溫度與濕度的測量與控制已經成為生產生活中的一個重要組成部分,并且溫度與濕度緊密聯系,市場上溫濕度一體的傳感器相應而生。
溫濕度傳感器是一種能夠測量環(huán)境溫度和濕度的電子設備,主要由熱敏元件、濕敏元件、信號調理電路和外殼等幾個部分組成。它能夠感應環(huán)境中的溫度和濕度,并將這些信息轉化為所需的電信號。信號調理電路是將熱/濕敏元件輸出的電信號進行再處理的重要電路。它包括放大、補償、校準等多個環(huán)節(jié),能夠使傳感器輸出的信號更加穩(wěn)定,準確地反映環(huán)境溫濕度的變化。
溫濕度傳感器類型
溫濕度傳感器通常有兩種形式:電阻式和電容式,電容式傳感器具有比電阻式傳感器更線性的響應。電阻式溫濕度傳感器:電阻式溫濕度傳感器是基于熱/濕敏元件的電氣特性,隨環(huán)境中溫/濕度的變化而變化的原理進行測量的傳感器。溫/濕度的變化可導致熱/濕敏電阻阻值的變化,因阻值變化而產生的微弱電信號在經過信號調理電路處理后,就可以轉化為需要的電信號。
電容式溫濕度傳感器:這類傳感器通常包含一對平行的電極,當環(huán)境溫/濕度發(fā)生改變時,極板間高分子薄膜中的含水量發(fā)生變化,致使電容介電常數發(fā)生改變,進而導致電容量發(fā)生改變,而產生的微弱電信通過容值的變化
號在經過信號調理電路處理后,即可準確測量出當前環(huán)境的溫/濕度。
為什么需要信號調理
傳統(tǒng)的溫濕度傳感器對于溫濕度測量的精度難以保證,線性、重復性、漂移等性能往往不理想,而信號調理電路芯片的應用保證了傳感器低溫/濕漂和高線性度、高靈敏度的信號輸出。久好電子的JHM2031(/JHM2000)可以通過I2C或SPI接口輸出校準后的溫濕度數據,同時滿足用戶對精確度以及穩(wěn)定性的要求。
信號調理芯片設計
JHM2031(/JHM2000)是一款用于電容式傳感器的高分辨率信號調理芯片。待測電容直接連接到芯片輸入。集成的24-bit電容數字轉換器具有高分辨率和高線性度。
芯片支持單端、差分或全橋式的待測電容。默認情況下,JHM2031待測電容變化范圍為±1.14pF,同時可接受高達18pF的共模電容。待測電容變化范圍也可配置為擴展模式至±3.15pF。(JHM2000:電容變化范圍為±5pF,同時它可以接受高達±19pF的共模電容,或者通過擴展激勵幅度,支持高達±95pF的共模電容。)校準后,來自片上傳感器的溫度信號被數字化,分辨率為0.01℃,JHM2031精度為±1℃(JHM2000精度為±0.5℃)。電容測量值在數字域中補償了偏移、增益、熱漂移以及非線性。補償系數可以寫入片上可編程非易失性存儲器,可通過I2C或SPI接口讀取最終測量值。
那么溫濕度傳感器會“跑到”什么地方去展現自己的價值呢?隨著技術的發(fā)展,溫濕度數據的采集和應用價值越來越高,溫濕度傳感器廣泛應用于生產生活的各個領域:工業(yè)生產、家用電器、汽車、天氣預測、室內環(huán)境監(jiān)測、倉儲物流及其他相關溫濕度檢測控制,隨著物聯網技術的不斷發(fā)展與應用,溫濕度傳感器的應用前景也將持續(xù)擴大。