温湿度传感器sht11 精品博文SHT11温湿度测量值错误小结

发布时间：2024-10-06 18:10:23

精品博文SHT11温湿度测量值错误小结

【求助】SHT11湿度测量值错误

情况一： 公司器件库里刚领出来的10个SHT11，焊接后，直接测试，发现测量值有问题。

查了一下Datasheet，感觉有可能是因为SHT11没有经过充分水合。于是按照Datasheet的说明，将设备放到25℃，湿度80%环境下4个小时，本来是想放久一点，但是4个小时后，发现10台设备测量值都和80%很接近，在误差范围内，以为已经水合成功，就把设备从恒温恒湿箱里拿了出来。和同事沟通了一下，感觉仅测量一个点，说服力不够，所以又多测了几个点。测量后发现数据有问题，没有统一规律，对于高湿度，测量值偏小，对于低湿度，测量值偏大。

情况二： 把设备放在手提箱（塑料，有泡沫包裹）一段时间后，测量数据偏差很大。

初步估计是化学气体污染了传感器，正在进行恢复实验。

请大家帮忙分析分析……有碰到类似问题的朋友，请不吝赐教，万分感谢！

【排故】SHT11温湿度测量值错误小结

之前在博文里提问的问题解决了，严格意义上讲不是电子设计的问题，二是产品设计或者结构设计的问题。在这里记录一下排故的一点经验和教训。

经验教训一： 在产品设计过程中要尽可能地为各功能模块创造理想的工作环境。

本次对SHT11的排故，经过N天的实验，终于发现导致测量结果异常的主要原因是：仪器内部元器件发热影响了SHT11的工作环境，次要原因是传感器在放置时被污染。温湿度测量对象是仪器外部环境的温度和湿度，所以在设计产品结构时应该想法设法地将传感器和仪器内部隔离开，尽量减少仪器本身对传感器的影响，使传感器工作环境与外部环境更加接近。此外，为功能模块创建理想的工作环境有利于故障的排查。

经验教训二： IIC上拉电阻是否必要？

在排故实验过程中，曾尝试将给传感器添加半米的延长线，这样一来，可以将传感器模块放入恒温箱，而不必将整个仪器放入恒温箱，进一步降低了仪器对恒温恒湿箱内部环境的影响。

在加延长线时，遇到了无法读取数据的问题，纠结了小半天。最终发现故障原因是电路设计时，只是上拉了数据线，而没有将时钟线上拉。

如果通信距离很短，上拉电阻的重要性没那么明显。如果MCU IO口内部有弱上拉且能满足应用需求，可以不用外接上拉电阻。为了简单起见，建议在设计硬件电路时，将IIC总线的SCL和SDA都进行上拉。期间查了好多资料，都说加了上拉电阻能够提高信号的稳定性，两个电阻也不值什么钱，万一出问题，查起来耗费的成本也不少。

经验教训三： SHT系列温湿度传感器是可以被化学气体污染的，但也可以恢复。

在存放SHT系列温湿度传感器时，应避免将传感器暴露在有刺激性气味的化学气体中（datasheet没有说明是什么气体，所以尽量避免吧）。如果传感器被污染，需要进行恢复到校准状态，具体方法分为两步：

1、高温烘干：100-105℃，相对湿度5%环境下放置10小时；

2、高湿水合：20-30℃，相对湿度>75%环境下放置12小时。

温湿度传感器：选择高精度还是长期性能一致性？

电子发烧友网报道（文/李诚）温湿度传感器是一种对环境温、湿度进行检测的传感器。随着微处理器的飞速发展，微处理器与传感器的组合应用推动了各个产业向智能化的转型，温湿度传感器也在产业改革的浪潮中发挥着重要的作用，是各个产业迈向智能化必不可少的核心元件。

例如，在智能家居应用中，温湿度传感器可以实时采集房间内的环境温、湿度变化，通过传感器内部电路将采集到的环境信息转化为电信号向智能家居主控系统传输，再由主控系统判断是否需要进行抽湿、加湿或调温的操作，进而保证房间内的干湿平衡，为用户提升更好的生活环境和生活质量。

除了智能家居外，在工业设备、汽车、家用电器、医疗设备等应用中也少不了温湿度传感器的身影，工作环境温、湿度异常会严重影响设备工作的稳定性与安全性，甚至会对设备造成不可逆转的损害，缩短使用寿命。

