高精度溫濕度傳感器SHT2x的應(yīng)用

相對濕度和溫度轉(zhuǎn)換公式對所有分辨率都適用。

用溫度和濕度可以計算露點(diǎn)，相關(guān)公式見參考文獻(xiàn)。

3硬件設(shè)計

電路設(shè)計中，PCB布局、布線，組裝工藝對器件的精度影響很大，為保證器件和系統(tǒng)的精度，硬件設(shè)計需考慮多方因素。圖5是某個多點(diǎn)無線數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中與SHT2x相關(guān)部分的電路圖。MCU采用STC11L16XE，STC11系列MCU的唯一ID號在識別多個傳感器節(jié)點(diǎn)時很方便，其掉電自喚醒功能以極低的功耗延長電池壽命，I/O引腳模式可控的強(qiáng)推挽輸出可以用作SHT2x的可控電源。另外，STC11系列的低電壓中斷可用于電池電壓監(jiān)測，超大的EEPROM可以用于數(shù)據(jù)存儲。

電路中包括了上拉電阻R1、R2和VDD與GND之間的去耦電容。布局時，電容的位置應(yīng)盡量靠近傳感器。

將P3.5引腳設(shè)置為強(qiáng)推挽，輸出電流可達(dá)20 mA，而SHT2x的最大工作電流為330μA.I/O口高電平電壓約為3 V，這是SHT2x的推薦工作電壓。用MCU的一個引腳提供可控電源，可以將SHT2x的靜態(tài)電流減小到0. SHT2x是一種混合信號IC，需要低噪聲供電。通過MCU的引腳供電，易受MCU電源的數(shù)字噪聲的影響。因此，要在MCU的供電引腳加一個RC濾波器，圖5中的R1和C1構(gòu)成了一個RC濾波器。

在布線時，如果SCL和SDA信號線相互平行并且非常接近，有可能導(dǎo)致信號串?dāng)_和通信失敗。解決方法是在兩個信號線之間放置GND，將信號線隔開。

可以使用標(biāo)準(zhǔn)的回流焊爐對SHT2x進(jìn)行焊接?；亓骱附雍?，需將傳感器在>75％RH的環(huán)境下存放至少12小時，以保證聚合物的重新水合，否則將導(dǎo)致傳感器讀數(shù)的漂移。也可以將傳感器放置在自然環(huán)境（>40％RH）下5天以上，使其重新水合。

無論是手動焊接還是回流焊接，在焊接后都不允許沖洗電路板。建議使用“免洗”型焊錫膏。

如果將傳感器應(yīng)用于腐蝕性氣體中或有冷凝水產(chǎn)生（如高濕環(huán)境），引腳焊盤與PCB都需要密封以避免接觸不良或短路。

如果傳感器與易發(fā)熱的電子元件在同一個印刷線路板上，在設(shè)計電路時應(yīng)采取措施，盡可能將熱傳遞的影響減小到最小。SHT2x與印刷電路板其他部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，或在兩者之間開一道縫隙。

4軟件設(shè)計

在軟件中需控制測量頻率，當(dāng)測量頻率過高時，傳感器的自身溫度會升高，從而影響測量精度。如果要保證它的自身溫升低于0.1℃，SHT2x的激活時間不應(yīng)超過測量時間的10％。例如在12位測量時，每s測量次數(shù)最多不超過2次。

編譯器使用Keil C51，基于STC11系列MCU的采集SHT2x的主要程序和注釋略。

結(jié)語

SHT2x濕溫度傳感器比其上一代產(chǎn)品SHT1x有更高的精度，體積更小，測量范圍更寬，MCU對其控制和操作更加方便。

本文介紹的應(yīng)用系統(tǒng)在掉電休眠時實(shí)測電流為15μA.采用LQFP-44封裝的STC11系列MCU作為控制器與SHT2x組成的溫濕度采集系統(tǒng)具有體積小、功耗低、多點(diǎn)ID識別的優(yōu)點(diǎn)，加上無線數(shù)據(jù)傳輸單元可以構(gòu)成很適合電池供電的小型無線溫濕度數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。