TI传感器详解(三) — 温湿度传感器(上)

前面说的是温度传感器

往后第二块就是我们的温湿度传感器

其实主要就是湿度

温度是送的，送给大家用的

只要你买一个湿度传感器

它就肯定会送一个温度传感器

那个免费

那我们先做一个基础知识的介绍

什么叫相对湿度

所谓相对湿度就是我们空气中

实际的水汽的值

然后除以空气里面

那个饱和的水汽点

就那个露点

它那个比例就相对湿度

比如说如果我的相对湿度到 100%

就说明我们的空气中水的浓度

已经达到结露的浓度

所以这种情况下

你在桌面、地面、窗户

可能都会看到水珠

那这个时候就是 100% 的湿度

这个相对湿度

它是跟温度是息息相关的

这里我们给出一个大致的关系

如果我的温度有 1°C 的变化

这个相对湿度就会有 4% 的变化

所以说为什么大家买一个湿度传感器

我们要送一个温度传感器

因为湿度跟温度会有关系

所以为了我们给大家一个精确的湿度值

我们就必须在 IC 内部要换一个温度传感器在里面

然后做一个校准

然后来方便大家使用

你们就直接芯片一上电

I2C读就可以出来数据

也不需要做什么校准的工作

我们是怎么测这个湿度的

这个其实也是跟传统的方式相关

也是用电容的方式

这个是我们 IC 内部的结构图

这个 IC 会有两个金属面板

在这面板上方

我们会放一层叫聚酰亚胺这样一个吸水材质

这个材质它会吸收水分的

这两个金属面板跟这个材质

三者就会形成一个电容

当这个材质吸收水分的时候

它的介电常数就会改变

就会引起电容值的改变

我们这个 IC 通过测量电容值的变化

然后再根据温度做校准

就可以得到一个准确的相对湿度值给到大家

这个是目前我们最主推的一个芯片

就是 HDC1080

大家只要记住两个参数

第一个它的相对湿度的精度能到正负 2%

第二个是它送的温度传感器的精度能到正负 0.2°C

是一个非常精确的传感器

那这边是一个对比了

这个是我们现在最新的 2% 的精度

然后温度是 0.2

那比我们的对手都是领先的

封装方面的话我们有两种封装

一种是 QFN

因为我们前面讲到我们要测湿度

必须要把一个内部吸水的材质给露在空气中

那样吸收水分才能测出来

所以说这种湿度传感器的话

我们就必须要开一个窗口

然后让这个吸水材质露出来

这样才能够测量出湿度

所以我们会有两种封装

一种是窗口开在那个芯片下方的

就开在芯片肚皮上的 BGA 的封装

那这样子的话

当芯片焊在 PCB 板上的时候

水汽可以进入到这个窗口里面

同时可以防止那灰尘的进入

这是第一个

第二种是叫 QFN 的封装

这种封装我们是把窗口开在 IC 的上方

这样直接可以感应那个水汽

这样的好处是焊接方便

但是坏处是你的这个地方容易积尘

如果万一灰尘把这个积满了

那可能就没法去正确测量湿度值

所以就需要加一些防尘的措施

这款是 HDC 的传感器

那这个项目再跟大家分享一下

这个湿度传感器能用到什么地方

其实我们看看这些图

那包括汽车

白色家电

空调、打印机都会有这种应用

那比如说在白电

比如说电冰箱和微波炉

微波炉大家都知道

微波的加热效果是跟湿度有关系的

如果湿度越高好像是效果越差

如果我在这个微波炉里面放一个湿度传感器

就可以根据当前的湿度值来动态调节

微波的强度

从而保证我的加热的效果

是一个恒定一致的值

然后同样在电冰箱

电冰箱我们知道有一种叫除霜的功能

那老式的冰箱

它除霜的时候都是用最大功率一直这么开

把霜给吸掉

这样的话可能能效就会相对有些不足

如果这个时候冰箱能够实时检测内部的湿度

就是它做除霜或者做制冷的时候

就可以更加准确地去控制它的功率

然后来实现我们更高的能效

然后第二个是在比如说在空调暖通系统

那同样的

过去的空调，比如我小时候的空调

都是一开机它就一直制冷，空气就会变得很干

这些并不太舒服

特别是如果是开暖气更加是这样子

所以说如果你在空调上加入这种湿度传感器

那就可以在舒适性

包括节能上面都会有很多很大的好处

然后往下是一些线控的一些模块

比如说中央空调

如果你要做一个很炫的功能

要同时显示很多参数

那样的话就可以在里面加上湿度传感器

然后做一些这样的测量

因为我们的体积很小

精度很高

所以的话就很适合这种的应用

往下，这个是我们的参考设计

我们做这样一个小模块

他用我们刚刚说 HDC 这样一个芯片

加上一个 2.4G 那种无线的模块

然后做那种小板

它用一颗纽扣电池来供电

可以用十年的寿命

我们可以把它随便扔在家里某个角落或工厂某个角落

它就可以实时监测那个点的湿度跟温度

然后可以通过这个无线来传到你的手机也好

什么终端也好

这样就非常方便

又不需要拉线

大家可以搜这个编号

