SHT10-SHT11数字温湿度传感器-中文资料

1/12技术手册SHT1x(SHT10,SHT11,SHT15)数字温湿度传感器完全标定数字信号输出低功耗卓越的长期稳定性SMD封装–适于回流焊接外形尺寸图1SHT1x传感器尺寸（1mm=0.039inch),“11”表示该传感器型号为SHT11。外部接口：1：GND,2:DATA,3:SCK,4:VDD传感器芯片此说明书适用于SHT1x-V4。SHT1x-V4是第四代硅传感芯片，除了湿度、温度敏感元件以外，还包括一个放大器，A/D转换器，OTP内存和数字接口。第四代传感器在其顶部印有产品批次号，以字母及数字表示，如“A5Z”，见图1。材质传感器的核心为CMOS芯片，外围材料顶层采用环氧LCP，底层为FR4。传感器符合ROHS和WEEE标准，因此不含Pb,Cd,Hg,Cr(6+),PBB,PBDE。实验包如要进行直接的传感器测量，传感器性能检验或者温湿度实验(数据记录)，客户可选用EK-H4，其中包含SHT71(与SHT1x的芯片相同)传感器，4路传感器通道和与电脑配套的软、硬件。更多其他传感器实验包信息请登录产品概述SHT1x(包括SHT10,SHT11和SHT15)属于Sensirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列。传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。传感器采用专利的CMOSens®技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在OTP内存中，用于内部的信号校准。两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。微小的体积、极低的功耗，使SHT1x成为各类应用的首选。SHT1X提供表贴LCC封装，可以使用标准回流焊接。同样性能的传感器还有插针型封装（SHT7X）和柔性PCB封装（SHTA1）。A5Z12NCNCNCNCNCNC3.3±0.14.93±0.052.0±0.11.5±0.17.47±0.054.2±0.11.27±0.051.83±0.055.2±0.20.6±0.1sensoropening2.5±0.10.8±0.134110.95±0.11.5±0.22.6MAX2.2MAXDatasheetSHT1x2/12传感器性能相对湿度123参数条件mintypmax单位分辨率10.40.050.05%RH81212bit精度2SHT10典型值4.5%RH最大值见图2精度2SHT11典型值3.0%RH最大值参见图2精度2SHT15典型值2.0%RH最大值参见图2重复性0.1%RH互换性可完全互换迟滞1%RH非线性原始数据3%RH线性化后1%RH响应时间3(63%)8s工作范围0100%RH漂移4常规0.5%RH/yrSHT11SHT15SHT10±0±2±4±6±8±100102030405060708090100RelativeHumidity(%RH)RH(%RH)图2:25°C时每种型号传感器的相对湿度最大误差电气特性参数条件mintypmax单位供电电压2.43.35.5V功耗5休眠状态25µW测量状态3mW平均150µW通讯2线制数字接口,参见通讯存储条件10–50°C(0–125°Cpeak),20–60%RH1传感器默认测量分辨率为温度14位，湿度12位。可以通过给状态寄存器发送命令将其降低为温度12位，湿度8位。2此精度为出厂检验时，传感器在25°C(77°F)和3.3V.条件下测试的精度指标，其不包括迟滞和非线性，且只适于非冷凝环境。3在25℃和1m/s气流的条件下，达到一阶响应63%所需要的时间。温度45参数条件mintypmax单位分辨率10.040.010.01°C121414bit精度2SHT10典型值0.5°C最大值参见图3精度2SHT11典型值0.4°C最大值参见图3精度2SHT15典型值0.3°C最大值参见图3重复性0.1°C互换性可完全互换工作范围-40123.8°C-40254.9°F响应时间6(63%)530s漂移0.04°C/yrSHT11SHT15SHT10±0.0±0.5±1.0±1.5±2.0±2.5±3.0-40-20020406080100Temperature(°C)T(°C)图3:每种型号传感器的温度最大误差包装此手册内容如有更改，恕不另行通知。4在挥发性有机混合物中数值可能会高一些。见说明书1.3。5此数值为VDD=5.5V在温度为25°C时,12bit测量，1次/秒条件下的平均值6响应时间取决于传感器底层的热容和热阻。传感器型号包装数量订货号SHT10条带和卷轴20001-100218-04SHT11条带和卷轴1001-100051-04条带和卷轴4001-100098-04条带和卷轴20001-100524-04SHT15条带和卷轴1001-100085-04条带和卷轴4001-100093-04DatasheetSHT1x3/12SHT1x用户指南1应用信息1.1工作条件传感器在建议的工作条件下性能正常，请参阅图4。超出建议的工作范围可能导致信号暂时性漂移（60小时后漂移+3%RH）。当恢复到正常工作条件后，传感器会缓慢自恢复到校正状态。可参阅1.4小节的“恢复处理”以加速恢复进程。在非正常条件下的长时间使用，会加速产品的老化。Max.RangeNormalRange020406080100-40-20020406080100120Temperature(°C)RelativeHumidity(%)图4:工作条件1.2焊接说明可以使用标准的回流焊炉对SHT1x进行焊接。传感器完全符合IPC/JEDECJ-STD-020D焊接标准，在最高260℃温度下，接触时间应小于40秒。图5：JEDEC标准的焊接过程图，Tp=260℃,tp40sec，无铅焊接。