精确测量的数字化解决方案

作者：霍尼韦尔传感与控制部Brian Duffy
在许多不同的产品应用中都对温度和相对湿度测量提出很高的要求，为了满足这一需要，业界开发出了大量数字式传感器。霍尼韦尔研究了传感器数字化技术及其优势，并通过本文引领您认识其潜在应用。
过去，湿度/温度传感器用户不得不将模拟信号转变为数字信号。这样做不仅需要增加信号调理组件，而且还有可能导致信号丢失和较多的电路错误。对于有严格精度要求且不含迟滞和温度效应的应用，部分用户也会使用数字式传感器。然后，应用结果并不尽如人意，传感器精度低于预期，有些需要OEM花费额外的时间和成本进行校准。更有甚者，如果不能在初期解决问题，就会造成更糟糕的情况，导致系统保修问题。

现在，霍尼韦尔推出了HumidIcon数字式湿度/温度传感器：HIH-6130/ 6131系列。该系列传感器集精度、稳定性、能源效率和湿度及温度的数字输出等诸多特性于一身，适合大量潜在应用。
应用
这些传感器的潜在应用包括空调/空气流动系统、热感应、恒温控制器、加湿器/去湿器以及恒湿器，可提供精准的相对湿度和温度测量，能保持使人们在室内感到舒适和理想的湿度/温度。此外，该传感器还具有低能耗特性。
其中一个应用实例就是用于通信机柜的暖通空调 (HVAC) 系统，提供精确地相对湿度和温度测量，以便维持温度和湿度水平，确保机柜正常运转。
该系列传感器还适用于气象站，帮助准确、实时地监测和报告气象条件。在化工行业，人们将该传感器用到培养器或人造环境中，支持关键工艺和实验，提高工艺效率；在医疗设备行业，传感器用于睡眠呼吸机和呼吸机中，执行精确的相对湿度和温度测量，确保设备供应温暖湿润的空气，增强患者的舒适度和安全性，提高治疗效率。
另外，该解决方案还可用于测量压缩空气管路中的相对湿度，防止系统出现凝露现象，确保管路中供应干燥的压缩空气，这对过程控制测量十分关键。
技术
霍尼韦尔该系列传感器提供真正经过温度补偿的数字I2C输出，允许客户从PCB上去掉信号调理的相关组件，从而释放空间，降低成本。此外，这还简化了与微处理器的集成，客户从此不必再实施复杂的信号调节。数字I2C输出意味着该系列传感器易于与微处理器集成，在很多情况下，可与当前已使用的其他传感器共用数据通信总线。
接下来让我们深入探讨一下这些传感器的优势：在（完全补偿温度范围）5°C 到50°C 和相对湿度10% 到90%的条件下，提供1.2% RH的长期（5年）稳定性，及总误差带为±5%的精度。总误差带包括传感器所有可能的误差来源，可有效减少单独进行的传感器测试与校准，支持系统精度和保修要求，帮助优化系统连续运行时间，另外提供出色的传感器互换性，为公司节省时间和资金。
可选的一或两个相对湿度水平警报输出，能够让用户监测相对湿度水平是否超过或低于该应用的预设值。
通常，湿度传感器需要在特殊的设备室，在75%相对湿度条件下经过为期12小时的RH再水合过程，以便纠正回流温度偏差。HumidIcon设备仅需在相对湿度>50%的环境条件下经过5小时再水合过程。这种长期稳定性可最大限度降低将系统的性能故障率，使得传感器在使用期限间免维护和更换，保证了最大连续运行时间，同时还无需对使用的传感器定期重新校准。
此外，传感元件的多层结构能够对抗大部分应用中的危险因素，如冷凝、灰尘、脏污、油脂和常见的环境化学物质。
该传感器还有一大优势——节能。该系列传感器使用的电源电压低至2.3Vdc，完全胜任低能耗和兼容无线的应用。使用电池供电时，传感器在不进行测量时会进入“休眠模式”，这时只消耗1μA电流；而在开足马力进行工作时，消耗电流为650μA。
超小型SOIC-8 SMD封装具有以下两种配置，应用范围极广：HIH-6130 – 无过滤器，无冷凝；HIH-6131 – 疏水滤膜过滤器，抗冷凝。