各个产业向数字化、自动化以及高度集成化的发展已是板上钉钉的事情，那么温湿度传感器未来又会朝哪个方向发展呢？

温湿度传感器发展趋势

高精度、数字化，数字化转型已是各个产业发展的大方向，自然传感器也不例外，数字化的温湿度传感器有利于提高软硬件的适配性，通过软硬件的配合，有利于提升传感器的采集精度、自动化能力，进而提高设备的整体工作效率。

微型、高度集成化，随着应用设备功能的增加，更多元器件的引入，让原本就不富足的设备内部空间愈发拥挤，因此传感器向微型化、高度集成化已是大势所趋。

低功耗、无源化，不止于温湿度传感器，目前众多传感器都有着朝无源化的发展趋势，随着各类设备应用场景逐渐向户外拓展，无源传感器更有利于提高设备的续航能力和电池的使用寿命。

TI超高精度、低功耗的温湿度传感器

此前，TI正式对外发布了一款可抵御潮湿环境影响，满足工业、汽车应用的超高精度、低功耗温湿度传感器HDC3020。该传感器内置了抗污保护机制，可随时应对不断变化的环境湿度，以保证设备应用的可靠性。

图源：HDC3020温湿度传感器

据TI官方表示这款传感器具有超高的检测精度和可靠性，在极端条件下与同类型器件相比精度漂移更低，并且保持长期性能的一致性。每年相对湿度精度漂移能够有效控制在0.21%以内，即使连续工作十年检测误差精度最多也仅仅只是下降4%，与同类型传感器误差的8%相比，误差也降低了不少。对于汽车、工业设备等工作寿命超过10年的设备来说，较大的测量误差会在一定程度上降低设备的运行效率和与设备预期的使用年限。

图源：测量精度随使用年份的变化

上图为HDC3020温湿度传感器与同类型产品，随工作年份变化，相对湿度测量精度漂移曲线图。通过二者相比，HDC3020温湿度传感器的起始漂移精度比同类型产品更低，同时，HDC3020的年增长率也相对更低。

如此小的漂移精度主要得益于TI在该芯片上集成了精度漂移校正技术，该技术能有效应对传感器自然老化、环境压力或污染等各种应力造成的精度漂移问题。同时，还能消除传感器在初始阶段的较小的精度漂移问题，以此保证在各种工作环境下数据保存的完整性，提高应用该传感器载体运行的可靠性。

在产品细节方面，该传感器具有湿度与温度两种检测功能，相对湿度测量精度为1.5%RH，温度测量精度为0.1℃，工作电压实现了1.62V至5.5的覆盖，较宽的工作电压有利于提高该传感器的应用覆盖率，满足不同电压的应用需求。同时，HDC3020还可在－40℃至125℃、10%RH至90%RH等极端温湿环境下保证工作的稳定性，可满足汽车、工业设备等高温高湿或低温干燥应用场景使用需求。

Sensirion数字温湿度传感器

上月，Sensirion正式向市场推出了适用于工业应用的数字温湿度传感器SHT4xI系列，该系列传感器是Sensirion第四代产品，主要由SHT40I和SHT41I组成。

图源：Sensirion

该系列传感器均采用了经过验证的CMOSens技术，以及无缝集成的坚固外壳。非常适用于工业应用中的恶劣条件下进行温湿度测量。同时片上还集成了可变功率加热功能，以保证在极端天气环境下设备的正常运转。

为提高传感器的测量精度，Sensirion还为该系列传感器加入了I2C快速模式Plus接口，通过该接口可对传感器进行测量精度校准，提高测量精度，以保证应用载体中长期工作的可靠性和更长的使用周期。

在产品细节方面，该系列传感器的相对湿度测量精度为5%RH，温度测量精度为0.2℃，与TI HDC3020的测量精度相比略逊一筹。同时该系列传感器可适用于相对湿度在0%RH至100%RH，温度在－40℃至125℃的工作环境。不过SHT40I在端干燥或潮湿的情况下，会出现最高8%RH的精度漂移，在极端温度的情况下会出现1℃的精度漂移，SHT41I检测精度受温湿度影响较小。

结语

在选择温湿度传感器时不仅要考虑传感器测量的精度问题，还要看传感器长时间使用时精度漂移幅度大小以及受环境影响的问题，同时还要考虑传感器是否有精度漂移校正功能。在如汽车工业设备等使用周期长的设备中，漂移校正功能尤为重要，不仅保证了传感器长期性能的一致性，在一定程度上还降低了设备的维护成本和延长使用寿命。