Отслеживание условий с помощью цифровых датчиков влажности

Будь то сбор измерений следовых газов, создание идеальной среды для чувствительных химических реакций или настройка обратной связи для системы в суровых условиях, датчик влажности будет играть ключевую роль в вашей системе. В наличии есть как цифровые, так и аналоговые датчики влажности, хотя цифровые датчики влажности упрощают коммуникацию с любой цифровой электронной системой.

В настоящее время большинство датчиков влажности комбинируются с датчиком давления, датчиком температуры или обоими. Некоторые датчики влажности даже объединяются с газовыми датчиками для атмосферных измерений, поскольку наличие водяного пара действует как катализатор в некоторых атмосферных химических реакциях. Это дает конструкторам систем значительную гибкость для адаптации их системы к различным условиям, где мониторинг газов является реальной проблемой.

Цифровые датчики влажности и комбинированные датчики представлены в различных форм-факторах для разных приложений. Если вы создаете закрытую экологическую систему, вы можете использовать температурный датчик, который подключается к печатной плате или модулю DAQ за пределами вашей экологической камеры. В качестве альтернативы, эти датчики доступны в виде ИС, которые могут быть размещены непосредственно на пользовательской печатной плате или на оценочной плате.

Отклик и выходной сигнал

Цифровые датчики влажности, упакованные в ИС, обычно имеют точность в пределах 3% относительной влажности, хотя этот диапазон точности может увеличиваться на 1-2% при очень высоких или низких температурах. Если вам нужны чрезвычайно точные аналитические измерения, вам следует использовать датчик влажности типа пробника. У этих датчиков может быть более длительное время отклика, поскольку внутри они измеряют большое количество измерений, чтобы обеспечить стабильное показание влажности.

Простейшие датчики влажности выдают аналоговый сигнал, который может быть прочитан с помощью АЦП, или цифровой сигнал, который выдается внутренним АЦП. Если вам нужно подключиться к микроконтроллеру, многие ИС датчиков влажности будут отправлять данные через I2C или SPI. Возможность использования SPI позволяет легко интегрировать эти устройства в сети датчиков, предотвращая конфликты адресов.

Набор датчиков влажности, газа, положения и CO2

Параметры, которые следует учитывать при выборе датчика влажности

Экологические датчики могут понадобиться в местах, куда другие электронные системы никогда бы не решились зайти. Как таковые, вам нужно будет учитывать такие вопросы, как рабочая температура и давление. Датчики влажности и комбинированные датчики влажности/температуры, упакованные в виде ИС, которые размещаются на печатных платах, должны быть помещены в упаковку, предотвращающую конденсацию на чувствительных участках платы, особенно если этот датчик будет использоваться в чрезвычайно влажных условиях.

Еще одна проблема - наличие коррозийных газов в испытательной среде. В некоторых средах могут содержаться коррозийные газы, и вода может действовать как катализатор для коррозии металлических компонентов. Если это так, вы можете захотеть использовать датчик влажности типа пробника, а не размещать ИС на печатной плате, поскольку пробник легче изолировать от контроллерной платы или модуля DAQ.

Если вы строите систему, работающую с несколькими электронными компонентами или датчиками, правильный цифровой датчик влажности с пробным типом подключения легче интегрировать с LabVIEW, поскольку он не требует отдельного микроконтроллера для обработки данных. Выходной сигнал этих датчиков обычно представляет собой постоянное напряжение от АЦП с линейной реакцией на определенном диапазоне влажности, что позволяет легко преобразовать выходной сигнал в реальное значение влажности.

Sensiron, SHTC1

Датчик SHTC1, сочетающий в себе измерения влажности и температуры, поставляется в виде поверхностного монтажного интегрального схемы с компактным размером. Хотя он не является лучшим выбором для чрезвычайно точных измерений влажности, его цена настолько низка, что он может использоваться в массовых потребительских приложениях. Этот датчик поддерживает быструю цифровую связь I2C с частотой тактирования SCL до 400 кГц. Убедитесь, что вы развязали питание и земляные контакты с помощью конденсатора на 100 нФ. Sensiron также продает плату оценки для этого компонента.

SHTC1... специально разработан для преодоления традиционных ограничений по размеру, потреблению энергии и соотношению производительности к цене, чтобы удовлетворить текущим и будущим требованиям. Технология CMOSens^® от Sensirion предлагает полную систему датчика на одном чипе, состоящую из емкостного датчика влажности, датчика температуры с полосовым зазором, аналоговой и цифровой обработки сигналов, АЦП, памяти калибровочных данных и цифрового интерфейса связи, поддерживающего быстрый режим I2C.

Типичная схема применения на странице 6 технического описания Sensiron SHTC1

Texas Instruments, HDC1080

Датчик HDC1080 обеспечивает высокоточные измерения влажности и температуры при низком потреблении энергии в корпусе интегральной схемы с 6 выводами. Если потребление энергии в вашей системе вызывает беспокойство, этот датчик будет работать с потреблением около 100 мкА в активном режиме и от 100 до 200 нА в режиме сна. С серийной связью I2C разрешением 8, 11 или 14 бит, этот датчик обеспечивает измерения высокого разрешения. Однако существует риск столкновения адресов, если этот датчик интегрирован в большую сеть.

Одной из ключевых особенностей HDC1080 является его низкое потребление энергии, что делает устройство подходящим для приложений с батарейным питанием или сбором энергии. В этих приложениях HDC1080 большую часть времени находится в режиме сна: с типичным потреблением тока 100нА в режиме сна, среднее потребление тока минимально. Его низкое потребление в режиме измерения минимизирует любой саморазогрев.

Найдено на странице 9 технического описания HDC1080

Adafruit Industries, BME680

Одним из чрезвычайно универсальных комбинированных датчиков является Adafruit BME680, который объединяет измерение влажности, температуры, летучих органических соединений (VOC) и барометрического давления на одной плате. Эта плата имеет встроенные опции связи I2C и SPI, малые габариты и может быть подключена к любому микроконтроллеру, включая Arduino. Вы можете использовать связь I2C со скоростью до 3,4 МГц или SPI (3 или 4 провода) со скоростью до 10 МГц, чтобы избежать коллизий адресов в системах с большим количеством датчиков.

Adafruit упростила управление этой платой на Python или с помощью модуля CircuitPython BME680. Этот модуль позволяет легко писать код на Python, который считывает влажность, температуру, концентрацию VOC и давление с датчика. Вы даже можете использовать показания давления для расчета высоты, сравнив измеренное давление с давлением на уровне моря. Этот датчик можно использовать с любой платой микроконтроллера CircuitPython.

BME680... содержит небольшой датчик MOX. Нагретый металлоксид изменяет сопротивление в зависимости от летучих органических соединений (VOC) в воздухе, поэтому его можно использовать для обнаружения газов и алкоголей, таких как этанол, алкоголь и оксид углерода, и проведения измерений качества воздуха. Обратите внимание, что он дает одно значение сопротивления с общим содержанием VOC, он не может различать газы или алкоголи.

Найдено на странице 16 технического описания 2652

Использование цифрового датчика влажности, сочетающего в себе другие функции, может обеспечить точные измерения температуры и газов с минимальным размером. Независимо от того, включаете ли вы маленький цифровой датчик на плате расширения или хотите использовать экологический зонд, который предоставляет множество измерений в одной упаковке, вы найдете множество вариантов на Octopart.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе наших последних статей.