替代SHT21的温湿度传感器HCP2D-3v原理和应用介绍

近年来，随着智能手机、平板电脑等移动设备的迅速发展，其中内置的微机电系统（MEMS）的比例越来越高。根据市调机构Juniper Research公布的最新研究报告，预计到2020年，单中国应用到移动设备中的MEMS器件有望突破700亿元。其中除了已经大规模应用的加速度计、陀螺仪、重力感应计、麦克风、射频器件等，还包括刚进入商用不久的压力传感器、扬声器、轨迹球、微型投影机、温湿度传感器等。其中温湿度传感器等新兴的MEMS器件则有望成为智能手机硬件差异化的重要部件。

目前，工采网引进了韩国Samyoung公司的灰尘传感器和温湿度传感器两大产品。其中温湿度传感器以工业品质、超低功耗、高性价比的特点，在市场引起广泛关注。其中典型型号是SMD封装的HCP2D-3v，该型号是基于二代humichip芯片，是最先进、性价比最高的温湿度解决方案。

HCP2D-3v基于电容聚合的传感器芯片和EEPROM的CMOS集成电路通过回流焊的SMD封装集成到一个嵌入式系统中。因此Humichip温湿度传感器经过严苛的工业流程，具有高可靠性，用户可以放心使用。经过校准和测试，HCP2D-3V在20%至80%相对湿度范围内精度高达±2％（整个湿度范围内为±4%），而且操作简单，无需进一步校准或温度补偿即可使用。HCP2D-3V提供线性输出信号，符合客户要求的各种接口-标准I2C接口。它适合用于各种类型的温湿度监控，也能很好的替代各大温湿度品牌同类型的温湿度传感器，如法国humirel的HTU21D、瑞士sensirion的SHT21、美国silicon labs的si7021-A20、美国honeywell的HIH6130等。

一直以来，工采网在推广温湿度传感器的过程中，都非常注重于宣传舒适度概念。"之前的客户只有温度的概念，而没有湿度概念。其实相对湿度是与温度密切相关的，只有对同一测量点的湿度和温度进行数据采集，才能保证相对湿度的准确性。工采网工程师表示，人体对空气湿度的舒适感应空间较窄，因此需要通过感应器来感知湿度，随时补充或降低水分。

韩国Samyoung是业内完全从头到尾自主研发、生产的厂商，传感器每一个部件，每一道工序都是自主完成，有核心专利技术，连传感器最基本的材料晶圆都是自己生产制作的，技术强硬。市场上其他温湿度厂家只是采购一些配件进行组装生产，核心技术都是掌握在其他人手上。

"我们不仅仅是提供一个感应器，而是把温度补偿和标定数据都集成在一个电路里面。我们的温湿度传感器在出厂前都经过完全标定，客户只需将其跟单片机通讯就可以直接采集到数据。"据Samyoung工程师介绍，温湿度传感器作为电子技术和物理化学原理的复合技术，硬件因素只占其中50%,另一个重要因素则是标定。如果要保证测出来的值是准确的，则需要保证每次检测的标定值永远在一个固定范围内，这是非常难做到的。一般来说，由于标定需要大量的数据来测试，只有产品出货量越大，产品稳定性才会越好。"由于一些小型IC厂商出货量较小，所以很难保证测量数据的稳定性和精准度。

在2019年，工采网引进了这款当时世界上功耗超低的数字湿度和温度传感器-HCP2D-3v,引起市场广泛关注

据了解，温湿度感应器目前主要分为电阻式、电容式两种，相对来说电容式的精准度比较好，感应速度非常快，市面上很多温湿度传感器只能用于普通环境中做一些民用温湿度计产品，在一些恶劣环境使用一段时间后就容易出现漂移，性能变差，甚至损坏。但是韩国Samyoung采用了独特的专利技术，可以适合在恶劣的工业环境下正常使用，稳定性不受影响。

针对手机市场，应用匮乏成普及最大阻碍。

未来的传感器市场尤其是在消费电子及物联网等领域拥有广阔前景。当然在具体应用中，也面临一些需要解决的问题，"物联网方面，客户希望一块纽扣电池可以为传感器供电达4年之久，HCP2D-3v是超低功耗产品，可以很好应用在这块应用领域。另外多种传感器的组网和无线传输方式也是一个问题。"但在手机行业的市场推广过程中，阻碍智能手机厂商采用温湿度传感器的主要原因，可能并非来自传感器本身。

"我们的产品能提供温湿度参数，但是怎样使其转化为手机用户的有利信息？"在日本，针对温湿度传感器的应用开发已经走在了前列，已成功被应用于日本某知名品牌手机当中。笔者猜测，相关数据可能会被NTT、DOCOMO等运营商卖给气象台或商家来进行分析。在中国，包括华为、VIVO、OPPO、小米、海尔、联想等手机厂商也开始了一些尝试，针对农村市场已经推出了可以显示温湿度的手机，可以帮助农民更便捷地了解气候变化。"未来我们还可能在一些针对老人的手持设备中加入温湿度传感器，提醒他们及时补充水分和调节空间温湿度。"

在消费电子领域，温湿度传感器HCP2D-3v的传统应用是天气预报以及室内监测。

从应用层面来看，与手机行业相比物联网行业对于传感器的要求似乎更加迫切。"物联网是我们重点关注的领域，我们现在跟全国的仓储物流中心有交流，未来将针对仓储运输、物流监控等领域推广我们的温湿度传感器。有数据统计，与欧美相比中国的食品运输缺乏监控措施，采用温湿度传感器对运输中的食品进行监控可以有效帮助降低食品运输中的损失。也许在不久的将来，只需要动动手指，通过手机或电脑即可简单实现。

除此之外，温湿度传感器HCP2D-3v，也还将广泛应用于汽车、农业、气象、海洋、环境、林业、水利、电力、科研、工业等领域。