高精度溫濕度傳感器SHT2x的應用

相對濕度和溫度轉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(jiàn)參考文獻。

3硬件設計

電路設計中，PCB布局、布線(xiàn)，組裝工藝對器件的精度影響很大，為保證器件和系統的精度，硬件設計需考慮多方因素。圖5是某個(gè)多點(diǎn)無(wú)線(xiàn)數據采集應用中與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(gè)傳感器節點(diǎn)時(shí)很方便，其掉電自喚醒功能以極低的功耗延長(cháng)電池壽命，I/O引腳模式可控的強推挽輸出可以用作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測，超大的EEPROM可以用于數據存儲。

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(shí)，電容的位置應盡量靠近傳感器。

將P3.5引腳設置為強推挽，輸出電流可達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(gè)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(guò)MCU的引腳供電，易受MCU電源的數字噪聲的影響。因此，要在MCU的供電引腳加一個(gè)RC濾波器，圖5中的R1和C1構成了一個(gè)RC濾波器。

在布線(xiàn)時(shí)，如果SCL和SDA信號線(xiàn)相互平行并且非常接近，有可能導致信號串擾和通信失敗。解決方法是在兩個(gè)信號線(xiàn)之間放置GND，將信號線(xiàn)隔開(kāi)。

可以使用標準的回流焊爐對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(shí)，以保證聚合物的重新水合，否則將導致傳感器讀數的漂移。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(wú)論是手動(dòng)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(pán)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(gè)印刷線(xiàn)路板上，在設計電路時(shí)應采取措施，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盡可能最小，或在兩者之間開(kāi)一道縫隙。

4軟件設計

在軟件中需控制測量頻率，當測量頻率過(guò)高時(shí)，傳感器的自身溫度會(huì )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(shí)間不應超過(guò)測量時(shí)間的10％。例如在12位測量時(shí)，每s測量次數最多不超過(guò)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。

結語(yǔ)

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。

本文介紹的應用系統在掉電休眠時(shí)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具有體積小、功耗低、多點(diǎn)ID識別的優(yōu)點(diǎn)，加上無(wú)線(xiàn)數據傳輸單元可以構成很適合電池供電的小型無(wú)線(xiàn)溫濕度數據采集節點(diǎn)。