行進口產品。(end)