Suivi des environnements avec des capteurs d'humidité numériques

Que ce soit pour recueillir des mesures de gaz trace, créer un environnement idéal pour des réactions chimiques sensibles, ou configurer une boucle de rétroaction pour un système dans un environnement difficile, un capteur d'humidité jouera un rôle crucial dans votre système. Des capteurs d'humidité numériques et analogiques sont disponibles, bien que les capteurs d'humidité numériques simplifient la communication avec tout système électronique numérique.

De nos jours, la plupart des capteurs d'humidité sont combinés à un capteur de pression, un capteur de température, ou les deux. Certains capteurs d'humidité sont même combinés à des capteurs de gaz pour des mesures atmosphériques puisque la présence de vapeur d'eau agit comme un catalyseur dans certaines réactions chimiques atmosphériques. Cela offre aux concepteurs de systèmes une flexibilité significative pour adapter leur système à différents environnements où la surveillance des gaz est une préoccupation réelle.

Les capteurs d'humidité numériques et combinés se présentent sous une variété de formes pour différentes applications. Si vous construisez un système environnemental confiné, vous pouvez utiliser une sonde de température qui se connecte à un PCB ou un module DAQ à l'extérieur de votre chambre environnementale. Alternativement, ces capteurs sont disponibles sous forme de CI qui peuvent être placés directement sur un PCB personnalisé ou une carte d'évaluation.

Réponse et sortie de signal

Les capteurs d'humidité numériques emballés sur des CI sont généralement précis à 3% d'humidité relative, bien que cette plage de précision puisse augmenter de 1 à 2% à des températures très élevées ou très basses. Si vous avez besoin de mesures extrêmement précises, de qualité analytique, il serait conseillé d'utiliser un capteur d'humidité de type sonde. Ces capteurs peuvent avoir un temps de réponse plus long car ils mesurent en interne un grand nombre de mesures afin de fournir une lecture d'humidité stable.

Les capteurs d'humidité les plus simples émettront un signal analogique qui peut être lu avec un ADC, ou un signal numérique qui est émis par un ADC interne. Si vous avez besoin d'interfacer avec un microcontrôleur, de nombreux CI de capteurs d'humidité enverront des données via I2C ou SPI. L'option d'utiliser SPI permet d'intégrer facilement ces dispositifs dans des réseaux de capteurs tout en évitant les collisions d'adresses.

Un ensemble de capteurs d'humidité, de gaz, de position et de CO2

Paramètres à considérer lors du choix d'un capteur d'humidité

Les capteurs environnementaux peuvent devoir aller dans des endroits où d'autres systèmes électroniques n'oseraient jamais s'aventurer. En tant que tel, vous devrez considérer des problèmes tels que la température et la pression de fonctionnement. Les capteurs d'humidité et les capteurs combinés humidité/température emballés comme des CI qui sont placés sur des PCB devraient être placés dans un emballage qui empêche la condensation sur des zones sensibles de la carte, surtout si ce capteur sera utilisé dans des environnements extrêmement humides.

Un autre problème est la présence de gaz corrosifs dans l'environnement de test. Certains environnements contiendront des gaz corrosifs, et l'eau peut agir comme un catalyseur pour la corrosion sur les composants métalliques. Si c'est le cas, vous pourriez vouloir utiliser un capteur d'humidité de type sonde plutôt que de placer un CI sur un PCB car il est plus facile d'isoler la sonde de la carte contrôleur ou du module DAQ.

Si vous construisez un système qui fonctionne avec plusieurs composants électroniques ou capteurs, le bon capteur d'humidité numérique de type sonde est plus facile à intégrer avec LabVIEW car il ne nécessite pas de microcontrôleur séparé pour traiter les données. La sortie de ces capteurs est généralement juste une tension continue provenant d'un CAN avec une réponse linéaire sur la plage d'humidité spécifique, permettant une conversion facile entre le signal de sortie et la valeur réelle de l'humidité.

