設計挑戰

傳感器在我們的互聯世界中的應用越來越廣泛，并日益成為日常應用的核心。隨著越來越多的傳感器集成到各種產品中，以及需求的急速增長，設計工程師如今面臨著針對當前新型應用進行性能優化的新挑戰。他們通常必須使用傳感器來監測溫度、濕度、位置、壓力等參數。

濕度傳感器的作用

濕度是空氣中的水分含量。雖然無法用肉眼觀察到，但我們能感覺得到。它甚至會讓人覺得感受到的溫度比實際溫度還要高。對于去過全球各地的人而言 — 尤其是靠近赤道的地方 — 空氣會讓人覺得熱而沉重，會讓人有種悶熱、流汗的感覺。這種不適感不僅源于溫度原因，還來自“相對濕度”。75 華氏度（或者 23 攝氏度）且相對濕度超過 80% 的條件下，我們會覺得溫度超過了 80 華氏度（或者 26.6 攝氏度）。濕度在我們的日常活動中扮演著重要角色。它直接關系到個人舒適度（保持食物新鮮、以及在炎熱天氣打開 HVAC 系統），或者更加重要的關系到生命的情況，如確保為早產兒提供合適的濕度，以保證新生兒護理和成長。

當今世界，精確控制環境的能力是一種標準預期，而離開傳感器則無法實現這一目標。

在TE Connectivity，我們的濕度和溫度組合傳感器即使在極端變化和條件下，也能提供領先的響應時間、測量精度和持久性能。實際上，我們一直在推動傳感器技術在數字、無線和組合解決方案方面的發展，旨在讓應用更加智能、具備更高高效，在這一領域我們一直處于前沿地位。

在此將詳細介紹設計工程師面臨的一些最大的挑戰，以及 TE 的HTU2x濕度和溫度組合傳感器設計是如何解決這些挑戰的。

圖 1： TE Connectivity HTU21D，HTU2x 系列溫度/濕度傳感器的零件。（圖片由 TE Connectivity 提供）

挑戰 1 - 如今，大部分應用都工作于較寬的濕度和溫度范圍內

無論悶熱、寒冷、潮濕或干燥，在各種濕度和溫度范圍內，應用需要相同的系統能效，以達到最可靠的性能。這意味著，無論外部環境條件如何，傳感器需始終達到最佳性能。

線性響應是關鍵所在。無論溫度和溫度如何變化，傳感器的測量精度和穩定性必須保持相同。對于工業和電器用途等對環境變化很敏感的應用而言，這一點至關重要。例如，在設計傳感器時，應通過提供線性響應和最低滯后來實現準確的測量。

HVAC 應用是一個很典型的例子，無論外面是炎熱夏季還是陰雨綿綿的冬季，系統都能將環境溫度和濕度調節到讓您感覺舒適的范圍內。無論季節變換，濕度傳感器要經歷主要相對濕度變化階段，需要保持其線性響應。系統需要適應會影響家居或辦公室舒適感的季節變換。

無論條件如何，HTU2x 設備的線性響應曲線將允許 HVAC 系統保持相同的性能。

挑戰 2 - 應用需要快速響應時間以保持系統性能

有的應用需要設計出感測各種環境變化的能力，并快速反應，提供同類最佳整體系統性能。

快速響應時間是行業必需要求。僅具備測量精度并不能滿足需求 – 傳感器需要快速檢測環境變化，并觸發應用中的操作，以維持所需的水平。

例如，氣象氣球是現代氣象預報的主力。如果不知道上方大氣層的情況，幾乎無法預測天氣。可能海平面晴朗平靜，但在 18,000 英尺（5,486 米）的位置，一場弱風暴可能很快就轉變成更加危險的情況。通過定期發送氣球組以測量上空大氣情況，氣象學家就能密切監視風暴的形成。HTU 傳感器 — 由于其快速響應時間 — 將準確檢測不同大氣層的相對濕度。這有助預測這些天氣變化，避免任何報警情況，例如當穿過云層時發送錯誤消息。

另一個相關示例是電器應用。當您在夏天打開冰箱門，熱空氣進入冰箱，形成冷凝并提高了相對濕度，導致結霜或者冷凍室內壁發燙。TE 的濕度芯片結構實現了行業領先的響應時間，2 秒鐘。快速響應時間允許系統立即作出實時反應，避免出現這種情況。換言之，它可防止凍結形成，這意味著除霜循環將更短，能效更好。

挑戰 3 - 暴露到環境變化的應用不得對測量產生影響

暴露到極端條件后，系統性能不得受到影響。

低滯后是關鍵能力。即使經過重要冷凝事件，傳感器需要保持精確測量性能。

例如，當濕度回到初始點時，家電干燥循環將自動停止。低滯后將允許在“內部”內容物干燥時停止干燥循環，而不造成損壞。

在 HVAC 系統的另一個示例中，即使在秋冬季節長時間暴露到極端高濕度中，HVAC 系統性能將和炎熱夏季完全一樣。

挑戰 4 - 考慮到傳感器的廣泛應用，它們必須易于使用，并且容易納入到 OEM 的 SMD 裝配線

如今，OEM 通過傳感器等智能解決方案創新其產品，然而它們需要將其集成到生產過程中而不造成負面后果。

TE 的 HTU 傳感器可集成在標準化的完全校準封裝中，并集成到無任何限制的印刷電路板上。

如果您在尋求升級，或者要將您的下一代系統升級為更智能的應用，而不希望大幅改動您的裝配流程，嘗試 TE 的 HTU 傳感器，它兼容標準 SMD 裝配流程。

迎接這些苛刻挑戰

TE Connectivity 認為技術改進將有助于塑造未來節能的發展。為此，我們的濕度和溫度組合傳感器（HTU20/HTU21）將大顯身手。正確的傳感器解決方案可以顯著優化您的應用。我們擁有 20 多年的豐富經驗，可提供濕度和溫度組合傳感器，即使暴露在極端變化和條件下，也能提供領先的響應時間、測量精度和持久性能。

可用的評估板

可為Adafruit的 HTU21DF 提供評估板。通過評估板，您可以測試 HTU21DF 的所有特性，以決定該設備是否將在您的系統中使用。

圖 2： Adafruit 的 HTU21DF 評估板。

如果您已經有可擴展系統板，有各種可集成到以下平臺的擴展板可用： Arduino、Grove、mikroBUS? Click?、PICtail? Plus、Pmod?、Raspberry Pi 和 Xplained Pro。

結論

相比有競爭力的解決方案，TE 的 HTU 可感測真實相對濕度和溫度，以提供同類最佳性能和卓越價值。無論您在進行新的工程設計或優化消費應用汽車中的現有設計，TE 的濕度和溫度傳感器可提供優質、隨時連接的解決方案，實現您所需的精確性和可靠性。