模擬電子數字溫濕度傳感器

1、數字溫濕度傳感器SHT 1x / SHT 7xSHT7x（請以英文為準，譯文參考）SHT1x_ 相對濕度和溫度測量_ 兼有_ 全標定輸出，無需標定即可互換使用_ 卓越的長期穩(wěn)定性_ 兩線制數字接口，無需額外_ 基于請求式測量，因此低能耗_ 表面貼片或 4 針引腳安裝_ 超小尺寸_ 自動休眠_ 超快響應時間SHT1x / SHT7x 產品概述SHTxx 系列產品是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片，提供全標定的數字輸出。它采用專利的 CMOSens 技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同每個傳感器都在極為精確的濕

2、度腔室中進行標定，以鏡面冷凝式濕度計為參照。校準系數以程序形式在 OTP 內存中，在標定的過程中使用。兩線制的串行接口與的電壓調整，使系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗，使其成為各類應用的首選。產品提供表面貼片 LCC 或 4 針單排引腳封裝。特殊封裝形式可根據用戶需求而提供。一上，與 14 位的 A/D 轉換器以及串行接口電路實現無縫連接。因此，該產品具有品質卓越、超快響應、能力強、極高的性價比等優(yōu)點。應用領域框圖_ 暖通空調 HVAC_ 汽車_ 消費品_氣象站_濕度調節(jié)器_除濕器_ 測試及檢測設備器_ 自動控制_ 家電_ 醫(yī)療校驗器SCKDATA濕度 傳感器數字2-線 接口&

3、CRC發(fā)生器GNDVDD溫度 傳感器訂貨信息型號測濕精度%RH測溫精度在 25封裝SHT 113.00.4SMD（LCC）SHT 152.00.3SMD（LCC）SHT 713.00.44-pin 單排直插SHT 751.80.34-pin 單排直插:/1/2fax:大連北方測控工程lification_ 數據DA1傳感器性能說明表 1傳感器性能說明圖 1相對濕度、溫度和的精度曲線2接口說明Vdd2.2.1串行時鐘輸入 (SCK)GNDuC(master)SCK 用于微處理器與 SHTxx 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。2.2.2串行數據 (DATA

4、)SHT1x(slave)DATASCKVdd 2.4 - 5.5V圖 2典型應用電路DATA 三態(tài)門用于數據的。DATA 在 SCK 時鐘2.1 電源引腳SHTxx 的供電電壓為下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在 SCK 時鐘上升沿有效。數據傳輸期間，在 SCK 時鐘時，DATA2.45.5V。傳感器上電后，要必須保持穩(wěn)定。為避免信號，微處理器應驅動等待 11ms 以越過“休眠”狀態(tài)。在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。2.2 串行接口 (兩線雙向)DATA 在低電平。需要一個外部的上拉電阻（例如：10k）將信號提拉至阻通常已包含在微

5、處理器的特性，參見表 5。（參見圖 2）。上拉電 I/O 電路中。詳細的 IOSHTxx 的串行接口，在傳感器信號的及電源損耗方面，都做了優(yōu)化處理；但與 I2C 接口不兼容，詳情參見 FAQ .(1) 每支 SHTxx 傳感器在 25（77 F）和 48（118.4 F），均進行過全量程 RH 精度標定。(2) 默認的測量精度為 14bit（溫度）和 12bit（濕度），通過狀態(tài)寄存器可分別降至 12bit 和 8bit。v2.02 2004.072/2參數條件Min.Typ.Max.濕度分辨率 (2)0.50.030.03%RH81212Bit重復性0.1%RH精度 (1)不確定性線性化參見