Sensiron, SHTC1

Le SHTC1 est un capteur combiné d'humidité/température livré sous forme de CI monté en surface avec un encombrement compact. Bien qu'il ne soit pas le choix idéal pour des mesures d'humidité extrêmement précises, son prix est suffisamment bas pour qu'il puisse apparaître dans des applications grand public à volume élevé. Ce capteur prend en charge la communication numérique I2C rapide avec une fréquence d'horloge SCL allant jusqu'à 400 kHz. Assurez-vous de découpler les broches d'alimentation et de masse avec un condensateur de 100 nF. Sensiron vend également une carte d'évaluation pour ce composant.

Le SHTC1...est strictement conçu pour dépasser les limites conventionnelles en termes de taille, de consommation d'énergie, et de rapport performance/prix afin de répondre aux exigences actuelles et futures. La technologie CMOSens^® de Sensirion offre un système de capteur complet sur une seule puce, comprenant un capteur d'humidité capacitif, un capteur de température à écart de bande, un traitement de signal analogique et numérique, un convertisseur A/N, une mémoire de données de calibration, et une interface de communication numérique prenant en charge le mode rapide I2C.

Circuit d'application typique de la page 6 de la fiche technique du Sensiron SHTC1

Texas Instruments, HDC1080

Le HDC1080 fournit des mesures d'humidité et de température très précises avec une faible consommation d'énergie dans un boîtier CI à 6 broches. Si la consommation d'énergie dans votre système est une préoccupation, ce capteur fonctionnera à environ 100 uA en activité et de 100 à 200 nA en mode veille. Avec une communication série de 8, 11 ou 14 bits via I2C, ce capteur fournit des mesures de haute résolution. Cependant, il existe un risque de collisions d'adresses si ce capteur est intégré dans un grand réseau.

Une des caractéristiques clés du HDC1080 est sa faible consommation d'énergie, ce qui rend le dispositif adapté dans les applications sur batterie ou de récupération d'énergie. Dans ces applications, le HDC1080 passe la plupart du temps en mode veille : avec une consommation de courant typique de 100nA en mode veille, la consommation de courant moyenne est minimale. Sa faible consommation en mode de mesure minimise tout auto-échauffement.

Trouvé à la page 9 de la fiche technique HDC1080

Adafruit Industries, BME680

Un capteur combiné extrêmement polyvalent est le Adafruit BME680, qui combine la détection de l'humidité, de la température, des gaz COV et de la pression barométrique sur une seule carte. Cette carte dispose d'options de communication I2C et SPI intégrées, d'un petit format et peut être connectée à n'importe quel microcontrôleur, y compris Arduino. Vous pouvez utiliser la communication I2C jusqu'à 3,4 MHz ou SPI (3 ou 4 fils) jusqu'à 10 MHz pour éviter les collisions d'adresses dans les systèmes avec un grand nombre de capteurs.

Adafruit a facilité le contrôle de cette carte en Python ou avec le module CircuitPython BME680. Ce module vous permet d'écrire facilement du code Python qui lit l'humidité, la température, la concentration en COV et la pression du capteur. Vous pouvez même utiliser les mesures de pression pour calculer l'altitude en comparant la pression mesurée à celle au niveau de la mer. Ce capteur peut être utilisé avec n'importe quelle carte microcontrôleur CircuitPython.

Le BME680...contient un petit capteur MOX. L'oxyde métallique chauffé change de résistance en fonction des composés organiques volatils (COV) présents dans l'air, il peut donc être utilisé pour détecter les gaz & alcools tels que l'Éthanol, l'Alcool et le Monoxyde de Carbone et effectuer des mesures de la qualité de l'air. Notez qu'il vous donnera une valeur de résistance, avec le contenu global en COV, il ne peut pas différencier les gaz ou les alcools.

Se trouve à la page 16 de la fiche technique 2652

Utiliser un capteur d'humidité numérique combiné à d'autres fonctionnalités peut fournir des mesures précises de température et de gaz avec une empreinte minimale. Que vous incorporiez un petit capteur numérique sur une carte d'extension ou que vous souhaitiez utiliser une sonde environnementale qui fournit de nombreuses mesures avec un seul paquet, vous trouverez de nombreuses options sur Octopart.

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