TL220℃,tl150sec，焊接时温度上升和下降的速度应小于5℃/sec。在蒸气回流焊炉中条件为TP233℃,tp60秒，焊接时温度上升和下降的速度应小于10℃/秒。手动焊接，在最高350℃7的温度条件下接触时间须少于5秒。7233℃相当于451℉，260℃相当于500℉，350℃相当于662℉注意:回流焊焊接后，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下（湿度40%RH）5天以上使其重新水合。不论在哪种情况下，无论是手动焊接还是回流焊结，在焊接后都不允许冲洗电路板。所以建议客户使用“免洗”型焊锡膏。如果将传感器应用于腐蚀性气体或会产生冷凝水的环境中（例，高湿环境），引脚焊盘与PCB都需要被封装起来（如三防漆）以避免接触不良或短路。对于SHT1X的引脚排列，建议使用图7的尺寸。传感器衬底外镀30μm的铜，5μm的镍和0.1μm的金。图6:传感器电极的后面,俯视图.图7:推荐SHT1x引脚尺寸.单位mm.1.3存储条件与操作说明湿度传感器不是普通的电子元器件，需要仔细防护，这一点用户必须重视。长期暴露在高浓度的化学蒸汽中将会致使传感器的读数产生漂移。因此建议将传感器存放于原包装包括封装的ESD包内，并且符合以下条件：温度范围10℃-50℃（在1.271.970.801.382.471.07Ø0.601.271.277.470.83.480.474.611.271.81.87.08Nocopperinthisfield1.271.277.50TemperatureTimetPTPTLTS(max)tLpreheatingcriticalzoneDatasheetSHT1x4/12有限时间内0-125℃）；湿度为20-60%RH（没有ESD封装的传感器）。若传感器没有原包装，则需要存放在内含金属的PE-HD8的ESD袋中。在生产和运输过程中，要保证传感器远离高浓度的化学溶剂。要避免使用挥发性胶水、粘性胶带、不干胶贴纸，或具有挥发性的包装材料，如发泡塑料袋、泡沫塑料等。生产场合需要保持通风。详细信息请参考“操作说明”或联系我们。1.4恢复处理暴露在极端工作条件或化学蒸汽中的传感器，可通过如下处理，使其恢复到校准状态。烘干：在100-105℃和5%RH的湿度条件下保持10小时；重新水合：在20-30℃和75%RH的湿度条件下保持12小时9。1.5温度影响气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证所有测量同一湿度的传感器在同一温度下工作。在做测试时，应保证被测试的传感器和参考传感器在同样的温度下，然后比较湿度的读数。如果SHT1x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。如：保持外壳的良好通风，SHT1x与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，或在两者之间留出一道缝隙。（见图8）图8:SHT1x俯视图，PCB板的开口可避免导热此外，如果测量频率过高则会导致传感器自身发热，详细信息请参考3.3节。8例如，3M防静电包，“1910”带拉链975%RH的湿度场可以很便利的由NaCl饱和盐溶液制得，100-105℃对应于212-221℉，20-30℃对应于68-86℉。1.6光线SHT1x不受光线影响。但长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使外壳老化。1.7保护膜SHT1x的敏感元件部位直接与空气接触，没有保护膜。如果在外面加保护膜可防止灰尘和水滴进入以保护传感器，同时会降低渗入传感器内部的化学蒸汽的浓度。为了避免加保护膜对响应时间的影响，保护膜后面的空气体积应尽可能减小。对于SHT1X封装系列，Sensirion推荐使用配套的SF1型过滤罩，达到IP54保护等级。（若需要更高的防护等级，如IP67,SF1必须用环氧树脂封装在PCB板上）。见图9。图9:SF1过滤罩在PCB与产品外壳之间的封装侧视图。薄膜下面的容积保持最小。1.8用于密封/包装的材质许多材质吸收湿气并将充当缓冲器的角色，这会加大响应时间和迟滞。因此传感器周边的材质应谨慎选用。推荐使用的材料有：金属材料,LCP,POM(Delrin),PTFE(Teflon),PE,PEEK，PP,PB,PPS,PSU,PVDF,PVF。用于密封和粘合的材质（保守推荐）：推荐使用充满环氧树脂的方法进行电子元件的封装，或是硅树脂。这些材料释放的气体也有可能污染SHT7x(见1.3)。因此，应最后进行传感器的组装，并将其置于通风良好处，或在50℃的环境中干燥24小时，以使其在封装前将污染气体释放。1.9布线规则和信号完整性如果SCK和DATA信号线相互平行并且非常接近，有可能导致信号串扰和通讯失败。解决方法是在两个信号线之间放置VDD和/或GND，将信号线隔开，和使用屏蔽电缆。此外，降低SCK频率也可能提高信号传输的完整性。如使用导线，应在电源引脚（VDD，GND）之间加一个100nF的去藕电容，用于滤波。此电容应尽量靠近传感器。详情可参阅“ESD,A5Z11housingPCBo-ringMeltedplasticpinSHT1xmembraneDatasheetSHT1x5/12LatchupandEMC”应用说明。1.10ESD(静电释放)ESD静电释放符合MILSTD883E方法3015标准（人体模式±2KV）。电路闭锁测试依据JEDEC78A标准，满足强制电流在±100mA，环境温度Tamb=80℃条件下不闭锁。详情可参阅应用说明“ESD、latch-up、EMC”。2接口定义引脚名称描述1GND地2DATA串行数据,双向3SCK串行时钟,输入口4VDD电源NCNC必须为空表1:SHT1x引脚分配,NC保持悬空.2.1电源引脚(VD