6、圖 1互換性可完全互換非線性度原始數據3%RH線性化1%RH量程范圍0100%RH響應時間1/e (63%)緩慢空氣4S遲滯1%RH長期穩(wěn)定性典型值95 %RH) 環(huán)境中，加熱傳感器可預防結在露，同時縮短響應時間，提高精度。警告: 加熱 SHTxx 后溫度升高、相對濕度降低，較之加熱前，示值略有差異。2.4 電氣特性(1)VDD=5V，T = 25，除非特殊標注圖 7狀態(tài)寄存器寫圖 8狀態(tài)寄存器讀表 4SHTxx DC 特性表 32.3.1狀態(tài)寄存器位測量分辨率默認的測量分辨率分別為 14bit（溫度）、12bit（濕度），也可分別降至 12bit 和 8bit。通常在高速或超低功耗的應用中采

7、用該功能。表 5SHTxx I/O 信號特性2.3.2“電量電量”功能可監(jiān)測到 Vdd 電壓低于 2.47V 的TRTCLHTFFSCK狀態(tài)。精度為0.05V。SCK2.3.3加熱元件上集成了一個可通斷的加熱元件。接通后，可將 SHTxx 的溫度提高大約 5（9）。功耗增加 8mA 5V。應用于：TVTHOTSUDATA圖 9時序圖1)(2)(3)試樣參數周期抽檢但非 100% 檢測每秒進行一次 8bit 精度的測量，不加載OTP每秒進行一次 12bit 精度的測量v2.02 2004.074/4參數條件MypMaFSCKSCK 頻率VDD 4.5 V10MHzVDD 2.471對應 Vdd

8、2.47X無默認值,此位僅在測量結束后更新5預留04預留03測試, 不使用02R/W加熱0關1R/W不從 OTP 加載0加載0R/W1= 8bit RH / 12bit T 分辨率 0=12bit RH / 14bit T 分辨率012bit RH 14bit T參數條件Min.Typ.Max.供電 DC2.455.5V供電電流測量550A平均2(2)28(3)A休眠0.31A低電平輸出電壓020%Vdd輸出電壓75%100%Vdd低電平輸入電壓下降沿020%Vdd輸入電壓上升沿80%100%Vdd焊盤上的輸入電流1A輸出峰值電流on4mA三態(tài)門 (off)10A輸出轉換為物理量相對濕度為了補

9、償濕度傳感器的非線性以獲取準確數據，建議使用如下公式 1修正讀數：RHlinear c1 c 2 SORH c 3 SORH23.2 溫度由能隙材料 P(正比于絕對溫度) 研發(fā)的溫度傳感器具有極好的線性。可用如下公式將數字輸出轉換為溫度值：Temperature d1 d2 SOT表 6濕度轉換系數簡化的修正算法，可參閱應用說明“相對濕度與溫度的非線性補償”。濕度傳感器對電壓基本上沒有依賴性。表 8在溫度轉換系數 工作條件下測量溫度時，可使用進一步的補償算法以獲取高精度?？蓞㈤啈谜f明“相對濕度與溫度的非線性補償”。3.3 由于濕度與溫度經由同一塊列產品可以同時實現高質量的測量，SHTxx 系

10、測量。可參閱應 用說明“計算”。 圖 103.1.1從 SORH 轉換到相對濕度相對濕度對于溫度依賴性的補償由于實際溫度與測試參考溫度25 (77)的顯著不同， 應考慮濕度傳感器的溫度修正系數： RHtrue (T C - 25)(t1 t 2 SORH) RHlinear表 7溫度補償系數相當于 0.12 %RH / 50 %RH1 SORH 表示傳感器的相對濕度輸出v2.02 2004.075/5SORHt1t212 bit0.010.000088 bit0.010.00128d2 d2 14bit0.010.01812bit0.040.072VDDd1 d1 5V-40.00-40.00

11、4V-39.75-39.503.5V-39.66-39.353V-39.60-39.282.5V-39.55-39.23SORHc1c2c312 bit-40.0405-2.8 * 10-68 bit-40.648-7.2 * 10-4應用信息工作與%RH條件4.6 光線SHTxx 對光線不敏感。但長時間在光下或100806040200um operating conditions紫外線輻射中，會使外殼老化。4.7 用于密封和安裝的材質許多材質吸收濕氣并將充當緩沖器的角色，這會加大響應時間和遲滯。因此傳感器周邊的材質應謹慎Normal operating conditionsC選用。使用的材料

