濕度傳感器的技術指標
一、濕敏電容
濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當環境濕度發生改變時,濕敏電容的介電常數發生變化,使其電容量也發生變化,其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優點是靈敏度高、產品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現小型化和集成化,其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產濕敏電容的主廠家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產的SH1100型濕敏電容為例,其測量范圍是(1%~99%)RH,在55%RH時的電容量為180pF(典型值)。當相對濕度從0變化到時,電容量的變化范圍是163pF~202pF。溫度系數為0.04pF/℃,濕度滯后量為±1.5%,響應時間為5s。
二、集成濕度傳感器的主要技術指標
產品型號測量范圍/(%RH)測量精度/(%RH)電源電壓/V電源電流μA輸出范圍或
輸出形式工作溫度范圍/℃
1>主要特點
HIH-3610的性能,
抗污染能力zui強
互換性好,不怕水浸。
HM1520特別適合測量低溫度
單片智能化,適配μPSHT1510~95±22.45.5串行數據-40~+120
2> 集成濕度傳感器的性能特點及產品分類
2.1 線性電壓輸出式集成濕度傳感器
典型產品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特點是采用恒壓供電,內置放大電路,能輸出與相對濕度呈比例關系的伏特級電壓信號,響應速度快,重復性好,抗污染能力強。
2.2 線性頻率輸出集成濕度傳感器
典型產品為HF3223型。它采用模塊式結構,屬于頻率輸出式集成濕度傳感器,在55%RH時的輸出頻率為8750Hz(型值),當上對濕度從10%變化到95%時,輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz。這種傳感器具有線性度好、抗*力強、便于配數字電路或單片機、價格低等優點。
2.3 頻率/溫度輸出式集成濕度傳感器
典型產品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外,還增加了溫度信號輸出端,利用負溫度系數(NTC)熱敏電阻作為溫度傳感器。當環境溫度變化時,其電阻值也相應改變并且從NTC端引出,配上二次儀表即可測量出溫度值。
3 >單片智能化溫度/溫度傳感器
芯片內部包含相對濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、14位A/D轉換器、校準存儲器(E2PROM)、易失存儲器(RAM)是、狀態寄存器、循環冗余校驗碼(CRC)寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱器及低電壓檢測電路。其測量原理是首先利用兩只傳感器分別產生相對濕度、溫度的信號,然后經過放大,分別送至A/D轉換器進行模/數轉換、校準和糾錯,zui后通過二線串行接口將相對濕度及溫度的數據送至μC。鑒于SHT11/15輸出的相對濕度讀數值與被測相對濕度呈非線性關系,為獲得相對濕度的準確數據,必須利用μC對讀數值進行非線性補償。此外當環境溫度TA≠+25℃時,還需要對相對濕度傳感器進行溫度補償。
芯片內部有一個加熱器。將狀態寄存器的第2位置“1”時該加熱器接通電源,可使傳感器的溫度大約升高5℃,電源電流亦增加8mA(采用+5V電源)。使用加熱器可實現以下三種功能:①通過比較加熱前后測出的相對濕度值及溫度值,可確定傳感器是否正常工作;②在潮濕環境下使用加熱器,可避免傳感器凝露;③測量露點時也需要使用加熱器。
露點也是濕度測量中的一個重要參數,它表示在水汽冷卻過程中zui初發生結露的溫度。為了計算露點,Sensirion公司還向用戶提供一個測量露點的程序“SHT xdp.bsx”。利用該程序可以控制內部加熱器的通、斷,再根據所測得的溫度值及相對濕度值計算出露點。在命令響應界面上運行此程序時,計算機屏幕上就顯示提示符“>”。用戶首先從鍵盤上輸入字母“S”,然后輸入相應的數字,即可獲得下述結果:
輸入數字“1”時,測量并顯示出攝氏溫度dgC=xx.x;
輸入數字“2”時,測量并顯示出相對濕度%RH=xx.x;
輸入數字“3”時,打開加熱器,使傳感器溫度升高5℃;
輸入數字“4”時,關閉加熱器,使傳感器降溫;
輸入數字“5”時,顯示露點溫度dpC=xx.x。
4 >集成濕度傳感器典型產品的技術指標
集成濕度傳感器典型產品的主要標詳見表1。由表可見,集成濕度傳感器的測量范圍一般可達到0~。但有的廠家為保證精度指標而將測量范圍限制為10%~95%。設計+3.3V低壓供電的濕度/溫度測試系統時,可選用SHT11、SHT15傳感器。這種傳感器在測量階段的工作電流為550μA,平均工作電流為28μA(12位)或2μA(8位)。上電時默認為休眠模式(Sleep Mode),電源電流僅為0.3μA(典型值)。測量完畢只要沒有新的命令,就自動返回休眠模式,能使芯片功耗降至zui低。此外,它們還具有低電壓檢測功能。當電源電壓低于+2.45V±0.1V時,狀態寄存器的第6位立即更新,使芯片不工作,從而起到了保護作用。