溫濕度傳感器：選擇高精度還是長期性能一致性？

電子發(fā)燒友網報道（文/李誠）溫濕度傳感器是一種對環(huán)境溫、濕度進行檢測的傳感器。隨著微處理器的飛速發(fā)展，微處理器與傳感器的組合應用推動了各個產業(yè)向智能化的轉型，溫濕度傳感器也在產業(yè)改革的浪潮中發(fā)揮著重要的作用，是各個產業(yè)邁向智能化必不可少的核心元件。

例如，在智能家居應用中，溫濕度傳感器可以實時采集房間內的環(huán)境溫、濕度變化，通過傳感器內部電路將采集到的環(huán)境信息轉化為電信號向智能家居主控系統(tǒng)傳輸，再由主控系統(tǒng)判斷是否需要進行抽濕、加濕或調溫的操作，進而保證房間內的干濕平衡，為用戶提升更好的生活環(huán)境和生活質量。

除了智能家居外，在工業(yè)設備、汽車、家用電器、醫(yī)療設備等應用中也少不了溫濕度傳感器的身影，工作環(huán)境溫、濕度異常會嚴重影響設備工作的穩(wěn)定性與安全性，甚至會對設備造成不可逆轉的損害，縮短使用壽命。

各個產業(yè)向數字化、自動化以及高度集成化的發(fā)展已是板上釘釘的事情，那么溫濕度傳感器未來又會朝哪個方向發(fā)展呢？

溫濕度傳感器發(fā)展趨勢

高精度、數字化，數字化轉型已是各個產業(yè)發(fā)展的大方向，自然傳感器也不例外，數字化的溫濕度傳感器有利于提高軟硬件的適配性，通過軟硬件的配合，有利于提升傳感器的采集精度、自動化能力，進而提高設備的整體工作效率。

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

低功耗、無源化，不止于溫濕度傳感器，目前眾多傳感器都有著朝無源化的發(fā)展趨勢，隨著各類設備應用場景逐漸向戶外拓展，無源傳感器更有利于提高設備的續(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正式對外發(fā)布了一款可抵御潮濕環(huán)境影響，滿足工業(yè)、汽車應用的超高精度、低功耗溫濕度傳感器HDC3020。該傳感器內置了抗污保護機制，可隨時應對不斷變化的環(huán)境濕度，以保證設備應用的可靠性。

圖源：HDC3020溫濕度傳感器

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

圖源：測量精度隨使用年份的變化

上圖為HDC3020溫濕度傳感器與同類型產品，隨工作年份變化，相對濕度測量精度漂移曲線圖。通過二者相比，HDC3020溫濕度傳感器的起始漂移精度比同類型產品更低，同時，HDC3020的年增長率也相對更低。

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，該技術能有效應對傳感器自然老化、環(huán)境壓力或污染等各種應力造成的精度漂移問題。同時，還能消除傳感器在初始階段的較小的精度漂移問題，以此保證在各種工作環(huán)境下數據保存的完整性，提高應用該傳感器載體運行的可靠性。

在產品細節(jié)方面，該傳感器具有濕度與溫度兩種檢測功能，相對濕度測量精度為1.5%RH，溫度測量精度為0.1℃，工作電壓實現(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用覆蓋率，滿足不同電壓的應用需求。同時，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、工業(yè)設備等高溫高濕或低溫干燥應用場景使用需求。

Sensirion數字溫濕度傳感器

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

圖源：Sensirion

該系列傳感器均采用了經過驗證的CMOSens技術，以及無縫集成的堅固外殼。非常適用于工業(yè)應用中的惡劣條件下進行溫濕度測量。同時片上還集成了可變功率加熱功能，以保證在極端天氣環(huán)境下設備的正常運轉。

為提高傳感器的測量精度，Sensirion還為該系列傳感器加入了I2C快速模式Plus接口，通過該接口可對傳感器進行測量精度校準，提高測量精度，以保證應用載體中長期工作的可靠性和更長的使用周期。

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

結語

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