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单片智能化温度/温度传感器 来源: 本站 发布时间:2011/11/14 9:31:58

单片智能化温度/温度传感器

  2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、SHT15型智能化温度/温度传感器,其形状尺寸仅为7.6(mm)×5(mm)×2.5(mm),体积与火柴头相近。出厂前,每只传感器都在温度室中做过精密尺度,尺度系数被编成相应的程序存入校准存储器中,在丈量过程中可对相对湿度进行自动校准。它们不仅能正确丈量相对温度,还能丈量温度和露点。丈量相对温度的范围是0~100%,分辨力达0.03%RH,最高精度为±2%RH。丈量温度的范围是-40℃~+123.8℃,分辨力为0.01℃。丈量露点的精度<±1℃。在丈量湿度、温度时A/D转换器的位数分别可达12位、14位。利用降低分辨力的方法可以进步丈量速率,减小芯片的功耗。SHT11/15的产品互换性好,响应速度快,抗干扰能力强,不需要外部元件,适配各种单片机,可广泛用于医疗设备及温度/湿度调节系统中。

  芯片内部包含相对温湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器(E2PROM)、易失存储器(RAM)是、状态寄存器、轮回冗余校验码(CRC)寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。其丈量原理是首先利用两只传感器分别产生相对湿度、温度的信号,然后经由放大,分别送至A/D转换器进行模/数转换、校准和纠错,最后通过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至μC。鉴于SHT11/15输出的相对湿度读数值与被测相对湿度呈非线性关系,为获得相对湿度的正确数据,必需利用μC对读数值进行非线性补偿。此外当环境温度TA≠+25℃时,还需要对相对温湿度传感器进行温度补偿。

  芯片内部有一个加热器。将状态寄存器的第2位置“1”时该加热器接通电源,可使传感器的温度大约升高5℃,电源电流亦增加8mA(采用+5V电源)。使用加热器可实现以下三种功能:①通过比较加热前后测出的相对湿度值及温度值,可确定传感器是否正常工作;②在湿润环境下使用加热器,可避免传感器凝露;③丈量露点时也需要使用加热器。

  露点也是湿度丈量中的一个重要参数,它表示在水汽冷却过程中最初发生结露的温度。为了计算露点,Sensirion公司还向用户提供一个丈量露点的程序“SHT xdp.bsx”。利用该程序可以控制内部加热器的通、断,再根据所测得的温度值及相对湿度值计算出露点。在命令响应界面上运行此程序时,计算机屏幕上就显示提示符“>”。用户首先从键盘上输入字母“S”,然后输入相应的数字,即可获得下述结果:

  输入数字“1”时,丈量并显示出摄氏温度dgC=xx.x;

  输入数字“2”时,丈量并显示出相对湿度%RH=xx.x;

  输入数字“3”时,打开加热器,使传感器温度升高5℃;

  输入数字“4”时,封闭加热器,使传感器降温;

  输入数字“5”时,显示露点温度dpC=xx.x。

  4 集成温湿度传感器典型产品的技术指标

  集成温湿度传感器典型产品的主要标详见表1。由表可见,集成温湿度传感器的丈量范围一般可达到0~100%。但有的厂家为保证精度指标而将丈量范围限制为10%~95%。设计+3.3V低压供电的湿度/温度测试系统时,可选用SHT11、SHT15传感器。这种传感器在丈量阶段的工作电流为550μA,均匀工作电流为28μA(12位)或2μA(8位)。上电时默以为休眠模式(Sleep Mode),电源电流仅为0.3μA(典型值)。丈量完毕只要没有新的命令,就自动返回休眠模式,能使芯片功耗降至最低。此外,它们还具有低电压检测功能。当电源电压低于+2.45V±0.1V时,状态寄存器的第6位立刻更新,使芯片不工作,从而起到了保护作用。

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