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​溫濕度傳感器：選擇高精度還是長(zhǎng)期性能一致性？

已有20003次閱讀2022-01-06標(biāo)簽:
 
溫濕度傳感器是一種對(duì)環(huán)境溫、濕度進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。隨著微處理器的飛速發(fā)展，微處理器與傳感器的組合應(yīng)用推動(dòng)了各個(gè)產(chǎn)業(yè)向智能化的轉(zhuǎn)型，溫濕度傳感器也在產(chǎn)業(yè)改革的浪潮中發(fā)揮著重要的作用，是各個(gè)產(chǎn)業(yè)邁向智能化必不可少的核心元件。

 

例如，在智能家居應(yīng)用中，溫濕度傳感器可以實(shí)時(shí)采集房間內(nèi)的環(huán)境溫、濕度變化，通過(guò)傳感器內(nèi)部電路將采集到的環(huán)境信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向智能家居主控系統(tǒng)傳輸，再由主控系統(tǒng)判斷是否需要進(jìn)行抽濕、加濕或調(diào)溫的操作，進(jìn)而保證房間內(nèi)的干濕平衡，為用戶提升更好的生活環(huán)境和生活質(zhì)量。

除了智能家居外，在工業(yè)設(shè)備、汽車(chē)、家用電器、醫(yī)療設(shè)備等應(yīng)用中也少不了溫濕度傳感器的身影，工作環(huán)境溫、濕度異常會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備工作的穩(wěn)定性與安全性，甚至?xí)䦟?duì)設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，縮短使用壽命。

各個(gè)產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化、自動(dòng)化以及高度集成化的發(fā)展已是板上釘釘?shù)氖虑�，那么溫濕度傳感器未�?lái)又會(huì)朝哪個(gè)方向發(fā)展呢？

溫濕度傳感器發(fā)展趨勢(shì)

 

高精度、數(shù)字化，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已是各個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大方向，自然傳感器也不例外，數(shù)字化的溫濕度傳感器有利于提高軟硬件的適配性，通過(guò)軟硬件的配合，有利于提升傳感器的采集精度、自動(dòng)化能力，進(jìn)而提高設(shè)備的整體工作效率。

微型、高度集成化，隨著應(yīng)用設(shè)備功能的增加，更多元器件的引入，讓原本就不富足的設(shè)備內(nèi)部空間愈發(fā)擁擠，因此傳感器向微型化、高度集成化已是大勢(shì)所趨。

低功耗、無(wú)源化，不止于溫濕度傳感器，目前眾多傳感器都有著朝無(wú)源化的發(fā)展趨勢(shì)，隨著各類(lèi)設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)景逐漸向戶外拓展，無(wú)源傳感器更有利于提高設(shè)備的續(xù)航能力和電池的使用壽命。

TI超高精度、低功耗的溫濕度傳感器

 

此前，TI正式對(duì)外發(fā)布了一款可抵御潮濕環(huán)境影響，滿足工業(yè)、汽車(chē)應(yīng)用的超高精度、低功耗溫濕度傳感器HDC3020。該傳感器內(nèi)置了抗污保護(hù)機(jī)制，可隨時(shí)應(yīng)對(duì)不斷變化的環(huán)境濕度，以保證設(shè)備應(yīng)用的可靠性。

圖源：HDC3020溫濕度傳感器

據(jù)TI官方表示這款傳感器具有超高的檢測(cè)精度和可靠性，在極端條件下與同類(lèi)型器件相比精度漂移更低，并且保持長(zhǎng)期性能的一致性。每年相對(duì)濕度精度漂移能夠有效控制在0.21%以?xún)?nèi)，即使連續(xù)工作十年檢測(cè)誤差精度最多也僅僅只是下降4%，與同類(lèi)型傳感器誤差的8%相比，誤差也降低了不少。對(duì)于汽車(chē)、工業(yè)設(shè)備等工作壽命超過(guò)10年的設(shè)備來(lái)說(shuō)，較大的測(cè)量誤差會(huì)在一定程度上降低設(shè)備的運(yùn)行效率和與設(shè)備預(yù)期的使用年限。