12、有：所有的金屬, LCP,-40-20020406080 100 120POM (Delrin), PTFE (Teflon), PE, PEEK，PP, PB, PPS, PSU, PVDF, PVF圖 11建議的工作條件用于密封和粘合的材質（保守）：使用充超出建議的工作范圍可能導致最大 3%的 RH 信號暫時性漂移。當恢復到正常工作條件后，傳感器會緩慢自恢復到校正狀態(tài)?？蓞㈤?4.3 小節(jié)的“恢復滿環(huán)氧樹脂的方法進行電子元件的封裝，或是硅樹脂。這些材料的氣體也有可能污染SHTxx(見 4.2)。加工后應將傳感器置于通風良好處，或在50的環(huán)境中干燥24小時，以使其在封裝前將污染氣體。接線注意

13、事項與信號完整性使SCK和DATA信號線平行并盡可能使間距超過 10cm（如使用導線），否則將導致串擾和信號丟失。解決方法是在兩個信號線之間放置VDD和/或 GND。詳情可參閱應用說明“ESD、latch-up和EMC”。 如使用導線，應在電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。產品資質本品已經通過了大量的多種環(huán)境測試。處理”以加速恢復進程。在使用，會加速產品的老化。條件下的長時間4.2在化學物質中用于濕度測量的聚合物會受到化學蒸汽的侵蝕，化學物質在聚合物中的擴散可能導致測量元件精度的漂移與靈敏性下降。在純凈的環(huán)境中，污染物將緩慢。下文所述的恢復處理將加速實

14、現這一過程。強化學污染可能導致傳感器的徹底損壞。4.3 恢復處理在工作條件或化學蒸汽中的傳感器，可通過如下處理，使其恢復到校準狀態(tài)。在 80-90 (176-194) 和74%RH 的濕度條件下保持48 小時（重新水合）4.4 溫度影響氣體的相對濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測量濕度時，應盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。如果與熱量的電子元件共用一個印刷線路板，在安裝時應盡可能將SHTxx遠離電子元件，并安裝在熱源下方，同時保持外殼的良好通風。為降低熱傳導，SHT1x 與印刷電路板其它部分的銅鍍層應盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙 ( 參見圖 13 ) 。表 9品質測試 (摘錄)

15、4.5薄膜4.10 ESD (靜電)薄膜可防止灰塵進入，以保護傳感器。同時會減少化學蒸汽的濃度。為獲取最佳的響應時間，薄膜內的空氣量必須保持在最少。對于 SHT1X 封裝系列，ESD靜電符合MIL STD 883E method 3015標準。電路閉鎖測試依據JEDEC 17標準，滿足強制電流在100 mA，環(huán)境溫度Tamb = 80條件下不閉鎖。詳情可參閱應用說明“ESD、latch-up、EMC”。使用 SF1 型過濾罩，以達到最優(yōu)的盛世IP67 保護等級。(1)溫度傳感器通過了所有的測試，沒有任何漂移。 亦 100%通過包裝及電子測試。v2.02 2004.076/6環(huán)境標準結果(1)溫

16、度循環(huán)JESD22-A104-B -40/ 125, 1000c符合本手冊高溫蒸煮JESD22-A110-B2.3bar 1255%RH+2 %RH 的可逆漂移食鹽蒸氣DIN-50021ss符合本手冊冷凝空氣-符合本手冊冷凍循環(huán)完全浸沒-20 / +90, 100cy30min 駐留時間+2 %RH 的可逆漂移多種汽車化學品DIN 72300-5符合本手冊香煙煙幕相當于在中型汽車上 15 年符合本手冊包裝信息SHT1x (表面貼裝)手動焊接，在最高 350的溫度條件下接觸時間須少于 5 秒。焊接后，將傳感器在74%RH的環(huán)境下存放至少48小時，以保證聚合物的重新水合。詳情可參閱應用說明“焊接規(guī)

