高精度温湿度传感器SHT2x的应用

相对湿度和温度转换公式对所有分辨率都适用。

用温度和湿度可以计算露点，相关公式见参考文献。

3硬件设计

电路设计中，PCB布局、布线，组装工艺对器件的精度影响很大，为保证器件和系统的精度，硬件设计需考虑多方因素。图5是某个多点无线数据采集应用中与SHT2x相关部分的电路图。MCU采用STC11L16XE，STC11系列MCU的唯一ID号在识别多个传感器节点时很方便，其掉电自唤醒功能以极低的功耗延长电池寿命，I/O引脚模式可控的强推挽输出可以用作SHT2x的可控电源。另外，STC11系列的低电压中断可用于电池电压监测，超大的EEPROM可以用于数据存储。

电路中包括了上拉电阻R1、R2和VDD与GND之间的去耦电容。布局时，电容的位置应尽量靠近传感器。

将P3.5引脚设置为强推挽，输出电流可达20 mA，而SHT2x的最大工作电流为330μA.I/O口高电平电压约为3 V，这是SHT2x的推荐工作电压。用MCU的一个引脚提供可控电源，可以将SHT2x的静态电流减小到0. SHT2x是一种混合信号IC，需要低噪声供电。通过MCU的引脚供电，易受MCU电源的数字噪声的影响。因此，要在MCU的供电引脚加一个RC滤波器，图5中的R1和C1构成了一个RC滤波器。

在布线时，如果SCL和SDA信号线相互平行并且非常接近，有可能导致信号串扰和通信失败。解决方法是在两个信号线之间放置GND，将信号线隔开。

可以使用标准的回流焊炉对SHT2x进行焊接。回流焊接后，需将传感器在>75％RH的环境下存放至少12小时，以保证聚合物的重新水合，否则将导致传感器读数的漂移。也可以将传感器放置在自然环境（>40％RH）下5天以上，使其重新水合。

无论是手动焊接还是回流焊接，在焊接后都不允许冲洗电路板。建议使用“免洗”型焊锡膏。

如果将传感器应用于腐蚀性气体中或有冷凝水产生（如高湿环境），引脚焊盘与PCB都需要密封以避免接触不良或短路。

如果传感器与易发热的电子元件在同一个印刷线路板上，在设计电路时应采取措施，尽可能将热传递的影响减小到最小。SHT2x与印刷电路板其他部分的铜镀层应尽可能最小，或在两者之间开一道缝隙。

4软件设计

在软件中需控制测量频率，当测量频率过高时，传感器的自身温度会升高，从而影响测量精度。如果要保证它的自身温升低于0.1℃，SHT2x的激活时间不应超过测量时间的10％。例如在12位测量时，每s测量次数最多不超过2次。

编译器使用Keil C51，基于STC11系列MCU的采集SHT2x的主要程序和注释略。

结语

SHT2x湿温度传感器比其上一代产品SHT1x有更高的精度，体积更小，测量范围更宽，MCU对其控制和操作更加方便。

本文介绍的应用系统在掉电休眠时实测电流为15μA.采用LQFP-44封装的STC11系列MCU作为控制器与SHT2x组成的温湿度采集系统具有体积小、功耗低、多点ID识别的优点，加上无线数据传输单元可以构成很适合电池供电的小型无线温湿度数据采集节点。