就可以找到对应的一些参考的设计资料

前面说的是温度传感器

往后第二块就是我们的温湿度传感器

其实主要就是湿度

温度是送的，送给大家用的

只要你买一个湿度传感器

它就肯定会送一个温度传感器

那个免费

那我们先做一个基础知识的介绍

什么叫相对湿度

所谓相对湿度就是我们空气中

实际的水汽的值

然后除以空气里面

那个饱和的水汽点

就那个露点

它那个比例就相对湿度

比如说如果我的相对湿度到 100%

就说明我们的空气中水的浓度

已经达到结露的浓度

所以这种情况下

你在桌面、地面、窗户

可能都会看到水珠

那这个时候就是 100% 的湿度

这个相对湿度

它是跟温度是息息相关的

这里我们给出一个大致的关系

如果我的温度有 1°C 的变化

这个相对湿度就会有 4% 的变化

所以说为什么大家买一个湿度传感器

我们要送一个温度传感器

因为湿度跟温度会有关系

所以为了我们给大家一个精确的湿度值

我们就必须在 IC 内部要换一个温度传感器在里面

然后做一个校准

然后来方便大家使用

你们就直接芯片一上电

I2C读就可以出来数据

也不需要做什么校准的工作

我们是怎么测这个湿度的

这个其实也是跟传统的方式相关

也是用电容的方式

这个是我们 IC 内部的结构图

这个 IC 会有两个金属面板

在这面板上方

我们会放一层叫聚酰亚胺这样一个吸水材质

这个材质它会吸收水分的

这两个金属面板跟这个材质

三者就会形成一个电容

当这个材质吸收水分的时候

它的介电常数就会改变

就会引起电容值的改变

我们这个 IC 通过测量电容值的变化

然后再根据温度做校准

就可以得到一个准确的相对湿度值给到大家

这个是目前我们最主推的一个芯片

就是 HDC1080

大家只要记住两个参数

第一个它的相对湿度的精度能到正负 2%

第二个是它送的温度传感器的精度能到正负 0.2°C

是一个非常精确的传感器

那这边是一个对比了

这个是我们现在最新的 2% 的精度

然后温度是 0.2

那比我们的对手都是领先的

封装方面的话我们有两种封装

一种是 QFN

因为我们前面讲到我们要测湿度

必须要把一个内部吸水的材质给露在空气中

那样吸收水分才能测出来

所以说这种湿度传感器的话

我们就必须要开一个窗口

然后让这个吸水材质露出来

这样才能够测量出湿度

所以我们会有两种封装

一种是窗口开在那个芯片下方的

就开在芯片肚皮上的 BGA 的封装

那这样子的话

当芯片焊在 PCB 板上的时候

水汽可以进入到这个窗口里面

同时可以防止那灰尘的进入

这是第一个

第二种是叫 QFN 的封装

这种封装我们是把窗口开在 IC 的上方

这样直接可以感应那个水汽

这样的好处是焊接方便

但是坏处是你的这个地方容易积尘

如果万一灰尘把这个积满了

那可能就没法去正确测量湿度值

所以就需要加一些防尘的措施

这款是 HDC 的传感器

那这个项目再跟大家分享一下

这个湿度传感器能用到什么地方

其实我们看看这些图

那包括汽车

白色家电

空调、打印机都会有这种应用

那比如说在白电

比如说电冰箱和微波炉

微波炉大家都知道

微波的加热效果是跟湿度有关系的

如果湿度越高好像是效果越差

如果我在这个微波炉里面放一个湿度传感器

就可以根据当前的湿度值来动态调节

微波的强度

从而保证我的加热的效果

是一个恒定一致的值

然后同样在电冰箱

电冰箱我们知道有一种叫除霜的功能

那老式的冰箱

它除霜的时候都是用最大功率一直这么开

把霜给吸掉

这样的话可能能效就会相对有些不足

如果这个时候冰箱能够实时检测内部的湿度

就是它做除霜或者做制冷的时候

就可以更加准确地去控制它的功率

然后来实现我们更高的能效

然后第二个是在比如说在空调暖通系统

那同样的

过去的空调，比如我小时候的空调

都是一开机它就一直制冷，空气就会变得很干

这些并不太舒服

特别是如果是开暖气更加是这样子

所以说如果你在空调上加入这种湿度传感器

那就可以在舒适性

包括节能上面都会有很多很大的好处

然后往下是一些线控的一些模块

比如说中央空调

如果你要做一个很炫的功能

要同时显示很多参数

那样的话就可以在里面加上湿度传感器

然后做一些这样的测量

因为我们的体积很小

精度很高

所以的话就很适合这种的应用

往下，这个是我们的参考设计

我们做这样一个小模块

他用我们刚刚说 HDC 这样一个芯片

加上一个 2.4G 那种无线的模块

然后做那种小板

它用一颗纽扣电池来供电

可以用十年的寿命

我们可以把它随便扔在家里某个角落或工厂某个角落

它就可以实时监测那个点的湿度跟温度

然后可以通过这个无线来传到你的手机也好

什么终端也好

这样就非常方便

又不需要拉线

大家可以搜这个编号

就可以找到对应的一些参考的设计资料