17、程”。5.1.4安裝舉例表 105.1.1SHT1x 引腳說明包裝類型SHT1x 采用表面貼裝LCC（無鉛載體）包裝縫隙用以減少來自PCB 的熱傳導方式。液晶聚合物環(huán)氧包覆外殼，標準0.8 mm FR4襯底。不含鉛、鉻、 。尺寸：7.625.082.5 mm重量：100 毫克圖 13SHT1x PCB 安裝舉例生產日期用白色數字標識于傳感器頂部，格式為wwy. e.g.” 351” =k 35, 2001.使用 SF1 型薄膜過濾罩可以達到 IP67 的保護等級。使用外殼包裝，可以保護不受保證高精度的濕度測量。，從而5.1.2條件SHT1x 置于標準 IC 管中，每管 80 片，或以12mm

18、膠帶卷裝。膠盤以條形碼或可讀做單獨標記。o-ringhousinghousingFiltercapSHT1x圖 125.1.3膠帶結構和單片包裝焊接信息PCB使用標準的回流焊爐，在最高 235的溫度條件下不超過 30 秒。melted plastic pin圖 14SHT1x 安裝舉例Top ViewSide Viewmended PCB Footpr1.15(0.04)1.49(0.06)1.9(0.07)sensor openingNCNC1NC2NC3NC4NC2.44 (0 1) 3.48 (0.137)1.81.8actual size(0.07)(0.07)7.08 (0.278)

19、4.88 (0.19)v2.02 2004.077/7圖寸圖和引腳尺寸 mm (inch)7.42 (0.29)6.88 (0.27)1.271.81(0.07) (0.05)3.99 (0.16) 0.6(0.02)5.22 (0.2)2.54.61 (0.2)0.47(0.018)0.8(0.03)No copper inside this field1.27 1.271.27(0.05)(0.1)0.8(0.03)Pin名稱注釋1GND地2DATA串行數據, 雙向3SCK串行時鐘, 輸入4VDD供電 2.4 - 5.5 VNC剩余引腳連結5.2 SHT7x (4-pin 單排引腳)表 1

20、15.2.1SHT7x 引腳說明包裝類型1SHT7x采用4針的單排引腳形式包裝。液晶聚合物環(huán)氧包覆外殼，標準0.8 mm FR4襯底。不含鉻、。傳感器頭部通過小橋接器實現與引腳的連接，以降低熱傳導及響應時間。傳感器頭部背面的鍍金板與 GND引腳相連。在背面VDD與GND之間安裝了一個100nF的電容。所有引腳均鍍金處理，以防腐蝕。可焊接使用，也可與1.27 mm (0.05”)的插槽匹配。例如： Preci-dip / Mil-Max 851-93-004-20-001或類似產品。總重量：168 mg, 傳感器頭部重量：73 mg生產日期用白色數字標識于傳感器頂部，格式為wwy. e.g. “351” =k 35, 2001.5.2.2條件SHT7x 以 32mm 膠帶卷裝。每個直徑為 13圖 17SHT7x 尺寸 mm (inch)英寸的標準膠盤可裝 500 片。膠盤以條形碼或可讀做單獨標記。圖 165.2.3膠帶結構和單片包裝焊接信息使用標準的波動焊爐，在最高 250的溫度條件下不超過 30 秒。手動焊接，在最高 350的溫度條件下接觸時間須少于 5 秒。焊接后，將傳感器在74%RH的環(huán)境下存放至少48小時，以保證聚合物的重新水合。詳情可參閱應用說明“焊接規(guī)程”。1 可根據特殊需求提供其它包裝方式。v2.02 2004.078