圖源：測(cè)量精度隨使用年份的變化

上圖為HDC3020溫濕度傳感器與同類(lèi)型產(chǎn)品，隨工作年份變化，相對(duì)濕度測(cè)量精度漂移曲線圖。通過(guò)二者相比，HDC3020溫濕度傳感器的起始漂移精度比同類(lèi)型產(chǎn)品更低，同時(shí)，HDC3020的年增長(zhǎng)率也相對(duì)更低。

如此小的漂移精度主要得益于TI在該芯片上集成了精度漂移校正技術(shù)，該技術(shù)能有效應(yīng)對(duì)傳感器自然老化、環(huán)境壓力或污染等各種應(yīng)力造成的精度漂移問(wèn)題。同時(shí)，還能消除傳感器在初始階段的較小的精度漂移問(wèn)題，以此保證在各種工作環(huán)境下數(shù)據(jù)保存的完整性，提高應(yīng)用該傳感器載體運(yùn)行的可靠性。

在產(chǎn)品細(xì)節(jié)方面，該傳感器具有濕度與溫度兩種檢測(cè)功能，相對(duì)濕度測(cè)量精度為1.5%RH，溫度測(cè)量精度為0.1℃，工作電壓實(shí)現(xiàn)了1.62V至5.5的覆蓋，較寬的工作電壓有利于提高該傳感器的應(yīng)用覆蓋率，滿足不同電壓的應(yīng)用需求。同時(shí)，HDC3020還可在－40℃至125℃、10%RH至90%RH等極端溫濕環(huán)境下保證工作的穩(wěn)定性，可滿足汽車(chē)、工業(yè)設(shè)備等高溫高濕或低溫干燥應(yīng)用場(chǎng)景使用需求。

Sensirion數(shù)字溫濕度傳感器

 

上月，Sensirion正式向市場(chǎng)推出了適用于工業(yè)應(yīng)用的數(shù)字溫濕度傳感器SHT4xI系列，該系列傳感器是Sensirion第四代產(chǎn)品，主要由SHT40I和SHT41I組成。


圖源：Sensirion

該系列傳感器均采用了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的CMOSens技術(shù)，以及無(wú)縫集成的堅(jiān)固外殼。非常適用于工業(yè)應(yīng)用中的惡劣條件下進(jìn)行溫濕度測(cè)量。同時(shí)片上還集成了可變功率加熱功能，以保證在極端天氣環(huán)境下設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

為提高傳感器的測(cè)量精度，Sensirion還為該系列傳感器加入了I2C快速模式Plus接口，通過(guò)該接口可對(duì)傳感器進(jìn)行測(cè)量精度校準(zhǔn)，提高測(cè)量精度，以保證應(yīng)用載體中長(zhǎng)期工作的可靠性和更長(zhǎng)的使用周期。

在產(chǎn)品細(xì)節(jié)方面，該系列傳感器的相對(duì)濕度測(cè)量精度為5%RH，溫度測(cè)量精度為0.2℃，與TI HDC3020的測(cè)量精度相比略遜一籌。同時(shí)該系列傳感器可適用于相對(duì)濕度在0%RH至100%RH，溫度在－40℃至125℃的工作環(huán)境。不過(guò)SHT40I在端干燥或潮濕的情況下，會(huì)出現(xiàn)最高8%RH的精度漂移，在極端溫度的情況下會(huì)出現(xiàn)1℃的精度漂移，SHT41I檢測(cè)精度受溫濕度影響較小。

結(jié)語(yǔ)

 

在選擇溫濕度傳感器時(shí)不僅要考慮傳感器測(cè)量的精度問(wèn)題，還要看傳感器長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)精度漂移幅度大小以及受環(huán)境影響的問(wèn)題，同時(shí)還要考慮傳感器是否有精度漂移校正功能。在如汽車(chē)工業(yè)設(shè)備等使用周期長(zhǎng)的設(shè)備中，漂移校正功能尤為重要，不僅保證了傳感器長(zhǎng)期性能的一致性，在一定程度上還降低了設(shè)備的維護(hù)成本和延長(zhǎng)使用壽命。
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